集成冷冻站汇报材料.pdf

神舟北极高效集成冷冻站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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 目录 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 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 中国空间技术研究院中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 建设 单位 建设 单位 机电安 装公司 机电安 装公司 设计院设计院 监理监理 设备 供应商 设备 供应商 传统冷冻站传统冷冻站传统冷冻站传统冷冻站 主机机组主机机组 空调循环水泵空调循环水泵 冷却塔冷却塔 控制系统控制系统 定压补水定压补水 水处理设备水处理设备 阀门阀门 系统整体性能系统整体性能 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 主机机组主机机组 空调变频循环水泵空调变频循环水泵 变频冷却塔变频冷却塔 集成控制系统集成控制系统 水处理设备水处理设备 相关管道和阀门附件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 系统 集成 工厂预制 现场拼装 工厂预制 现场拼装 二次 深化设计 二次 深化设计 节能控制节能控制 设备 供应商 设备 供应商 集成冷冻站集成冷冻站集成冷冻站集成冷冻站 系统整体性能系统整体性能 0.750.75 KwKw/Ton/Ton 高效集成冷冻站的理念创新 中国空间技术研究院中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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 高效集成高效集成 冷冻站冷冻站 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 管道变形仿真管道变形仿真 动载荷应力曲线 综合位移云图 应力分布云图 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts ?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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts ?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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts （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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts （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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts （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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts （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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts （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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts VFDs 定速 冷冻机 定速 冷冻机 冷却塔冷却塔 定速 一次 水泵 定速 一次 水泵 二次水泵二次水泵 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中国空间技术研究院 Beijing Spacecrafts 传统控制方法 恒压差控制 恒温差控制恒压差控制 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：。