投资效益分析

1、投资效益分析广东省人民医院楼宇自控投资效益分析根据我们以往的经验，任何一个成功的自控系统，都有赖于设计人员对被控对象的工 艺特点有深刻的理解，并在此基础上建立数字模型，对系统的工艺参数进行补偿，才能取 得预想的结果。根据建设部 1993 年制订的国家标准大楼建设热工与空调调节节能设计 标准及其条文说明、大楼各种用途空调房间室内设计计算参数，我们结合省人 民医院门诊大楼的实际情况作如下分析：一、改变制冷机控制模式，对制冷机实行恒值控制，根据制冷压缩机的特性曲线，压缩机在额定功率运行时，机械效率是最高的。因此，压缩机按额 定功率运行就是最节能、最经济的运行方式。原来的制冷机是直接与负荷联接的。受负

2、荷 波动影响，压缩机运行功率也在变化，影响制冷机效率。为改变这种情况，我们把制冷机 和负荷分开，让制冷机按额定功率运行，使它保持最高的制冷效率。冷凝器的特性方程为：Qo=Qo：制冷量Tx：冷凝器温度Tw：冷却进水温度Gw：冷却水流量Cw：冷却水比热Km：冷凝器传热面积Kn：冷凝器传热系数K：单位轴功率制冷量=冷凝器导热系数蒸发器的特性方程：Qo=(TzTw)(1e蒸发器温度冷冻水进水温度（ 其余同上式 ）一看这两个特性方程式，马上知道在制冷量不变的情况下，水流量与进出水温差为反 比例关系水流量太少，压缩机的制冷量带不出来，自然影响制冷效率。但是流量是否越 大越好呢？再仔细分析就知道了。因为无论

3、冷冻水、冷却水都是封闭循环系统。水流量过 度的结果是使（Tx - Tw ）和（Tz - Tw）降低,从而使制冷量降低 。同时它还告诉我们， 肯定有一个水流的最佳值。这个最佳值可以使冷冻水带走的冷量等于压缩机制造的冷量， 使冷却水带走的热量等于压缩机产生的热量。着为我们寻找水流量的整体值提供了数学根 据。我们把P= NXn作为整定值（P :制冷功率 N:电机功率n：制冷效率）。测量 流经蒸发器的水流量和进出水温度，用软件计算Qo=GWCw（Tx- Tw）。当二者有偏差时，改变冷冻水流量，直到偏差为零后，保持冷冻水的流量不变。对冷却水的流量也用这种办 法调节。从冷凝器、蒸发器的特性曲线还可以看出:

4、回水温度和蒸发器温度的差值是与流量成 反比的。也就是说，当温差（tl - tw ）大一倍时，水流量可以少5 0%。（当然流量也不能太少。否则制冷机会进入喘流状态。我 们还要在软件上对流量的下限作出限制，以保护制冷机。）我们利用这个特点可以节省水 泵功率。当温差小时，干脆让制冷机休息，直到温差上升到一定程度（例如67度）， 才让制冷机重新工作。由于制冷机冷水泵的水头压力远远小于负荷冷水泵的水头压力，它所需功率仅为负荷 冷水泵的十分之一左右，约为1015KWo空调水流量的整定值远比制冷机水流量的整定值复杂，我们把制冷机工作在恒功率状 态、用热工平衡式就可以求出水流量的最佳值，空调系统的冷负荷是波动

5、变化的，水的整 定值必须随着负荷的变化而变化，它是一个与室内外温度、供用水温度及各个空调冷水调 节阀开度相关的函数（水管的阻力变化主要是调节阀开度的动态变化、如果各水环路之间 有压力平衡阀，将使水管阻力变化的测量和计算变得简单和准确），建立这样一个函数有 赖于 BAS 系统采集大量数据，并对这些数据进行数理分析，这样建立起来的函数整定值虽 然不是最佳的，但至少是合理的、理想的。二、风系统节能。标准强调在保证舒适的情况下努力减少新风自然界的二氧化碳浓度为0.28%,每人每小时产生的二氧化碳约0.0173立方米，通过检测二氧化碳浓度，以此为根据调整新风量,二氧化碳浓度的变化实质上是客流量的变化。保

6、证了二氧化碳的浓度也就是 保证了顾客的舒适度同时又可最大限度地减少新风,大楼的新风设计是根据卫生部的要求, 每小时换新风六次。根据美国和日本的统计、监测二氧化碳浓度调节新风可减少新风量4 0%70%,即使是最热的月份,新风量也可减少30%以上。三、节能经济效益估算如果自动控制系统是建立在数学分析基础上，那么它的效益往往是可以定量计算的， 为了使计算的结果更易于被人接受，我们在选择计算基数时，将尽可能各地留有余地。(1) 原制冷主机直接和负荷连接，负荷变化时须改变制冷机功率，从机械特性曲线上可以清楚看出，制冷机离开额定功率运行时，效率要降低，由于有 BAS 制冷机和负荷分 开，始终在最高效率下运

7、行，二者效率的相差10%,此项可节电600X 10%=60万KWH(设主机总耗电600万KWH)折合电价1.3 X 60=78万)(2) 冷冻水、冷却水采用调频控制产生的效益，原水源系统是不可调的，冷冻泵两 端并联了旁通管、空调器用不完的冷水,通过旁通管回流到冷冻泵的入水端、冷冻泵始终 在固定的最大功率下工作。根据标准的分析、冷冻泵的功率是根据最大负荷设计的, 但是在一般情况下、负荷仅为最大负荷 70%,通过调频调速可以把这部分浪费的功率节省 下来，冷冻泵功率110KW，冷却泵功率90KW，二者合计200KW一年可节约用电200X 8760X 30%=52.56 万 KW折合电价：1 3X52

8、 .5 6 = 6 8 .3万元(3) 节约新风的效益：据美、日统计、监测二氧化碳可节约新风4 0%70%, 我们取下限4 0%,因门诊工作时间与住院病房工作时间不同。(4) 我们的系统增加了储冷水池的成本，但同时也可以降低装机容量3 0%,降低 配电容量18%,降低扩容费用18%。假设这三项降低的费用足够造储冷水池,大家相 互抵消。如果上述前提可以被人接受,下面我们将根据 BAS 系统新增加的功能计算节能效益。1、由于有了储能水池,可以使发电机组有机会在晚上发电,空调系统一年可节省电 费263万元。2、原系统已有比例积分阀和温度传感器,所以不应该把这些费用列入BAS 系统成本。相反,我们的

9、BAS 系统具有软件 PID 功能,可以取消硬件 PID 调节器。时代广场共有空 调器 91 个,即需硬件调节器 91 个,每个调节器约 7000 元。此项可节约硬件投资 63 万。3 、原制冷主机直接和负荷连接。负荷变化时须改变制冷机功率。从机械特性曲线上可以清楚看到,制冷机离开额定功率运行时,效率要降低。我们由于有储能水池,制冷机 和负荷分开,始终在最高效率下运行。二者效率约相差4%。此项可节电 671X 4%=26.8 万KWH折合电价1.3元X 26.8=34.9 万元。4 、冷冻水、冷却水采用调频控制产生的效益：原水源系统是不可调的。冷冻泵两端 并联了旁通管。空调器用不完的冷水,通过

10、旁通管回流到冷冻泵的入水端。冷冻泵始终在 固定的最大功率下工作。根据标准的分析，冷冻泵的功率是根据最大负荷设计的，但是在一般情况下，负荷 仅为最大负荷的 70%。通过调频调速可以把这部分浪费的功率节省下来。冷冻泵功率 110KW，冷却泵功率 90KW，二者合计 200KW，年可节约用电 200X 8948X 30%=53.68 万 KWZ折合电价1.3 X 53.68=69.8 万元5 、节约新风的效益：据美、日统计，监测二氧化碳可节约新风4 0%7 0%。我 们取下限4 0%。此时时代广场的新风还可以满足每天18万客流量的需求。因写字楼工作时间和商场不同，以下分别计算他们的新风量。开空调时，设室内气温2 4C，室外气温29C。写字楼每小时新风量每天10小时全年（一周五天）商场每小时新风量每天13小时全年合计节约的新风量体积质量 转换降低5°C所需能量折合电能折合电价6、换热器的效益：标准强调用排风对新风预冷。根据换热器的效率，夏天可使 新风降低3C。全年按新风降低1C计算。全年实际使用新风体积质量 转换降低1C所需能量折合电量折合电价以上合计从以上六项看，效益最好的是减少新风，其次是储冷水池。这些都是 BAS 产生的效益 BAS 还有一些未计算效益的功能，如照明节能、风机电机调频调速。有些因设计工作未完 成。例如第四部分提到的冷冻水调整。