節能系統新突破“高效集成冷凍站”
建筑用能大戶，中央空調系統早已成為共識的節能突破口。盡管設備廠商紛紛加速研發，但業界人士普遍認為，僅靠設備推陳出新遠遠不夠，只有從整體層面尋求系統方案，才能取得“1+1＞2”的效果，而這成為了北京衛星制造廠近年來在國內實施高效集成冷凍站取得成功的原因。作為中央空調系統集成化產品，高效集成冷凍站與傳統冷凍站有何不同？它將為中央空調行業發展帶來怎樣的變革？記者采訪了北京衛星制造廠廠長助理宗文波。
從各負其責到統一整體
宗文波認為，高效集成冷凍站實現高效節能，首先源于統一了項目實施各個責任主體。
冷凍站由中央空調系統各類設備構成，包括制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、定壓補水系統、水處理系統、管道閥門及控制系統等，并形成冷凍水、冷卻水和制冷機組自身三條回路。傳統冷凍站由建設單位根據設計院的初步設計采購主體設備，再由機電安裝公司現場安裝。這一過程中，責任主體分散到設計院、設備供應商、機電安裝公司以及監理等幾方面。雖然最終由建設單位串聯，但鑒于各主體各負其責，缺乏系統綜合思想，整體效果很難保證。
“舉個例子：設計院出圖工作雖然完成得出色，但對安裝公司一旦監督不力，施工效果就可能大打折扣。即便很多地方需要改正，由于工期、資金等限制，最終可能不了了之。”他說，這種情況在部分發達國家早有改觀。在北美地區，建設單位如做中央空調系統，那么機房部分定交由具備專業資質的公司整體承接，體現出總包的意義。這不僅是區別于傳統冷凍站的優勢，也構筑出高效集成冷凍站的模型——通過采用二次優化設計方式，在設備匹配和選型方面對整體系統的運行效率進行綜合考慮。
“要不斷推進高效集成冷凍站創新與改進，因為它不僅是工程項目，而是系統產品。”宗文波表示，“我們將其從現場施工轉移工廠進行預制生產；從獨立控制發展到關聯控制，并引入全變頻控制技術。通過這些措施實現冷凍站真正的高效、節能。”
從現場安裝到工廠預制
冷凍站作為機電項目，實質仍屬于建筑工程范疇——現場需土建、給排水、強弱電等專業配合，帶來占地面積大、作業時間長、材料浪費多等弊病，并常因不同專業交叉溝通和協調不暢造成矛盾，“有些像練武術，空間不夠大，再好的武藝也無法施展”。
高效集成冷凍站則在很大程度上避免了這些困擾：通過工廠預制和調試，減少不同設備之間和設備與控制專業之間的接口；避免現場交叉施工，工期比建設傳統冷凍站甚至縮短一半以上；專業技能工人代替現場安裝工人，以更科學的工藝方法保證產品性能和質量。此外，通過采用二次優化設計和精細結構設計，高效集成冷凍站通過“工廠預制+現場拼裝生產”的方式，能夠極大地節省材料費用和占地面積（比傳統冷凍站節省1/3以上），從而節約建設成本。通過多模塊集成，產品更便于拆卸、吊裝和運輸。
從單點控制到整體控制
與此同時，具有革新性質的控制系統也是高效集成冷凍站不斷取得成功的關鍵。
據了解，傳統冷凍站目前大多采用獨立PID控制方式，即所謂的單點控制。作為系統工程，各主耗電設備控制缺乏關聯性，設備運行匹配性差，節能效果并不明顯。高效集成冷凍站則突出強調以控制系統為核心的理念，將關聯控制技術、計算機技術、系統集成技術等優勢技術集合應用于中央空調系統控制；開發關聯預測控制系統，實現變負荷工況下系統整體綜合性能優化和高效穩定運行。
“我們在控制過程中注重把握三點原則：第一，讓冷凍機等主要耗電設備工作在性能最優的最佳效率曲線附近；第二，利用相等邊際效能原則，在主要設備上選擇有效的供電分配，達到以最小供電獲得最大冷量的效果；第三，利用按需主動控制原則，當控制系統感知系統的負荷需求時，能夠按照預設的冷凍機、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔對應的最佳功率關系，主動調節系統內各設備運行在最節能狀態。”宗文波表示，他們還把全變頻技術融入控制系統，實現主設備軟啟動特性，不僅可延長設備的使用壽命，還降低了配套電氣裝置對電網的影響，“高效集成冷凍站年均運行效率能夠因此提高20%~50%，實現大幅節能”。
高度智能化的控制系統還為后期運營維護帶來便利。對于運營人員來說，這套系統已無需他們再掌握豐富的技術和經驗。
作為在系統集成領域異軍突起的北京衛星制造廠，正應用航天器熱控制、流體傳動與密封、機電一體化設計、管路焊接與測試和機電熱一體化系統集成等先進技術和工程經驗，通過對國外先進產品與技術引進、消化、吸收和再創新，開發出適用于大型中央空調的高效集成冷凍站。“這是中央空調系統未來發展的重要方向。”宗文波說。
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