神舟北极集成冷冻站201405

神舟北极高效集成冷冻站中央空调冷热源系统精细节能解决方案北京卫星制造厂中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts目录基于关联预测控制系统的节能服务平台高效集成冷冻站的技术创新高效集成冷冻站实例应用和社会影响高效集成冷冻站的理念创新数据中心机房高效制冷系统中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts高效集成冷冻站的理念创新中央空调系统的组成1、冷冻站中央空调系统的核心耗电设备。2、空调水及其管网系统以水为介质在建筑物内部传递冷量或热量，水系统的载体是管网。3、空调末端装置空调末端装置是水系统与室内空气热交换的设备，包括组合式空调机组、风机盘管机组和新风机组等。中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts建设单位机电安装公司设计院监理设备供应商传统冷冻站主机机组空调循环水泵冷却塔控制系统定压补水水处理设备阀门系统整体性能目前中央空调系统应用普遍，但均采用传统冷冻站形式。通常是由建设单位根据设计院的初步设计进行冷冻站主体设备的采购，然后由机电安装公司在现场安装的暖通工程。高效集成冷冻站的理念创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts传统冷冻站存在什么问题？？？传统冷冻站一般采用独立、简单的控制方式，各个主耗电设备的控制缺乏关联性，节能效果不明显。传统冷冻站由于在现场施工，施工作业占地面积较大、不同专业交叉作业时间很长、业主现场协调管理难度很大。传统冷冻站是一项责任主体分散的工程项目，各方只对自己工程内容负责，缺乏系统工程思想，整体性能无法保证。高效集成冷冻站的理念创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts主机机组空调变频循环水泵变频冷却塔集成控制系统水处理设备相关管道和阀门附件集成冷冻站是以高效节能的关联预测控制系统为核心，在设计院初步设计的基础上，开展二次深化设计和三维仿真，对设备进行参数优化，通过工厂预制、模块运输、现场拼装而形成的机电一体化系统级产品。系统集成工厂预制现场拼装二次深化设计节能控制设备供应商集成冷冻站系统整体性能0.75Kw/Ton高效集成冷冻站的理念创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts高效集成冷冻站的理念创新集成冷冻站的创新与改进1）从分散责任主体到系统集成商单一责任主体；2）从工程项目到系统产品；3）从项目现场施工到工厂预制生产；4）从独立控制到关联控制、引入全变频控制技术。中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts工厂预制模块集成系统设计高效集成冷冻站的理念创新关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts产品结构形式一产品结构形式二高效集成冷冻站的理念创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts单制冷•螺杆式冷水机组•离心式冷水机组•风冷式冷水机组集成冷冻站功能冷暖两用•热泵机组•溴化锂直燃式机组•冷水机组与锅炉组合高效集成冷冻站的理念创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts目前国内冷冻站普遍采用对各设备分开招标，暖通、强弱电专业分别进行安装的形式，造成冷冻站从占地面积、施工质量、设备运行、整体性能等方面都不理想。冷冻站是一个多设备构成，需要联合协调运行体现综合性能的有机整体，实质上是一个系统工程。因此，为了减小冷冻站的占地面积、降低现场施工难度、使冷冻站综合性能达到最优，将航天的系统集成技术引入了冷冻站建设。北美国家对冷冻站建设一直都是由集成商总体负责完成。冷冻站建设本质是一个系统工程高效集成冷冻站的技术创新中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts系统产品总体设计技术1面向各专业的接口设计技术2结构及机构数字化装配技术3电气设计及电子装联技术4机电一体化设计及集成技术5流路系统设计与试验技术6管路焊接技术7高效集成冷冻站面向集成冷冻站的系统集成技术高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts集成冷冻站的二次深化设计水系统二次深化设计及设备最优选型匹配；集成冷冻站整体结构设计：整体布局、系统集成优化、管道布置及固定、控制系统设备布置、底座设计及模块的划分，最后进行系统的三维仿真；集成冷冻站承载结构力学分析与仿真校核；集成冷冻站控制系统的设计：根据设备的选型、冷冻站空间布局及业主的相应需求，对控制系统的软硬件结构和功能进行深化设计；集成冷冻站系统集成过程的工艺设计。高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts嫦娥一号基于模型数据库的设备匹配冷却塔数据水泵数据冷机数据高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts集成冷冻站整体结构及布局优化设计北京地铁郭公庄站设计院设计冷冻站机房图纸高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts集成冷冻站整体结构及布局优化设计深化设计后冷冻站机房图纸比设计院设计的传统冷冻站节约面积1/2高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts北京地铁郭公庄站集成冷冻站整体结构设计及三维仿真设计高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts管道变形仿真动载荷应力曲线综合位移云图应力分布云图集成冷冻站的结构仿真校核高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts二维图纸深化设计技术要求1.安装按暖通相关规范要求安装2.水系统安装完毕后，按规定作水压试验，试验后方能保温，试压方式及试验压力按《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242--2002第8.6.1条执行。高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts工厂模块化预制生产高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts模块化吊装运输高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts通过系统设计，实现了设备的最优选型匹配和系统的最佳工作性能。通过模块集成，采用二次深化设计和三维仿真设计，实现了现有结构的最优布局，实现模块化运输并方便后期的维护；通过结构优化设计和工厂预制，节省了占地面积和部分材料费用。通过工厂预制，采用科学的工艺方法和产品技能工人，保证了产品的整体质量；同时避免了工程现场的交叉施工，缩短了建设周期。系统集成的优势体现高效集成冷冻站的技术创新-系统集成中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts中央空调系统的节能空间到底在哪里？中央空调系统应该如何运行才能提高整体效率，避免不必要的能源消耗？如何实现冷冻站系统在节能情况下的智能安全稳定运行？如何按照不同的需要动态控制冷（热）量的分配，保证末端系统水力平衡？中央空调冷冻站节能的问题提出高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts（1）室外气象条件变化带来的节能空间空调系统的节能空间分析高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts（2）空调末端负荷变化产生节能空间人流量的增减会造成空调末端实际负荷（即末端的需冷/热量）的大幅波动，这种波动是一个随机变化的量，且始终处于动态变化之中。除高峰期以外，大部分时间（特别是过渡季节）都将在小于设计负荷的状况下运行，因此，空调系统普遍存在着较大的节能空间。空调系统的节能空间分析高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts（3）系统设计师设计的负荷余量系统设计师在初步设计时，充分考虑系统了最大使用负荷，同时为后期发展需要留有一部分负荷余量。空调系统的节能空间分析核心技术：高效节能控制技术中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts（4）改善制冷机组效率所产生的节能优化制冷机组的外部运行环境，保证制冷机组在任何环境条件和负荷情况下，均逼近最佳工作状态，即保持在较高效率下运行，从而使制冷机组能耗年平均下降10%～30%。空调系统的节能空间分析高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts（5）离心设备变频所产生的节能空间•流量W与转速n成正比关系：W1/W2=n1/n2•压力h与转速n2成正比关系：h1/h2=(n1/n2)2•功率N与转速n3成正比关系：N1/N2=(n1/n2)3通过对设备转速调节，可使其流量、扬程及消耗的功率作出相应变化。空调系统的节能空间分析高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts第一代第二代第三代基于设备运行的起停控制和面向水泵的简单控制，依赖于运营人员的经验操控基于简单独立控制的集中群控或模糊控制，能实现智能化，节能效果不明显基于多变量关联按需主动控制，智能化、高效节能、稳定可靠高效集成冷冻站的技术创新-关联控制面对空调系统如此大的节能空间，如何实现高效节能？答案:关键在于冷冻站控制系统。面向冷冻站的三代控制系统中国空间技术研究院BeijingSpacecraftsVFDs定速冷冻机冷却塔定速一次水泵二次水泵VFDs传统冷冻站的控制方式基于负荷变化人工或自动加减机；冷却水定流量,冷冻水温度重置；单变量，相互独立的PID反馈控制环路。高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts传统控制方法恒压差控制恒温差控制应用于冷冻水泵应用于冷冻水泵、冷却水泵控制方式：PID控制、模糊控制等高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts◆冷冻水循环和冷却水循环控制独立，不能实现系统能耗的综合优化控制。◆仅关注水泵节电，忽略了系统能耗可能上升。◆容易发生振荡，运行稳定性差。◆系统无法提供流量、压差、温度多重保护，安全保护不完整。传统控制方法的不足高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts◆明确冷冻站控制技术发展的新方向——关联预测控制系统；◆实现中央空调系统高效节能。◆航天器能源管理与智能控制技术；◆航天器流体回路控制技术；◆航天器热控制技术；◆国外同类先进技术的引进、消化、吸收、创新。高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts•专利：“一种中央空调冷冻站节能控制系统”•201020652699.7冷冻站关联预测控制系统是通过关联控制方法，对中央空调水系统末端负荷数据的建模仿真计算，预测出下一时段中央空调系统的冷量需求，对冷冻站系统进行主动前馈控制，实现冷冻站系统的整体能耗优化和高效稳定运行。•专利：“一种中央空调冷冻站节能控制系统及控制方法”•201010582118.1高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts1.关联预测控制原则控制原则1--“按需主动控制”控制原则2--“关联控制”控制原则3--“最佳效率曲线”2.嵌入此控制策略的标准化产品3.选用变频冷冻机和变频水泵，形成多变量系统如何提高空调系统的运行效率？高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts根据数据库历史数据及实际项目运行数据，当控制系统感知到系统的负荷需求时，能够实时的按照程序预设的冷冻机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔对应的最佳功率关系，主动调节系统内各设备运行在最节能状态。控制原则1：按需主动控制高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts在主要设备上选择有效的供电分配，达到以最小供电获得最大冷量。控制原则2VFDCW整个系统冷量输出整个系统电量输入冷冻泵冷冻机冷却泵冷却塔高效集成冷冻站的技术创新-关联控制中国空间技术研究院BeijingSpacecrafts各设备单位供电增量所带来冷量贡献一