順德萬達(dá)廣場，地處順德大良新城，占地約60000㎡，總建筑面積約380000㎡，由一棟200米高城市地標(biāo)、兩棟100米高可居住公寓、超高端大型購物中心組成。
這座順德新地標(biāo)除了華麗的外觀，其背后還有令人印象深刻的節(jié)能水平——其商業(yè)區(qū)域的高效機(jī)房全年平均能效高達(dá)4.93。這樣出色的節(jié)能效果是怎樣實(shí)現(xiàn)的？這就不得不提到美的樓宇科技的一項(xiàng)“黑科技”——M-DHECS高效制冷機(jī)房系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺。
M-DHECS平臺，應(yīng)“雙碳”而生
早在2019年，國家發(fā)展改革委等七部委聯(lián)合印發(fā)的《綠色高效制冷行動方案》中就提到，預(yù)計(jì)在2030年，大型公共建筑制冷能效將提升30%，制冷總體能效水平提升25%以上。2020年，習(xí)近平總書記提出“中國將力爭2030年前達(dá)到二氧化碳排放量峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”，雙碳目標(biāo)的提出對我國節(jié)能減排工作的開展提出了新的要求，加強(qiáng)高效制冷機(jī)房的建設(shè)，降低建筑能源消耗及碳排放，成為實(shí)現(xiàn)社會綠色發(fā)展的重要手段。
然而，目前國內(nèi)大多制冷機(jī)房實(shí)測COP低于3.5，需采取一系列措施以提升能效。建設(shè)高效制冷機(jī)房是一項(xiàng)精細(xì)化設(shè)計(jì)與集成化優(yōu)化的系統(tǒng)性工作，主要包含制冷機(jī)房高效設(shè)備的選型和匹配、優(yōu)化的設(shè)備及管路系統(tǒng)安裝、制冷系統(tǒng)的科學(xué)調(diào)試及良好運(yùn)維。
在此背景下，M-DHECS美的高效制冷機(jī)房系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺應(yīng)運(yùn)而生。該平臺由美的樓宇科技先行研究中心開發(fā)，通過AI計(jì)算不同建筑的負(fù)荷曲線，配置多種機(jī)房系統(tǒng)、控制策略方案，實(shí)現(xiàn)高效機(jī)房智能運(yùn)行、控制策略自適應(yīng)優(yōu)化等功能，提升超高效智能環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行效果。既可作為投資方、設(shè)計(jì)院、經(jīng)銷商、分中心等的方案快速設(shè)計(jì)工具，也可進(jìn)行快速能耗分析模擬計(jì)算。
M-DHECS四步掌KONG
順德萬達(dá)廣場綠色動脈
美的樓宇科技旗下上海美控智慧建筑有限公司應(yīng)用M-DHECS美的高效制冷機(jī)房系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺，通過負(fù)荷計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)備選型、運(yùn)行邏輯與經(jīng)濟(jì)性分析、計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)等四個(gè)步驟，幫助順德萬達(dá)廣場高效機(jī)房實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。綠色科技，掌KONG全場。
Step1 負(fù)荷計(jì)算
仿真計(jì)算平臺采用內(nèi)置的商城負(fù)荷模板，輸入熱區(qū)面積與設(shè)計(jì)冷負(fù)荷，即可得到全年8760小時(shí)的負(fù)荷分布。
順德萬達(dá)廣場商業(yè)熱區(qū)面積為75029㎡，設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為13865kW，空調(diào)面積冷負(fù)荷指標(biāo)為185W/㎡。負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表明，最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在7月份。部分負(fù)荷分布較為均勻，總計(jì)逐時(shí)冷負(fù)荷需求為尖峰設(shè)計(jì)負(fù)荷0%-20%小時(shí)數(shù)占比最高，約為26%。
Step2 系統(tǒng)設(shè)備選型
在仿真計(jì)算平臺中設(shè)置機(jī)房設(shè)計(jì)參數(shù)，基于部件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行主機(jī)、水泵的輔助自動選型，完成系統(tǒng)搭建。
最終選擇的各設(shè)備詳細(xì)參數(shù)如下表所示：
Step3 運(yùn)行邏輯與經(jīng)濟(jì)性分析
組成高效制冷機(jī)房系統(tǒng)的各個(gè)部品部件都有著其獨(dú)立的控制選項(xiàng)可供選擇，并通過組合配置可以制定出應(yīng)用于系統(tǒng)運(yùn)行的多套控制策略以及自定義的控制目標(biāo)。此外，設(shè)置經(jīng)濟(jì)性分析參數(shù)，采用全生命周期分析的方法(LCC)對其投資進(jìn)行合理性分析。
Step4 計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)
仿真平臺根據(jù)氣象、負(fù)荷條件輸入，基于物理模型與控制邏輯，對所搭建的高效機(jī)房系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)求解，得到全年8760小時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。計(jì)算結(jié)果顯示萬達(dá)廣場商業(yè)區(qū)域高效機(jī)房全年總耗電量為425萬千瓦時(shí)，全年平均能效為4.93。實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候?qū)ㄟ^智能控制策略算法實(shí)現(xiàn)隨負(fù)荷變化的系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化，從而使實(shí)際運(yùn)行中機(jī)房全年能效超過5.0，達(dá)到高效機(jī)房要求。
從冷凍水、冷卻水流量以及水泵、冷卻塔運(yùn)行頻率可以看出，在不同的負(fù)荷輸入、氣象條件下，水泵、冷卻塔變頻運(yùn)行以達(dá)到定溫差/壓差/逼近度等控制目標(biāo)，極大程度上還原了真實(shí)高效機(jī)房系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。
通過順德萬達(dá)廣場的案例，可以看出M-DHECS美的高效制冷機(jī)房系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺主要具有以下六大優(yōu)勢：
01
多種負(fù)荷計(jì)算模式
可精確可快捷
◆ 內(nèi)置負(fù)荷方式，內(nèi)置氣象參數(shù)和基準(zhǔn)建筑逐時(shí)冷熱負(fù)荷，覆蓋全國6大氣候區(qū)和超200座主要城市，涵蓋各類建筑類型，內(nèi)置負(fù)荷種類超1600種
◆ 詳細(xì)建模方式，與3D建筑建模工具進(jìn)行耦合，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)日和全年熱濕負(fù)荷；滿足節(jié)能改造或定制化項(xiàng)目中詳細(xì)負(fù)荷計(jì)算的需求
02
齊全設(shè)備部件選型配置
真實(shí)部件數(shù)據(jù)庫全覆蓋
◆ 部件數(shù)據(jù)庫涵蓋制冷主機(jī)、水泵、冷卻塔、換熱器、蓄冷模塊等
◆ 制冷主機(jī)包括高效磁懸浮主機(jī)、直驅(qū)離心機(jī)和螺桿機(jī)等，水泵和冷卻塔可選擇定頻和變頻
◆ 所有部件性能參數(shù)可視化，可自由組合匹配系統(tǒng)，系統(tǒng)匹配高達(dá)上千萬種組合
03
復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng)快速配置
管網(wǎng)類型全覆蓋
◆ 根據(jù)負(fù)荷特征和和用戶對能效需求，有多種機(jī)房系統(tǒng)模板可供選擇
◆ 一鍵式系統(tǒng)設(shè)置，避免了傳統(tǒng)建模方法的復(fù)雜性
◆ 管網(wǎng)覆蓋一次泵系統(tǒng)、二次泵系統(tǒng)，部件間可自由實(shí)現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)連接，可覆蓋十萬種以上管網(wǎng)組合
04
多控制策略和參數(shù)優(yōu)化
系統(tǒng)節(jié)能潛力可視化
◆ 高效離心機(jī)/磁懸浮主機(jī)、冷卻塔、水泵變頻控制
◆ 冷凍水、冷卻水溫度基于算法逐時(shí)優(yōu)化
◆ 末端風(fēng)水聯(lián)動
◆ 基于負(fù)荷預(yù)測算法的預(yù)冷預(yù)熱
◆ 控制策略組合達(dá)上千組
05
高效精準(zhǔn)計(jì)算引擎
精確到分鐘級
◆ 主機(jī)采用基于三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的代理模型，兼顧了高精度和高速度優(yōu)勢
◆ 附屬部件模型基于國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，通用型強(qiáng)，結(jié)果可靠
◆ 系統(tǒng)模型采用動態(tài)模型，可模擬機(jī)房全年動態(tài)性能，可精確到分鐘級
◆ 采用商用高速求解器，計(jì)算快速、穩(wěn)定，單個(gè)機(jī)房系統(tǒng)全年性能仿真數(shù)十秒即可完成
06
一鍵生成優(yōu)選方案
全年能耗和電費(fèi)一目了然
◆ 2分鐘生成報(bào)告，可直接作為投資方、設(shè)計(jì)院、經(jīng)銷商、分中心方案設(shè)計(jì)文檔
◆ 報(bào)告包括方案說明、核心設(shè)備選型、能耗分析和經(jīng)濟(jì)性分析
◆ 機(jī)房效率、能耗分布、投資統(tǒng)計(jì)、全年電費(fèi)可視化
結(jié)語
隨著建筑節(jié)能減排的持續(xù)推進(jìn)，高效機(jī)房的需求也將與日俱增。作為全生命周期數(shù)字化解決方案中的關(guān)鍵一環(huán)，美的M-DHECS高效制冷機(jī)房系統(tǒng)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺集成了建筑負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備智能選型、運(yùn)行能效計(jì)算等一系列功能，解決項(xiàng)目前期系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)不完善、需求與選型不匹配、控制策略不合理等問題，助力美控實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的制冷機(jī)房方案設(shè)計(jì)。
