建筑機房節能與能效管理解決方案

江森自控系統產品經理鄭仲建筑能耗的發展特點2現代建筑能耗成本越來越高，節能從何入手？3樓宇全部能源消耗全部空調能源消耗冷凍機房能源消耗一般現代商業建筑能耗組成有沒有系統平臺可以幫助我控制和管理能源？5自動進行能源數據的采集與分析？是否有優化節能控制算法？能否預測未來能源消耗？....能耗分析是否科學令人信服？可否一鍵式獲得能源數據報表？既能進行定量分析又能定性評估？江森自控建筑（機房）能源解決方案經典冷站群控CPA優化節能控制CPO10能源報告系統EE能源管理平臺EA6北京李寧總部基地合同能源管理項目

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匯報方:江森自控全球能源解決方案中國區合同能源管理匯報人：曾藝 一、Metasys系統經典冷機群控策略---CPA機房群控的意義水泵冷卻塔冷水機組自動優化控制C制冷機房能效的一個重要環節是制冷機本身

江森自控能提供冷站優化控制系統現實生活中，制冷季99%的時間都處于部分負荷日，機組的設計意在實際運行中最大化自身效率配置YORKOptiSpeed?變頻驅動器，能源消耗能夠低至0.20kW/TR，較定頻機組減少每年能源成本多達30%設計并接受較低的冷卻水入水溫度，為機組帶來更高的效率、可靠性，并延長使用周期利用較低的冷卻水入水溫度，允許并提高機組自身輸出能力的30%可選擇熱泵或熱回收應用9應用環保冷媒YORK是世界上最節能的機組之一一套功能卓越的BAS系統是優化制冷站能效的先決條件不僅僅是自動啟停設備智能化的對設備進行選擇，對運行模式進行選擇，并不斷通過自適應算法，順應變化利用BACnet等標準的通訊協議，確保信息的傳遞、分享和識別在準確的時間、正確的地點、顯示并傳達合適的、不同層面的可視化信息這些信息將幫助您了解優化能源的潛在機會，以及如何保持10Metasys是優化機房能效的理想平臺實施中央機房及優化的金字塔模型11優化系統自動化控制系統系統的應用系統組件的選擇系統基礎結構的設計實施及運行因素設計因素測量與審計運行與維護設計、實施及運行因素

有待改進的機房12冷水機房效率范圍(kw/ton)沒有數據跟蹤記錄和報告被動保養沒有優化手動控制采用不正確的系統配置設備效率最低全定速設計、實施及運行因素

仍有空間改善的標準機房13冷水機房效率范圍(kw/ton)手動測量,定期報告計劃性保養有一些優化措施常規的反饋型自控系統配置可接受中等效率的設備部分變頻設計、實施及運行因素

高效機房14冷水機房效率范圍(kw/ton)實時測量，儀表報告，故障分析預防性保養程序全優化持續自適應的控制回路最合適的系統配置高效設備全變頻冷機群控目的(自動，節能）自動加機、減機自動判斷建筑負荷需求，按需開啟冷水機組；自動維持穩定的水系統壓力；自動選擇并投入備用設備；

冷水機與水泵、冷卻塔、閥門聯鎖設備自動輪循（冷凍機、水泵、冷卻塔）平均運轉時間，減少故障可能性；設備互為備用，自動切換；

監測冷凍機內達200－300項數據故障報警、恢復運行報告控制模式控制模式按運行方式分全自動運行模式半自動運行模式全手動模式按季節轉換節能模式分（冷機+板換）普通制冷模式（全冷機）過渡模式（冷機+板換）自然冷卻模式（全板換）按冷機類型分電控冷機吸收式冷機風冷熱泵按冷機負荷分小機組優先大小機組優先智能轉換大機組優先調各運行模式子模塊，組合及智能轉換。。。。。。系統自動控制策略介紹JohnsonControls17自適應啟停控制AdaptiveStart/Stop機組排序/選擇ChillerSequencing/Selection水泵排序和控制PumpSequencingandControl水閥控制WaterValvesControl冷凍水重設

ChilledWaterReset冷卻水重設CondenserWaterReset冷卻塔控制CoolingTowerControl全面冷站優化TotalChillerPlantptimizationABC自適應啟停控制JohnsonControls18運行時間表OPERATIONSCHEDULE手/自動

啟/停Manual/RemoteStart/Stop時間程序TimeProgram假日Holidays周末/平日Weekend/Weekday白天/黑夜模式*Day/NightMode冬

/夏模式*Winter/SummerMode優化啟/停OptimalStart/StopSTARTPlantControlsSystemA自適應啟停控制JohnsonControls19AOperationw/TimeProgramEquip.Operationw/OptimalStart/StopScheduleMidnightMidnight7:30am7:00am6:00pm延時啟動DelaySTART提前停止EarlySTOPOccupancyPeriodCooling最大限度較少設備能耗ToMinimizeEquipmentEnergyUse調整每日最佳啟/停時間AdjustDailyOptimumStart/StopTime5:45pm分析冷凍機組負載AnalyzeChillerLoads判決最少工作冷凍機組臺數ToDetermineMinimumNo.ofDutyChiller(s)

達到需求負載MeetingDemandLoadsA機組排序/選擇JohnsonControls20冷負荷計算公式：Load=(T-T)*FL*1.19SRFL=3140*FLS*R2參數釋義單位Load建筑物冷負荷TonTR冷凍水回水溫度DegCTS冷凍水供水溫度DegCFLS冷凍水流速m/sFL冷凍水流量L/sR冷凍水管半徑m流量計算公式：A機組排序/選擇JohnsonControls21判定邏輯判斷建筑負荷需求按需開啟冷水機組

以下二個條件任意一個滿足：1、冷凍水總管供水溫度

>加機溫度設定值2、建筑物冷負荷>加機冷負荷設定值

并且當前開啟冷機數量小于最大冷機數量，且STAGE=1為ON，

則Stage-UP為ON加機標志位Stage-UP觸發條件：

以下三個條件全部滿足：

1、冷凍水總管供水溫度<加機設定值；2、冷凍水總管回水溫度<減機溫度設定值3、建筑物冷負荷<減機冷負荷設定值

并且當前開始冷機數量大于1臺

則Stage-DN為ON減機標志位Stage-DN觸發條件：判斷建筑負荷需求按需開啟冷水機組啟動順序

DPSEQUENCECHILLER123VFDVFD壓差旁通控制AJohnsonControls24啟動順序

DPSEQUENCECHILLER123VFDVFDAJohnsonControls25啟動順序

DPVFDVFDA如果啟動失敗自動切換至下一臺SEQUENCECHILLER123JohnsonControls26冷凍水溫度重設基于如下條件自動調節冷凍機組出水溫度AdjustSupplyChilledWaterTemperatureSetpointforChiller(s)basedon室外溫度/濕度OutdoorTemperature/Humidity30C7.0C27C7.5C干球溫度出水溫度設定LeavingChilledWaterTemp.Setpoint稍微上調

SlightlyIncreaseBJohnsonControls27每提高一度：一般機組節能0.9-1.35%VSD機組節能3.6-5.4%B冷凍水溫度重設要決定最小冷機冷卻水進水溫度設定值

(ECWT)

ToDetermineMINIMUMEnteringCondenserWaterTemperature(ECWT)Setpoint為維持冷機最大效率冷機冷卻水進水溫度盡可能低AsCOLDaspossibleforMaximumChillerEfficiencyBasedon室外空氣溫度OutsideAirConditions最小安全溫度

(例如：

12.7deg.C)MinimumSafeTemp.forChiller(e.g.12.7deg.C)T室外溫度(濕球)ECWTOSAT(WB)B冷卻水溫度重設28C30C26C28C出水溫度設定LeavingChilled

WaterTemp.Setpoint稍微下調

SlightlyDecreaseJohnsonControls29每降低一度：平均節能3%B冷卻水溫度重設冷卻塔控制

要維持到機組的最小冷卻水進水溫度

(ECWT)ToMaintainMINIMUMEnteringCondenserWaterTemp.(ECWT)toChiller基于機組運行來分級進行冷卻塔/風扇控制SteppedTower/FanControlBasedonChillerOperationT冷機冷卻水進水溫度(ECWT)B旁通閥常閉BypassValve(NC)JohnsonControls31分類較多：一塔單定頻風機；

一塔多定頻風機；

一塔單多速風機；一塔多多速風機；

一塔單變頻風機；

一塔多變頻風機等；全面冷站優化

傳統的冷站控制往往將冷凍機、水泵、冷卻塔獨立開來，各自擁有獨立的DDC/PLC控制單元，即使是隨著變頻節能技術的應用，其帶來的效益仍然是孤立的各個“局部效率”的提升，比如：1）離心式冷水機組變頻帶來的冷機在部分負荷（需冷量較小或冷卻水溫較低）時能通過變頻調節代替導葉閥調節，避免導葉閥關閉帶來的能量損失，因此冷水機組效率（NPLV）會得到提升；2）水泵變頻使得在部分負荷時可以降低電機轉速，而不用關閉水閥來調節流量，避免了閥門的能量損失，從而使得水系統輸送系數提高，而全年能耗降低；

3）冷卻塔變頻能帶來優于臺數控制的節能效果，比如三臺冷卻塔變頻的效果優于兩臺冷卻塔滿載的效果，帶來冷卻塔整體效率的提升。可見，目前仍然缺乏從冷站整體效率出發的控制策略，即當冷站系統中所需控制的目標有多個時，如何協調各自之間的邏輯關系，如何協調冷機控制、冷凍水泵控制、冷卻水泵控制、冷卻塔控制甚至是末端調節之間的關系，因此需以冷站整體效率（ChillerPlantEfficiency）為目標來制定控制策略。CJohnsonControls32全面冷站優化以最大限度地提高整體機房效率，而不是單一設備。水泵冷卻塔冷水機組自動優化控制C系統軟件界面及管理功能介紹系統登錄Login運行監控RealTimeSchematic事件管理EventManagement趨勢分析TrendGraphs匯總報告

SummaryReport時間計劃Schedule安全設置SecuritysettingsAB系統登陸系統為B/S結構，采用Web瀏覽的人機界面，客戶端不需要安裝專用軟件；用戶根據需要可配置不同權限的操作者，通過該Web界面進行監控管理；A運行監控A軟件界面用戶界面為具有高分辨率的彩色圖像（可選3D圖形）；采用動態圖形和易于理解的符號表示被監視的內容，例如表現風扇和泵的狀態的旋轉動作，以便用戶可以迅速檢查、識別異常情況；操作者使用鼠標點擊即可發出命令、設定系統參數和強制設備啟停等；主要包括：群控主界面冷凍側界面冷卻側界面機組界面用戶在監控室便可直觀查看各設備運行情況，迅速做出決策，如同在現場，這樣即保證了運行的安全性，也減少了人力物力的投入。運行監控A事件管理B包括設備本身的報警和用戶操作的記錄；可以區分信息顯示的優先次序，用戶也可以自行定義報警功能；事件觀察程序，可按時間順序、報警類型、報警優先級等顯示和篩選事件；可以根據報警的級別和類別，將這些事件和消息發送到打印機、電子郵箱或其它應用管理服務器中；審計跟蹤程序，所有用戶的活動和操作均被記錄在安全日志中；B趨勢分析可以設定按照一定的時間周期記錄現場的數據；采用表格或圖形的形式，將以上數據在趨勢分析工具的視圖中顯示出來；幫助用戶分析系統潛在的隱患和能源消耗狀況等；匯總報告系統能夠將任何模擬量、特殊事件的發生次數和設備運行時間進行累計；將以上數據提供給維護及服務程序，使用戶更容易預測系統可能存在的問題；時間計劃B允許用戶定義設備運行的日期和時間，例如制冷站啟動和停止的時間點；可以按周為循環單位，并排除假日或特定的日歷日來安排時間表；安全設置B系統安全通過要求輸入用戶名和密碼來鑒別試圖連入系統的用戶；有效用戶可在該賬戶相應的授權范圍內訪問系統；這種授權范圍是通過設備分類、動作設定和時間表三方面共同作用的；可對個人進行設定，亦可對從用戶組統一設定；綜合的系統控制使用所有可用的信息做出最好的控制策略充分利用所有機房設備節約能源兼容性和可靠性改善冷水機房的操作和維護保護冷水機房投資降低操作成本冷水機房群控系統總結北京李寧總部基地合同能源管理項目

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匯報方:江森自控全球能源解決方案中國區合同能源管理匯報人：曾藝 二、冷機群控優化策略---CPO10

CentralPlantOptimization10(CPO10)是CCT內置的標準化應用程序，通過對冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及相關附屬設備的優化順序啟停來實現設備的最優運行。CPO10——簡介靈活包含了大多數冷熱源應用場合模塊化編程可以根據將冷機群控劃分為眾多獨立模塊可靠程序模塊經過工廠測試CPO10應用范圍

1、最多支持到8臺冷機（離心，螺桿；定頻，變頻）2、8臺一次冷凍水泵(并聯，串聯；定頻，變頻）；3、8臺二次冷凍水泵（并聯，變頻）；4、8臺冷卻水泵(并聯，串聯；定頻，變頻）；5、支持8個冷卻塔風機（單速，多速，變頻）；6、支持風冷機組。7、提供常規閥門的控制。8、不支持吸收式機組(absorption)CPO10-冷機選擇冷機效率建模COP10的基本原則是使冷機或冷機的組合運行在最高效率段CPO10-冷機選擇冷機效率建模發現變頻冷機在部分負荷時有更高的效率，而定頻冷機在高負荷時效率更高；CPO10-冷機選擇選擇最有效率的冷機CPO10-冷機選擇選擇最有效率的機組組合CPO10-冷機選擇加機時機的選擇

如冷機的額定流量、最小、最大流量、COP值；水泵的流量，效率等。1收集系統相關設備參數CPO10-設計準備

CPO10比普通應用程序占用更多的FEC/NCE資源，可以借助“MemoryUsageCalculator.xls”估算點數及程序的容量，進行合理分配。2預留足夠的點數與容量CPO10-設計準備

盡量把同類的設備歸在同一個FEC內進行編程。3分盤時充分考慮CPO的程序分布串聯并聯CPO10-設計準備CPO10-程序自動生成北京李寧總部基地合同能源管理項目

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匯報方:江森自控全球能源解決方案中國區合同能源管理匯報人：曾藝 三、能源報告系統EnergyEssecial能源報告系統EnergyEssecialADX+能源管理平臺：運行監控；圖表分析；數據報表；歷史報警；算法公式；……Web瀏覽網絡管理、LCT控制邏輯程序DDC控制器：CCT控制邏輯程序ADX+能源管理系統工作站能源報告系統EnergyEssecial能源報告系統EnergyEssecial監視關鍵設備運行狀況實時掌握能耗情況，提供直觀全面的能源信息計算分析工藝流程的能耗水平實現能源成本計算，單位面積，單件產品能耗計算等為進一步實施節能工程提供數據支撐，應用變頻調速技術，設備啟動及運行優化各重要負荷的用電趨勢分析—均衡用電，避免峰值需量各種分類分項統計對比分析：能源類型分類，區域分項，時間軸橫縱向對比分析…功能摘要能源報告系統EnergyEssecial系統構架運行監控系統數據報表系統數據報警系統計劃任務系統高級設置系統用戶管理系統數據報表系統（基本能源報表）

高級配置系統高級配置系統能源管理七種基本能源報告能源概覽(BigPictureEnergy)分類能源消耗報告(Consumption)電力能源使用報告(ElectricalEnergy)供能設備報告(Production)單一能源成本報告(SimpleEnergyCost)日負荷報告(LoadProfile)設備運行時間報告(EquipmentRuntime)江森自控綜合能效管理平臺EnergyAdvisorEA機房能效管理全面解決方案EA是機房一體化整體解決方案：制冷機等機電設備強電設備啟動柜弱電控制柜變頻設備現場多功能智能表現場傳感器、執行器能效管理平臺及控制軟件65EA靈活的硬件配置與輕松安裝模塊化、一體化啟動控制系統兼容各種主流設備選型，給用戶更多的選擇，使安裝更加方便靈活。66EA超炫的用戶視圖和體驗3D動畫視圖與FLASH數據展示有機結合圖標菜單活頁式展開使操作更加方便32瀏覽器用戶同時訪問支持遠程訪問服務全中文界面全面支持觸摸屏輕松實現二次開發67專業的節能控制算法和策略EA能效管理平臺使用優化節能控制組合算法的核心技術，充分發揮江森自控在空調主機、系統控制的專家能力，使系統效率發揮至最優，運行能耗降至最低。68

為用戶量身設計，降低成本69EA建筑能耗分析系統提供完整的全過程能源監管模塊化設計，分析模型在線定義能耗分析工具直觀展現專家數據庫，使能效管理和節能控制變得更簡單70開放的系統擴展與集成支持多種主流通訊協議 BACnet、OPC、Modbus N2、TCP/IP、DL系列規約…支持多品牌主機和其它機電設備支持在線或離線點位擴展支持多種主流數據格式可以內嵌至原自控Metasys71EA系統在樓宇系統的廣泛應用鍋爐房變配電給排水空調系統照明系統能源中心數據中心建筑節能各領域…72江森自控能源管理部分項目業績成都仁和春天商業中心北京遠洋國際大廈鵬博士北京數據中心南京明基(BenQ)醫院蘇州月亮灣交通樞紐武漢光谷花山節能示范中心南京德基廣場能源管理系統強生蘇州醫療器械研發生產中心中國移動北京望京數據中心北京凱晨廣場天津泰達節能示范中心亞實履帶（天津）有限公司節能改造廣州珠光商務大廈節能改造中國郵政北京郵件處理中心….7374

EA項目案例–成都仁和春天百貨中心項目描述：成都仁和春天是集高端百貨、酒店、餐飲為一身的綜合建筑，為四川省成都市最高端的時尚休親購物天堂。隸屬于成都仁和實業集團的成都仁和春天百貨位于仁和大廈負一樓至五樓攬得“西南精品百貨NO.1”的無尚桂冠。

2003年4月18日，仁和春天百貨迎來二期新館開業的日子，全新的二期新館是原有百貨的拓展和延伸，這里包括了世界的眾多品牌，以精品呈現為主要流行方向，將世界潮流的趨勢帶到我們身邊。成都仁和春天建筑面積4.2萬平方米,一期為高檔奢侈品百貨、二期為五星級酒店（建筑面積5.3萬平方米）和觀光綜合樓（建筑面積2.67萬平方米）解決方案（節能項目）ScopeofJCI江森自控工作范圍:Chillerplantretrofit冷凍機房改造HVACsystemcommissioning空調系統調試EnergyAdvisor機房能源管理與分析系統能源節約能夠在4年內回報承諾節能量達20%，每年節約電費超過35萬元每年CO2減排超過400噸

EfficiencyNowIt’sNeverBeenMoreImportant案例分析–成都仁和春天機房主要機電設備能源參數預計采用EA能源管理系統進行節能改造后，對機房現有運行模式和EA能源管理系統優化模式進行了全年模擬計算（每年按照5-10月運行計算，每月按照30日計算，每天開機按照10小時計算，現有運行模式全系統同時使用系數按照0.6計算），可以得出結論（見下表）：中央空調冷水機房安裝EA能源管理系統后，機房整體節能率在20.04%。

項目實施前的節能模擬分析序號設備名稱現有運行模式能耗KWhEA優化模式耗電KWh節約電量KWh節能率1冷水機組1,387,8001,186,569201,23114.50%2冷凍水泵249,480150,18799,29339.80%3冷卻水泵320,112229,20090,91228.40%4冷卻塔136,890108,69128,19920.60%合計（總機房能耗）2,094,2821,674,647419,63520.04%節能驗收定量分析報告項目實施后實際節能率21.46%成都仁和春天中央空調