S-IC节能技术原理

我司自主研发的智慧节能冰水机系统集成解决方案（简称：S-IC，英文Super smart industrial chiller solution），主要由超高效智慧能源站、智慧节能输配系统和智慧节能优化控制系统(ACEC)构成，是一种HVAC系统节能技术。

S-IC技术在满足舒适性与工艺需求条件下，通过系统集成优化，显著提高System COP，从根本上降低系统内各个设备的运行能耗，达到综合节能的目的。

图1 智慧中央空调系统解决方案S-IC

S-IC系统主要包含以下分项节能技术，我们将根据项目实际运行工况定制针对性的节能优化运行策略：

2.1.1　输配系统管网水力平衡智能控制技术

当冷量使用侧终端负荷发生变化时，由于流动的连续性与交互性，用户之间相互影响，将会出现动态水力失调和热力失调的现象。应用具有自主知识产权的智慧阀门产品，将实时采集到的温度、流量、压力和压差信息，通过内嵌的管网智能平衡算法，与各支路设定的最佳运行流量进行比较，计算出各智慧阀门在当前工况下的开度。通过改变各支路管网阻尼实现按需分配和智能平衡，防止出现动态水力失调和热力失调。

图6 满足终端用户需求时不同平衡方案

2.1.2　冷冻水系统泵阀一体化智慧节能技术

当冷量使用侧终端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，集成了各种传感器的智慧感知系统将检测到的这些参数送至冷冻水泵控制柜。冷冻水泵控制柜内嵌的专利技术——泵阀一体化智能控制策略，根据所采集的实时数据，与智能主控柜计算出的冷冻水的优化运行工况点进行比较，计算出各路冷冻水的优化运行工况点，。首先根据相应的变频策略改变冷冻水泵的转速，并配以管网阀门开度的变化，提升水泵的运行效率。通过改变冷冻水系统的流量和压差，使冷冻水系统运行在优化工况点。

图7 水泵运行曲线图

如图4所示，没有采用泵阀一体化智能节能技术前，此时的管路阻力曲线与水泵变频后PQ曲线的交点A就是当前水泵的运行工况点，但此时水泵的运行效率依然偏低；通过智慧阀门的开度调节，改变后的管路阻力曲线，与PQ曲线重新交于点B，使得水泵的运行效率得到显著提高。

2.1.3　集成气候补偿的冷却效率极大化技术

当冷量使用侧终端负荷发生变化时，冷却水供回水温度、温差和流量亦随之变化，流量计和温度传感器将检测到的这些参数送至冷却水泵智能控制柜和冷却塔智能控制柜。冷却水泵智能控制柜和冷却塔智能控制柜依据所采集的实时数据，与智能主控柜计算出的冷却水的优化运行工况点进行比较，动态调节冷却水流量和冷却塔风量，通过协同改变结合气候补偿算法，确保冷却效率极大化，冷却泵与冷却风机的电耗极小化。

2.1.4　冷热源高效匹配集成智造技术

冷量使用侧末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至主机控制柜，主机控制柜依据所采集的实时数据实时计算出末端空调负荷所需的制冷量、以及主机之间冷量分配的最优值，并以此调节各台主机的冷冻水流量分配，改变不同主机的负荷率，使主机在当前负荷下，所消耗的功率最小。

图8 冷水机组负荷匹配

2.1.5 　基于人工智能的综合电单耗最优技术

基于人工智能的主控技术通过智能主控柜实现，智能控制柜内嵌BP神经网络建立的多参数冰水机系统能效模型，并通过对冷却水流量、冷却水供回水温度、冷冻水流量、冷冻水供回水温度以及电量等数据的分析，经由内嵌的自适应学习算法，不断完善模型。结合GA遗传算法求解出在不同负荷下，空调系统能效最优的参数。由于BP神经网络算法具有自学习功能，随着运行时间的增加，能效模型预测精度也将随之增大。同时结合自主研发的能效检测分析与运行优化控制（EAOC）技术，在冰水机运行过程中能效进一步优化提升。

2.2　S-IC节能改造评估

2.2.1　冰水系统目前的运行工况

冰水系统全年运行，在高负荷时段开启2台离心式冷水机组，1台螺杆式冷水机组；在低负荷时段开启1台螺杆式冷水机组或采用节能板换提供冷量。实际运行能耗如下表所示。

2.2.2　节能分析

根据对武汉顶津食品有限公司冰水机系统的调研结果， S-IC对现场采集的冰水系统设备运行信息进行综合处理分析，进而对冰水系统内设备自适应协同控制。

1）利用“输配系统管网水力平衡技术”改善管网水力失调程度，降低管网的运行阻力；

2）根据“冷冻水系统泵阀一体化技术”在管网水力平衡的基础上，通过冷冻水泵和智慧阀门的联锁控制，促使冷冻水泵能耗的极小化，确保水泵在原基础上节能40%以上；

3）在实际运行中，根据“冷热源高效匹配集成智造技术”分配不同冷水机组间的负荷比例，提高冷水机组群自身的效率；

4）根据“集成气候补偿的冷却效率极大化技术”计算当前负荷和室外温湿度状态下，最佳的冷凝温度，促使冷却水系统（冷水机组、冷却水泵和冷却塔）的总能耗最低，即确保（冷却水泵+冷却塔）在原基础上节能40%以上，同时由于提高冷热源生产侧冷水机组的冷输出效率极大化，可提高冷水机组的运行能效达5%以上。

通过在冰水系统机房内配置标准化的节能控制产品，结合“基于人工智能的综合电单耗最优技术”将取得的节能效果：冰水系统节能率：23%。具体见节能计算表。