上海局客專調(diào)度樓節(jié)能工作的思考和建議

黃富強(qiáng) 張鴻強(qiáng) 上海鐵路局辦公室

上海局客專調(diào)度樓節(jié)能工作的思考和建議

黃富強(qiáng) 張鴻強(qiáng) 上海鐵路局辦公室

通過對路局客專調(diào)度樓投入運營以來能源消耗情況的分析，針對能源消耗重點設(shè)備，提出節(jié)能改造技術(shù)設(shè)想和管理措施，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

調(diào)度樓；節(jié)能降耗；技術(shù)改造；管理

2013年3月，路局客專調(diào)度樓正式投入運營。通過一年來對能源消耗情況的觀察記錄，客專調(diào)度樓是目前路局機(jī)關(guān)能源消耗大戶。通過采取技術(shù)措施，加強(qiáng)設(shè)備日常管理，減少壓縮能源消耗。本文對客專調(diào)度樓能源消耗情況進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)節(jié)能建議。

1 對客專調(diào)度樓能源消耗情況分析

通過對客專調(diào)度樓一年能源消耗觀察，客專調(diào)度樓目前主要能源消耗有兩部分組成：水、電。

（1）水消耗分析。水資源主要消耗在機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組冷卻塔用水、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水、舒適型空調(diào)用水和在客專調(diào)度樓內(nèi)工作人員的生活用水，平均每月用水量在2985t左右。

（2）電消耗分析。電主要消耗在機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)、舒適型空調(diào)系統(tǒng)、電梯、照明、樓宇智能系統(tǒng)。平均每月用電量達(dá)到1954280kWh。具體每月電消耗情況見表1。

表1 每月電消耗情況表（單位：萬千瓦）

通過對客專調(diào)度樓水、電消耗情況的分析，不難看出電消耗是客專調(diào)度樓的主要消耗。再進(jìn)一步分析電消耗時，機(jī)房專用空調(diào)、舒適型中央空調(diào)用電分別占總用電量的50%和26%，是電消耗的主要設(shè)備。各設(shè)備具體用電所占比例見圖1。

2 客專調(diào)度樓節(jié)能思路

客專調(diào)度樓是全局運輸生產(chǎn)指揮中心，在全局運輸生產(chǎn)中的地位異常重要，任何設(shè)備故障都會影響運輸生產(chǎn)秩序，更有可能直接導(dǎo)致安全事故。

為此，客專調(diào)度樓節(jié)能管理必須建立在確保設(shè)備穩(wěn)定正常運行之上。如因一味追求節(jié)能而影響設(shè)備穩(wěn)定運行，是得不償失的做法，也就失去了節(jié)能意義。我們可以針對各類耗能設(shè)備，分析其運行特點，運用技術(shù)手段，強(qiáng)化日常運行、維護(hù)管理，挖掘降耗潛力，以此最大限度地達(dá)到節(jié)能目的。

圖1 客專調(diào)度樓電力能耗分布圖

3 客專調(diào)度樓節(jié)能具體措施

3.1 運用自適應(yīng)控制，加強(qiáng)對機(jī)房專用空調(diào)的智能化管理

路局客專調(diào)度樓機(jī)房內(nèi)對溫度、濕度的要求比較高，整樓有一套24h運行的機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)，它由16臺冷卻塔、4臺55kW水泵和101臺精密空調(diào)組成，其電能消耗占客專調(diào)度樓總耗電的50%。

目前，同一機(jī)房內(nèi)的多臺精密空調(diào)都為單體控制，缺乏集中職能控制，運行過程中時常出現(xiàn)一臺空調(diào)加濕，另一臺去濕；一臺在制冷，另一臺在加熱的不合理現(xiàn)象。同時由于精密空調(diào)只對本空調(diào)機(jī)回風(fēng)口采用傳感器方式作為數(shù)據(jù)采樣參考點，無法監(jiān)測整個機(jī)房內(nèi)的真實環(huán)境溫濕度，導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不夠，使用效率不高，能耗浪費較為嚴(yán)重。

針對存在問題，我們認(rèn)為可以運用自適應(yīng)控制技術(shù)，對機(jī)房專用精密空調(diào)實施自適應(yīng)節(jié)能控制，使每臺專用空調(diào)“單兵作戰(zhàn)”方式改為“團(tuán)隊作戰(zhàn)”形式，把空調(diào)的“手動設(shè)定”改為“自動設(shè)定”。由每臺空調(diào)的一個回風(fēng)口溫濕度監(jiān)測點，改為整個機(jī)房平面實時監(jiān)測，提高溫濕度動態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測精度。

3.1.1 模糊控制技術(shù)

運用傳感器采集機(jī)房內(nèi)環(huán)境溫度、濕度值，把采集到的溫度、濕度作為二維模糊控制器的輸入變量，用模糊條件語句描述其控制規(guī)則，設(shè)計出機(jī)房專用空調(diào)模糊控制器，實現(xiàn)準(zhǔn)確控制機(jī)房內(nèi)精密空調(diào)的開啟數(shù)量以及溫度、濕度的設(shè)定，以降低電力損耗。

3.1.2PID（比例-積分-微分）技術(shù)

PID控制器作為最早實用化的控制器已有70多年歷史，它以結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)節(jié)方便而成為應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)控制器?？梢詣討B(tài)調(diào)整機(jī)房空調(diào)的設(shè)定溫度、濕度、修正值等參數(shù)，再根據(jù)機(jī)房空調(diào)的實時運行狀況，配以智能化的控制算法軟件，優(yōu)化壓縮機(jī)運行周期，平衡空調(diào)設(shè)

備供冷量與目標(biāo)溫濕度值之間的關(guān)系。

3.1.3 計算機(jī)溫度場模擬技術(shù)

根據(jù)機(jī)房不同的工況條件、空調(diào)冷量分布、風(fēng)量擴(kuò)張循環(huán)等綜合數(shù)據(jù)，提高優(yōu)化冷量利用效率，排列出空調(diào)優(yōu)先資格順序，達(dá)到冷量效率最大化。精確控制“N+1”“N+0”、“N-1”等臺空調(diào)數(shù)量的開啟與關(guān)閉，使空調(diào)始終處于最佳工作狀態(tài)，有效實現(xiàn)了機(jī)房整體環(huán)境的恒溫恒濕，提高信息、信號和通信設(shè)備的環(huán)境安全、節(jié)約空調(diào)能源消耗、延長空調(diào)機(jī)組的使用壽命。

通過上述技術(shù)措施，能有效降低機(jī)房內(nèi)環(huán)境的溫差△t，提高機(jī)房整體恒溫恒濕效果，確保機(jī)房內(nèi)設(shè)備的安全性，降低主設(shè)備故障率；能自動控制空調(diào)溫濕度數(shù)據(jù)設(shè)置值，自動優(yōu)化空調(diào)工作性能和狀態(tài)，控制“空調(diào)群”的組合使用效率，解決單臺空調(diào)控制時的“制冷”、“加熱”，“去濕”、“加濕”沖突，減少空調(diào)不合理用電能消耗。借鑒上海市電信機(jī)房近幾年的空調(diào)節(jié)能管理經(jīng)驗，采用自適應(yīng)節(jié)能技術(shù)改造后，年平均節(jié)電在20%左右。

3.2 立足科學(xué)管理，降低舒適性空調(diào)系統(tǒng)能源消耗

路局客專調(diào)度樓的舒適性空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面已經(jīng)采用了變頻技術(shù)、熱回收技術(shù)等。目前降低舒適性空調(diào)的能耗更應(yīng)立足科學(xué)管理，在滿足對環(huán)境要求的前提下，可對空調(diào)系統(tǒng)采用變風(fēng)量、變新風(fēng)/回風(fēng)比、變水量、變送風(fēng)狀態(tài)點和變控制值等采取多種控制措施，使空調(diào)系統(tǒng)運行在最佳節(jié)能工況 ,以最大限度地減少能耗。

3.2.1 盡量減少主機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)的運行時間

目前，客專調(diào)度樓安裝了2臺開利螺桿主機(jī)和2臺麥克維爾螺桿主機(jī)，開利主機(jī)每臺制冷量為1160kW、制熱量為1134 kW，麥克維爾主機(jī)每臺制冷量為1024.8kW、制熱量為1126.9 kW，其電力消耗量驚人。

減少開機(jī)時間和減少開機(jī)數(shù)量是最有效的降耗。在極端高溫情況下，我們采用了2開2備的制冷運行模式。在溫度適宜的春秋季節(jié)，我們停運空調(diào)主機(jī)，僅開啟新風(fēng)系統(tǒng)。在冬季一般也僅運行一臺主機(jī)制熱。

3.2.2 精確控制室內(nèi)溫、濕度

建筑物內(nèi)溫濕度的變化與建筑物節(jié)能有緊密的聯(lián)系，據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)局統(tǒng)計資料表明，夏季空調(diào)設(shè)定值溫度每下調(diào)1℃，能耗將增加10%。冬季空調(diào)設(shè)定值溫度每上調(diào)1℃，能耗將增加12%。減少室內(nèi)外溫差，既能保證人的舒適度要求，又能實現(xiàn)節(jié)能。同時，努力提高設(shè)備自身調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)度，在日常的設(shè)備維護(hù)過程中，我們努力將樓宇自控專用閥門能保證控制精度達(dá)到±0.2℃，濕度為60%±2%的變化范圍。

3.2.3 加強(qiáng)新風(fēng)機(jī)節(jié)能控制

新風(fēng)的作用是為建筑物提供清潔、衛(wèi)生的新鮮空氣,保障樓宇環(huán)境的健康舒適。階段性的人工干預(yù)，對BKS2008控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置參數(shù)調(diào)節(jié)。一是調(diào)整氣壓平衡，使大樓保持微正壓，避免大量冷、熱空氣散失。二是盡量利用夏、冬季室內(nèi)外溫差小的時間段進(jìn)行新風(fēng)換氣，來降低能耗。比如,在夏季中央空調(diào)運行過程中,白天一般空氣溫濕度大,因此主機(jī)40%的能耗用于冷卻新風(fēng)。而在夜間室外氣溫達(dá)到最低點(接近或低于日間空調(diào)室溫值),于是開啟新風(fēng)機(jī)可對全樓空氣進(jìn)行全新風(fēng)換氣、凈化。隨著時間推移室外氣溫回升到不利于預(yù)冷的數(shù)值時,自動停止夜間凈化運行。這一方式既可實現(xiàn)改善大樓內(nèi)空氣的品質(zhì),又減少了預(yù)冷的能量消耗。

3.3 電力系統(tǒng)

目前客專調(diào)度樓10kV變配電所已采用SCB10型的節(jié)能型變壓器，降低了變壓器的固定損耗。加強(qiáng)對開關(guān)與變壓器的狀態(tài)、系統(tǒng)的電流、電壓、有功功率與無功功率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運行。

調(diào)整變壓器和線路的三相負(fù)載。由于機(jī)房大功率的單相用電設(shè)備較多，加上用戶的負(fù)荷分配不均勻，經(jīng)常造成在低壓網(wǎng)絡(luò)中個別線路三相電流出現(xiàn)不平衡，不但導(dǎo)致相線中總損耗增加，還在中性線上損耗電能，使線路壓降增大。因此在日常的監(jiān)控工作及平日的檢修過程中，要隨時跟蹤、了解負(fù)荷變化，及時調(diào)整三相負(fù)荷，使不平衡電流控制在以下范圍：變壓器出口處三相負(fù)荷不平衡度不大于10%，干線及分支線前端的不平衡度不大于20%。同時，對1#、2#變壓器、3#、4#變壓器間的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，使其變壓器容量保持在65%～75%。經(jīng)統(tǒng)計分析，當(dāng)變壓器負(fù)載損耗等于空載損耗時，即負(fù)荷在變壓器容量的65%～75%時，變壓器的內(nèi)部損耗最小，運行效率最高。

強(qiáng)化配網(wǎng)中的無功補(bǔ)償設(shè)備的使用，以提高配網(wǎng)中的功率因數(shù)。網(wǎng)絡(luò)中輸送同樣的有功功率，提高功率因數(shù)后，相當(dāng)于將負(fù)載中的無功分量減少，在COSα=1時，把無功電流減為零，負(fù)載最小，有利于降低損耗，改善供電電壓質(zhì)量。

功率因數(shù)提高對降低線損的效果，可以用公式來表示：COSα1--目前的功率因數(shù)為0.9

COSα2--提高后的功率因數(shù)，設(shè)為0.95

則△P%=[1-(COSα1/COSα2)2]×100%=[1-(0.9/0.95)2]× 100%=10.25%。

假原線損率為0.99%，則可以降低的線損率0.99%×10.25%＝0.1%，0.1個百分點，即從0.99%降到0.89%，日常持久來看，會起到明顯降損節(jié)能效果。

3.4 照明系統(tǒng)節(jié)能措施

客專調(diào)度樓在建設(shè)過程中就已經(jīng)十分注重智能照明控制的節(jié)能降耗，比如盡量使用節(jié)能燈具，用程序設(shè)定開/關(guān)燈時，或者在控制中心手動控制燈光的開啟/關(guān)閉等一系列節(jié)能措施。

但由于在進(jìn)行節(jié)能方案和措施制定過程中，缺乏統(tǒng)籌分析，在照明系統(tǒng)的節(jié)能方面還有潛力可挖。

（1）可對大樓的四處消防樓梯的照明進(jìn)行改造。采用光耦或聲控延時開關(guān)，人過燈亮、人走燈滅，徹底改變現(xiàn)有的樓梯“長明燈”現(xiàn)象。以所有樓梯164個22W燈每天開燈1h計，每年約可節(jié)約30289度電。

（2）可對部分電梯前室進(jìn)行照明控制的改造。大樓南側(cè)現(xiàn)有二至七層十二處電梯前室日間光線充足，通常情況下不需要額外照明。若采用白晝關(guān)閉/晚間開啟的定時控制改造，以每個電梯前室12個15W、20個28W燈每天開燈12h計，每年約可節(jié)約38894度電。

4 結(jié)束語

總而言之，節(jié)能管理是一項長期而艱巨的任務(wù)，客專調(diào)度樓只要依靠科學(xué)手段、強(qiáng)化設(shè)備運行管理，在節(jié)能方面一定大有文章可作。

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時間：2014-8-7