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摘要:风机盘管作为暖通空调系统重要的末端装置,对于大楼暖通系统运行起着不可或缺的作用。本文主要介绍了风机盘管系统增加联网智能控制功能,并针对增加后优点进行分析,以期为涉及到此类情况的项目提供参考。
关键词:风机盘管;BAS;智能控制;
风机盘管末端装置在暖通系统中有着不可或缺的作用,在以前实施的一些项目中,大部分风机盘管末端都是通过就地控制来进行风机盘管的三速调节、温度调节、冬夏季切换等,现如今大楼都进入智慧时代,增加风机盘管末端联网智能控制功能变得尤为重要。
一、某项目概况描述
杭州某项目,空调水系统分为3个环路,裙房商业、高区办公及低区办公,空调系统设计为空气-水系统,这种形式的空调系统有较强的空气除湿能力和空气过滤能力,噪音较低,环境比较舒适。该系统主机由水冷机组供冷、锅炉进行供热,空调末端主要由组合式空调箱、VAV变风量空调系统和风机盘管系统组成。该项目冷水机组、组合式空调箱、变风量空调系统(VAV)均配置了楼宇自控(BAS)群控系统,可以实现后台群控、编程定时启停、温湿度状态监测、故障报警等自控功能,但所有风机盘管控制采用就地式温控器控制,未接入楼宇自控(BAS)群控系统,无法做到以上功能,无法实现现代化物业管理,并浪费人力、能耗。
二、目前空调系统存在的问题
该项目前期规划的业态有商业和办公楼等,设计中商业和办公楼共用一套冷热水系统,因此所有风机盘管控制采用就地式温控器控制,无法接入楼宇自控系统(BAS),无法通过后台群控、编程定时启停、状态监测风机盘管,即造成以下问题:
1、空调末端风机盘管的业态不同的能源浪费:
项目办公与商业裙房的制冷及制热系统属于同一个系统,使得主机一旦进入运行时,所有的办公、裙房商业的空调冷水或者热水都进入空调机箱、风机盘管进行循环。由于办公与裙房商业的空调运行时间不同。办公空调的运行时间是每星期一至五,每天8:00-18:00,裙房商业空调运行时间是全年365天,每天10:00-22:00。假如办公楼下班时风机盘管末端未全部关闭,在裙房商业运行的同时,办公楼未关的风机盘管的冷热水依然进入末端进行循环工作,这样就会造成能耗损失将是巨大的。
2、空调末端风机盘管未及时关闭的电机能源浪费:
假如办公楼的租户下班后,忘记关闭空调末端的风机盘管,则风机盘管里的电机还在运行、耗能,项目使用的风机盘管每台电机功耗平均100W,共计2585台,总的能耗损失也非常大。
3、空调末端风机盘管的未及时关闭的设备损耗:
空调末端的风机盘管如果不能在不使用时被及时关闭,就会减少设备的使用寿命,增加设备更新的频率,增加了设备维修成本,也即增加的设备运行的费用。
三、风机盘管联网控制后可实现的功能
将原来的风机盘管控制器所有就地式温控器,改用联网型风机盘管控制器,通过开放接口方式将其无缝连接到楼宇自控BAS系统中,通过BAS系统读取每一台风机盘管的现场温度,控制风机盘管的启停,高、中、低三速及设定温度,该系统能较好的配合大楼的全空气空调系统一起进行房间温度控制,可以达到舒适的空调温度及节能的效果;可实现以下现代物业智能化管理功能:
1、单独或批量控制启停风机盘管,可精确到点(每一台);
2、温度设定(并限制就地温控器调整设定温度,以达到节能);
3、风速设定;
4、编程定时启停;
5、故障反馈;
6、运行状态查询监视;
7、可根据申请,精准控制加班区域末端启停。
四、实行联网控制(BAS)后可节省空调系统运行费用的估算
将原来的风机盘管控制器所有就地式温控器,改用联网型风机盘管控制器,通过接口方式将其无缝连接到BAS系统中,增加风机盘管联网控制(BAS)后,可节省运行费用,主要分两部分:
第一部分:控制温度设定,以降低能耗。
通常办公楼建议室内温控设定为26摄氏度,经专业负荷能耗计算软件理论核算,在冷水机组中央空调系统中,制冷季节室内温控设定每降低1℃,能耗增加约4%(如果室内温度设定从26℃分别降低至25℃、24℃进行理论计算,主机能耗分别增加约为4%、8%)。假设租户自己调节风机盘管的控制盘,调低空调的设置温度至24~25度,就会增加能耗。制热季节同理类推。
夏天制冷季按150天计算,冬天制热季按90天计算,主机开机系数=0.6,末端开机系数=0.8,电费单价=1元/度天然气单价=3.27元/Nm3,办公楼空调每天运行10小时。
A)冷机年运行费用
该项目冷机总装机容量4916kw
年费用=150天*10小时/天*总装机功率*0.6开机系数*1.0元/度
年运行费用=150*10*4916*0.6*1.0=4424333元(442.33万元)
B)制冷季水泵年运行费用
该项目制冷水泵运行功率=532kw
年费用=150天*10小时/天*水泵运行功率*0.6开机系数*1.0元/度
水泵运行费用=150*10*532*0.6*1.0=478800元(47.88万元)
C)锅炉年运行费用
该项目供暖选用4台全自动燃气真空热水锅炉,每台额定燃料耗量=304.6Nm3/h(燃料类型=天然气)
全年运行费用=每台额定燃料耗量*台数*运行天数*运行小时/天*开机系数*天然气单价
全年运行费用=304.6*4*10*90*0.6*3.27=2151450元(215.15万元)
D)制热季水泵运行费用
该项目制热水泵运行合计功率=210kw
年费用=90天*10小时/天*水泵运行功率*0.6开机系数*1.0元/度
水泵运行费用=90*10*210*0.6*1.0=113400元(11.34万元)
E)空调末端年运行费用
该项目组合式空调额定运行功率1059.5kw
风机盘管:2585台*100w/台(平均功率)=258.5kw
年费用=运行天数*10小时/天*空调末端功率*0.8开机系数*1.0元/度
末端年运行费用=(150+90)*10*(1059.5+258.5)*0.8*1.0=2530560元(253.05万元)
空调系统年运行费用=冷机年运行费用+制冷季水泵年运行费用+锅炉年运行费用+制热季水泵运行费用+末端运行费用
该项目空调系统年运行费用=442.33+47.88+215.15+11.34+253.05=969.75万元
结论:以办公室自由控制温度,假定将室内温度设定在25℃、24℃,比建议室温降低1-2℃,与通过联网控制(BAS),限定室内温度设定为26℃相比,可以节约总运行费用的4-8%。制热季节同理类推。根据估算年运行费用约为969.75万,预计节省费用38-76万/年。
第二部分智能控制空调末端的启停,按需开启来降低能耗。
办公楼空调正常运行时间:夏季制冷季约150天,冬季制热季约90天,工作日运行时间:8:00-18:00;如果空调风机盘管不能联网接入BAS集控,可能产生的能耗计算如下:
1、空调不使用时风机盘管未关形成风机盘管电机运行费用
办公楼夏、冻季期间非空调运行时间:
夏季制冷季非工作日(休息日)约43天全天,及工作日约107天的18:00-次日8:00,合计约1032+1498=2530个小时。
冬季制热季非工作日(休息日)约28天全天,及工作日约62天的18:00-次日8:00,合计约672+868=1540个小时。
综合预估空调末端风机盘管误开漏关比例为20%;
如果在非空调运行时,将风机盘管关闭,每年可挽回浪费能源费用计算如下:
风机盘管:2585台*100w/台(平均功率)=258.50kw
年节省费用=风机盘管功率*运行时间*误开漏关比例*1.0元/度
末端年节省运行费用=258.5*(2530+1540)*20%*1.0=210419元(21万元)
以上费用估算为理论计算,仅供参考,最终结果会因物业管理运行模式以及气候条件情况而变化。
2、空调不使用风机盘管未关形成制冷及制热的能耗损失
该项目办公与商业裙房的制冷及制热系统为同一个系统,使得一旦制冷、制热系统开启,所有的办公、裙房商业的空调水管都进入空调机箱、风机盘管进行循环,由于办公与裙房商业的空调运行时间不同,办公空调的运行时间是每星期一至五,每天8:00-18:00,裙房商业空调运行时间是全年365天,每天10:00-22:00。如果办公楼的风机盘管未关,在裙房商业运行的同时,办公楼未关的风机盘管也在制冷,这样能耗损失很大。
商业裙房运行时,办公楼非运行时间使用的空调时间:
夏季制冷季非工作日(休息日)约43天的10:00-22:00,及工作日约107天的18:00-22:00,合计约43*12+107*4=944个小时。
冬季制热季非工作日(休息日)约28天的10:00-22:00,及工作日约62天的18:00-22:00,合计约28*12+62*4=584个小时。
综合预估空调末端风机盘管误开漏关比例为20%,
每年可挽回浪费能源费用计算如下:
该项目办公部分风机盘管的总冷量为(44*4.5*4+37*4.5*29)+68*5+(77*6*11)=11042.5kw
年用电费用=总冷量/3.8*运行时间*误开漏关比例*1.0元/度
年节省费用=11042.5/3.8*944*20%*1=548637元(54.86万)
该项目办公部分风机盘管的总热量为:4417kw
折算成燃气量:4417/9=490(Nm3/h)
年节省燃气费用=年风机盘管的燃料耗量*运行小时数*开机系数*天然气单价:
年节省燃气费用=4417/9*584*20%*3.27=187148元(18.71万)
因此如果室内空调温度制冷能设置在26度,制热设置在18度,限制温度设定,可以降低能耗38~76万元,控制空调末端的启停,按需开启,可以降低能耗:21+54.86+18.71=94.57(万元)
综上所述风机盘管系统增加联网智能控制每年可节约费用为:38~76+94.57=132.5~170.5(万元)。
五、加装联网控制初投资费用估算
联网控制投入不仅是设备投入,还要进行编程设计,因此联网系统不同公司的报价差别较大,以下是结合市场给出的投资估算。
1、该项目智控系统投入约150万元
2、风机盘管面板改联网型:2585个*约(600-原来报价)元/个=130万元
3、管线安装:约60万
合计投资改造费用:150+130+60=340万元
六、结论
增加风机盘管联网系统后,初投资增加约340万左右,年可节省费用约132.5~170.5万元,预期2年左右可以回收初投资,并且增加风机盘管增加联网智能控制还便于后期的物业管理,节约人力资源,防止人员未关闭风机盘管造成的能耗损失,节约能耗,隐形经济效应,如延长设备的使用年限、提高该项目的办公环境品质和档次。