淺談一醫(yī)院機房能源改造設(shè)計

黃強

重慶長廈安基建筑設(shè)計有限公司 400000

淺談一醫(yī)院機房能源改造設(shè)計

黃強

重慶長廈安基建筑設(shè)計有限公司 400000

本文結(jié)合作者的實踐工作，結(jié)合醫(yī)院機房能源改造設(shè)計，對其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略展開一系列探討，供同行參考。

醫(yī)院機房能源;改造設(shè)計;控制策略

工程概況

該項目供熱原來由二臺油鍋爐負責(zé)，由于近三年油價的不穩(wěn)定，能耗費用較大；目前國內(nèi)國際油價不穩(wěn)定，長遠趨勢來看，油價必然不斷攀升；為減少能耗費用和減排二氧化碳，業(yè)主要求對油鍋爐系統(tǒng)進行改造，結(jié)合項目現(xiàn)有的客觀條件，確定采用“熱泵空調(diào)、采暖、熱水三聯(lián)供系統(tǒng)”（附圖一）。因此對這三系統(tǒng)的控制策略好壞就直接影響到最后節(jié)能控制效果。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

本系統(tǒng)采用集散型控制方式，即現(xiàn)場區(qū)域控制，計算機局域網(wǎng)通訊，最后進行集中監(jiān)視、管理的系統(tǒng)控制方式。控制系統(tǒng)由中央管理工作站、現(xiàn)場控制器、傳感器、執(zhí)行器、通訊網(wǎng)絡(luò)等組成。系統(tǒng)采用開放式lonworks協(xié)議通訊網(wǎng)絡(luò)，每條總線的連接控制器節(jié)點數(shù)不超過64個，距離不超過1200米，以提高總線通訊質(zhì)量，實現(xiàn)設(shè)備的點對點通訊，防止因主控制器或主CPU模塊塊出現(xiàn)故障而造成全系統(tǒng)癱患的事故發(fā)生。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲形式，如總線型，星型，環(huán)型等，適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，便于布線。

控制策略：

本系統(tǒng)控制策略的特點在于三系統(tǒng)都有彼此獨立的一套成熟的節(jié)能控制策略，但三系統(tǒng)協(xié)作起來工作，彼此獨立成熟的控制策略就不能互相完全兼容與協(xié)調(diào)運行。因此需要尋找一個變量，既容易測量又能聯(lián)動三系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行。經(jīng)過對這三系統(tǒng)的內(nèi)在的聯(lián)系，最后確定選擇以溫度作為系統(tǒng)之間聯(lián)系的控制橋梁，實現(xiàn)系統(tǒng)的自控依據(jù)（附圖二）。

夏季控制：

通過雙效機組利用網(wǎng)關(guān)集成技術(shù)，系統(tǒng)發(fā)出指令，雙效節(jié)能機組工作在制熱并回收冷負荷的工作工況。

熱水循環(huán)系統(tǒng)控制策略：

1、通過立式承壓罐1/2處溫度測量，當(dāng)?shù)陀?7度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）向系統(tǒng)發(fā)出啟動指令。

2、接受指令后，先開啟一臺雙效節(jié)能機組的兩側(cè)蝶閥（機組的啟動可根據(jù)運行時間自動輪換）、兩側(cè)的空調(diào)循環(huán)泵及一次側(cè)熱水循環(huán)泵，并監(jiān)控?zé)崴畟?cè)溫度，當(dāng)達到50度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)），發(fā)出可啟動板換二次側(cè)水泵指令。

3、接受指令后，開啟二次側(cè)熱水循環(huán)泵，同時監(jiān)控二次側(cè)板換出水側(cè)溫度，以恒定53度出水，作為二次側(cè)熱水循環(huán)泵變頻運行依據(jù)。并監(jiān)測承壓罐3/4處溫度，若當(dāng)溫度低于47度時，即熱水供應(yīng)量跟不上使用量，即發(fā)出啟動另一臺雙效節(jié)能機組指令。

4、接受指令后，運行工況重復(fù)第2步，同時開啟二次側(cè)另一臺水泵（水泵運行可根據(jù)時間自動輪換），同樣以恒定53度出水作為此時兩臺二次側(cè)循環(huán)泵的變頻運行依據(jù)，并同時監(jiān)測承壓罐的3/4處溫度及板換二次側(cè)進水溫度。若3/4處溫度仍低于47度時，提前發(fā)出預(yù)動作指令（延時控制，并可根據(jù)運行可調(diào)）具體邏輯關(guān)系詳燃氣熱水循環(huán)系統(tǒng)控制策略。若板換二次側(cè)進水溫度也升高為53度時，發(fā)出停一臺雙效機組指令。

5、接受指令后，先關(guān)雙效機組，然后同時關(guān)板換兩次側(cè)熱水循環(huán)泵與雙效機組冷水側(cè)水泵，最后關(guān)雙效機組蝶閥。并同時繼續(xù)監(jiān)控板換二次側(cè)進水溫度與3/4處溫度，若3/4溫度低于設(shè)定溫度，重復(fù)第4步。若二次側(cè)進水溫度仍為53度時，延時（時間可根據(jù)運行可調(diào)）關(guān)閉另一套雙效節(jié)能機組。并同時監(jiān)控1/2處溫度，重復(fù)第1步過程。

6、此過程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表的讀數(shù)，與板換兩側(cè)的能量，可得出板換兩次側(cè)的能效及耗多少電量送到二次側(cè)的熱量的關(guān)系，作相關(guān)報表及趨勢圖。

雙效機組冷負荷回收控制策略：

1、啟動冷水循環(huán)泵后，監(jiān)視出水溫度，并調(diào)節(jié)水泵變頻運行以恒定出水溫度為7度。

2、此過程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表的水泵耗電量，與冷水冷量，可得出回收冷量與耗電量的能效比，并作相關(guān)報表與趨勢圖。

太陽能熱水循環(huán)泵控制策略：

1、監(jiān)視太陽板出水溫度與補水進水溫度，當(dāng)太陽板出水溫度達到35度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)），并同時比較補水溫度，當(dāng)溫差達到7度時（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）發(fā)出啟動指令。

2、啟動熱水循環(huán)泵（可根據(jù)運行時間自動輪換）及立式加熱罐，并監(jiān)視太陽板出水溫度與補水溫度，當(dāng)溫差降低2度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）發(fā)出停泵指令。

3、此過程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表相關(guān)耗電量，與立式罐兩側(cè)的熱量，可得出太陽能加熱能量與耗電量的能效比，并作相關(guān)報表與趨勢圖。

燃氣熱水循環(huán)控制策略：

1、接受到承壓罐預(yù)動作指令，并同時監(jiān)視立式加熱罐1/2處溫度，若1/2處溫度在47度（可根據(jù)運行可調(diào)）以上，則忽略此指令。若溫度低于47度，則發(fā)出啟 動指令。

2、接受指令后，開啟燃氣熱水爐，并同時打開立式加熱罐蝶閥與相關(guān)環(huán)路的進水蝶閥，開啟循環(huán)熱水泵與立式加熱罐水泵，監(jiān)視立式加熱罐出水溫度，恒定為53度供熱作為循環(huán)熱水泵的變頻依據(jù)。然后監(jiān)視立式加熱罐的二次側(cè)進出水溫度與流量，計算其需求熱水量，并作為依據(jù)啟動立式加熱罐的臺數(shù)。當(dāng)二次側(cè)進水溫度為53度時，發(fā)出指令停燃氣熱水循環(huán)系統(tǒng)。

3、此工程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表的相關(guān)設(shè)備耗電量與燃氣計量表讀數(shù)及一次，二次側(cè)熱量，可得出燃氣循環(huán)系統(tǒng)的耗電與耗氣量與供水熱量之間的關(guān)系，并做出相關(guān)報表與趨勢圖。

總體趨勢監(jiān)控：

可通過Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表讀取整套系統(tǒng)耗電量與補水側(cè)溫度與總供水側(cè)溫度及補水的流量及燃氣熱水爐耗氣量，得出總供熱量與相關(guān)資源的能源關(guān)系，作相關(guān)報表與趨勢圖，作為以后能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

冬季控制：

通過雙效機組利用網(wǎng)關(guān)集成技術(shù)，系統(tǒng)發(fā)出指令，雙效節(jié)能機組工作在制熱負荷的工作工況并連鎖關(guān)閉原空調(diào)冷源機組。系統(tǒng)發(fā)出指令打開燃氣爐一次側(cè)的3個環(huán)路相關(guān)的5個閥門，并開啟熱水爐，此處主要考慮雙效機組在冬季的節(jié)能利用效果不明顯，因此采用以燃氣熱水爐為主供方式。

熱水循環(huán)系統(tǒng)控制策略：

1、通過立式承壓罐1/2處溫度測量，當(dāng)?shù)陀?7度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）向系統(tǒng)發(fā)出啟動指令。

2、接受指令后，同步開啟板換兩側(cè)熱水循環(huán)水泵工頻運作對承壓水箱預(yù)熱，直至二次側(cè)進水溫度為53度（可根據(jù)運行可調(diào)）發(fā)出停泵指令。

3、此過程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表的讀數(shù)，與板換兩側(cè)的能量，可得出板換兩次側(cè)的能效及耗多少電量送到二次側(cè)的熱量的關(guān)系，作相關(guān)報表及趨勢圖。

太陽能熱水循環(huán)泵控制策略：

1、監(jiān)視太陽板出水溫度與補水進水溫度，當(dāng)太陽板出水溫度達到35度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)），并同時比較補水溫度，當(dāng)溫差達到7度時（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）發(fā)出啟動指令。

2、啟動熱水循環(huán)泵（可根據(jù)運行時間自動輪換）及立式加熱罐，并監(jiān)視太陽板出水溫度與補水溫度，當(dāng)溫差降低2度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）發(fā)出停泵指令。

3、此過程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表相關(guān)耗電量，與立式罐兩側(cè)的熱量，可得出太陽能加熱能量與耗電量的能效比，并作相關(guān)報表與趨勢圖。

燃氣熱水循環(huán)控制策略：

1、監(jiān)視立式加熱罐的1/2處溫度。若溫度低于47度，則發(fā)出啟動指令。

2、接受指令后，并同時開啟循環(huán)熱水泵與立式加熱罐水泵及相關(guān)蝶閥，監(jiān)視立式加熱罐出水溫度，恒定為53度 供熱作為循環(huán)熱水泵的變頻依據(jù)。然后監(jiān)視立式加熱罐的二次側(cè)進出水溫度與流量，計算其需求熱水量，并作為依據(jù)啟動立式加熱罐的臺數(shù)。當(dāng)二次側(cè)進水溫度為53度時，發(fā)出指令停燃氣熱水循環(huán)泵。

3、此工程中通過讀取Lonwork網(wǎng)絡(luò)電表的相關(guān)設(shè)備耗電量與燃氣計量表讀數(shù)及一次，二次側(cè)熱量，可得出燃氣循環(huán)系統(tǒng)的耗電與耗氣量與供水熱量之間的關(guān)系，并做出相關(guān)報表與趨勢圖。

空調(diào)采暖熱水循環(huán)控制策略：

1、空調(diào)采暖管網(wǎng)的水泵運行根據(jù)滿足最不利點壓差實行變頻及臺數(shù)運作，并監(jiān)視其供水溫度，當(dāng)?shù)陀?5度（參數(shù)可根據(jù)運行可調(diào)）時，發(fā)出啟動指令。

2、接受指令后，啟動一臺雙效機組，輔助加熱管網(wǎng)，若燃氣熱水爐出水溫度，仍低于設(shè)定值，則發(fā)出啟動另一臺雙效機組（運行可根據(jù)運行時間，自動輪換啟動），直至穩(wěn)定后，監(jiān)測空調(diào)管網(wǎng)的進出水溫度與流量，計算其需求熱量，并作為依據(jù)，自動卸載雙效節(jié)能機組，同時又重復(fù)第1步。