連載二十五 | “源牌自控”為中國樓控夢想而來
2021-06-04
按需節能，高效節能
說到底，就節能而言，既然我們不能停下機械的運作，那么就有兩個方向可以去為節能做考慮。一個是按需，一個是高效。
高效 珠江城的制冷系統一共起用了離心式冷水機組6臺，乙二醇溶液冷卻螺桿式熱泵機組2臺，水泵24臺，開式冷卻塔6臺，閉式冷卻塔2臺， 電動閥若干。這些機組中，主動制冷的核心部分就是離心式冷水機組和乙二醇溶液冷卻螺桿式熱泵機組。 它們的名字對于普通人也許過于繞口，要解釋清楚它們也需要大費篇章。實際上我們只需要知道，為了滿足珠江城的需求，設計師們結合了不同原理的壓縮機被動散熱的部件——也就是冷卻塔和推送水流的水泵。 這些不同的組件來自于全球各大知名廠商，是各自領域的先進產品，比如美國特靈的離心式冷水機組，比如德國威樂的冷凍水泵。前者是與開利、約克等齊名的暖通系統與硬件制造商，后者是全球領先、專注水泵技術研發與生產的百年公司。 源牌的任務，就是管理整合這些設備，發揮所有人的腦力編寫出最適合珠江城的控制系統，去統領協調所有的設備，讓它們變得智能起來，在未來的使用中不再不必要地耗損管理者的體力與精力。?? 為了能實現生產的高效，源牌為冷水機組編寫了大溫差串聯冷水機組群控的控制策略。空調高溫回水經第一臺制冷機降溫后，再經第二臺制冷機降溫，溫度較低的冷水向新風系統提供低溫冷水處理空調潛熱和除濕，經新風機組升溫后的高溫冷水向室內末端干式風機盤管及冷輻射制冷系統供冷。 1 這樣做的好處，首先是對機組本身而言，高溫和低溫機組能量均衡控制方式兼顧了高/低溫機組的綜合運行效率，大溫差串聯流程既能提高系統整體效能，對機組進行優化后，分組運行控制又能保證系統高效運行。 2 其次，實現了按能量品位合理配置冷源、能量的階梯利用，大大提高了空調制冷系統的制冷效率，也節省了空調系統的空氣輸送能耗。?? 但是光解決高效還不足夠，就算機房利用率能達到100%的完全理想狀態，如果不能按照實際需求來工作，則造得越多，浪費越多。這就涉及另一個重要的維度——按需。 按需 珠江城的工程制冷系統總裝機冷負荷為15964KW，如果機組能夠完全按需運作，末端反饋來的需求是多少， 就生產多少，絕不多浪費一滴水，一度電，把不必要的轉換盡可能降到最低。甚至不用如此理想化，對于這個體量的機組來說，哪怕只是削減1%的額外產出，都意味著節約下了大量的能源。 這個理論看上去很美，但實踐起來卻相當有難度。因為它牽扯到一個非常嚴肅的前提：如何精準測量末端的需要。 傳統的空調系統，是把溫度和濕度混合控制，并不區分彼此，這樣造成的毛病就是忽視了溫度與濕度各自不同的制冷要求。打個比方來說，夏季一般要求室內溫度低于25℃，相對濕度應該在55%左右。為了達到前者的目的，其實只需要20℃的冷媒水就已足夠，但后者卻需要7℃左右的冷媒水。但現在是統一用7℃的水來控制溫度與濕度。對于溫控部分來說，這7℃的水，無疑是拿高射炮打蚊子，既沒有體感的升級，又白白造成了諸多浪費，可謂得不償失。 珠江城實景圖 所以珠江城空調系統打破常規的重要一步，就是將溫、濕度獨立，分別進行控制。溫度由冷輻射系統控制，而濕度則交給新風系統管理，這也是珠江城空調系統最大特色：“冷輻射＋需求化置換送風”的空調系統。 基于水冷媒輻射的供冷系統，其主要作用是降溫。我們曾經介紹過，它的原理是利用水是具有良好熱交換性的流體。制好滿足溫度要求的冷媒水在流經金屬天花板中預埋的銅管時，以冷輻射的形式降低房間的溫度。同時，在靠近建筑玻璃幕墻的地方，由于受陽光等室外條件影響，溫度相對較高，因此安裝干式風機盤管來進一步降低室內溫度，形成人工洞穴效應。其實就是冷輻射加風機盤管來降溫。 需求化置換送風，也就是新風系統，其作用主要是除濕。根據最佳體驗的濕度區間，通過置換送風口提供滿足室內需求的新鮮干燥空氣，控制室內濕度，避免金屬天花板結露，并以高品質空氣質量滿足室內空氣需求。? 但這兩個控制系統的前提都需要精準的監測數據。前者的溫度自不必說，而濕度則更值得一談。因為這個系統是通過變風量末端裝置—— 也就是我們常說的VAV BOX中的風閥開合度來調節的送風量。風閥開合度又是取決于此刻房間內濕度的準確參數。 VAV新風系統控制原理圖 為此，源牌專門定制了兩個不同的傳感裝置，負責監控溫度的安裝在天花板上，而監控濕度的則靠近地板。溫控裝置產品是有現成的，但是面向工業而設計的溫控器體積特別大，且造價也頗為不菲。源牌在總部的工廠發揮了作用。朱好仁，這位工廠的技術總負責人，是源牌一眾年輕工程師中的長者，在他的主持下，很快就研制出了適合樓控的溫控器。這個溫控器，體型比巴掌還小，可以方便地安裝在每一個房間，即節約了成本， 又適應了民用體積小的要求，更極大地方便了入駐的住戶。 “冷輻射＋需求化置換送風”的空調系統是末端降溫除濕的手段， 而溫濕度獨立控制解決了環境數值監測的精準度問題。 而真正要做到末端需求的完全掌控，重點在冷熱源機房依照精準數據，并按需制冷。 為此源牌設計了不同的運行邏輯來滿足這些要求，最有代表性的就是過渡季節冷卻塔供冷控制設計……
