Практический пример: Советы по снижению энергопотребления и улучшению систем HVAC в OR AHU

Приточно-вытяжные установки (AHU) в операционных (OR) в жарком и влажном климате представляют собой уникальную проблему управления. Температура помещения должна оставаться в пределах допустимого диапазона Стандарта ASHRAE 170: Вентиляция медицинских учреждений, а относительная влажность строго поддерживается на уровне от 30% до 60%.

Эти требования часто ограничивают эффективность традиционных стратегий энергосбережения, таких как работа экономайзера и агрессивный сброс температуры приточного воздуха (SAT). Ниже показано, как отзывы о вводе в эксплуатацию и опыт эксплуатации повлияли на усовершенствования SAT и управления экономайзером в ИЛИ AHU с управлением по точке росы.

Сброс SAT в гибридном ИЛИ AHU

Первый проект включал в себя гибридную операционную, обслуживаемую специальной вентиляционной установкой и использующей стратегию управления на основе точки росы. Система включала в себя первичный охлаждающий змеевик с осушительным колесом, регулирующим низкую точку росы нагнетаемого воздуха для поддержания скрытой производительности, а также вторичный охлаждающий змеевик, корректирующий температуру нагнетания по сухому термометру. Активное увлажнение было предусмотрено для поддержания минимальной влажности в помещении.

Вместо работы при фиксированной температуре нагнетаемого воздуха в AHU реализована стратегия сброса SAT на основе потребности зоны. Через заранее определенные промежутки времени система управления оценивала потребность в охлаждении зоны, используя выходной сигнал контура охлаждения оконечного устройства в качестве прокси-сервера, и постепенно корректировала уставку SAT. В периоды низкого спроса SAT разрешалось сбрасывать вверх, что уменьшало ненужное охлаждение в AHU и связанный с этим повторный нагрев терминала. По мере увеличения потребности в охлаждении значение SAT было сброшено в сторону уменьшения в определенных пределах, чтобы поддерживать контроль температуры в помещении.

Важно отметить, что контур управления охлаждением AHU был специально разработан для сохранения производительности осушения во время сброса SAT. Змеевик первичного охлаждения и осушительное колесо продолжали определять приоритет точки росы нагнетаемого воздуха, гарантируя, что скрытый контроль не будет нарушен во время операции сброса. После осушительного колеса змеевик вторичного охлаждения контролировал температуру нагнетаемого воздуха по сухому термометру до заданного значения, определяемого последовательностью сброса SAT.

Этот подход продемонстрировал, что при правильно настроенном управлении охлаждением сброс SAT может быть успешно применен в операционных AHU без увеличения риска влажности. Также было подчеркнуто, что фиксированный низкий SAT, несмотря на то, что он устойчив к контролю влажности, может привести к чрезмерному расходу энергии на повторный нагрев в условиях низкой нагрузки.

AHU экономайзер и уточнение рабочего состояния

Последующий проект, включающий хирургический блок AHU, обслуживающий несколько операционных, предоставил возможность усовершенствовать логику экономайзера посредством ввода в эксплуатацию. В AHU использовалась аналогичная стратегия управления по точке росы, включающая первичный охлаждающий змеевик и осушительное колесо, регулируемое до точки росы нагнетаемого воздуха 42°F, вторичный охлаждающий змеевик для подстройки по сухому термометру и активное паровое увлажнение. Установка работала в четырех дискретных режимах: полное охлаждение, экономайзер с охлаждением, естественное охлаждение и предварительный нагрев.

При вводе в эксплуатацию было выявлено несколько пороговых значений перехода состояний, которые могут привести к нестабильности или ненужному использованию энергии. Одна из проблем заключалась в том, что температура с включенным экономайзером была ниже минимальной уставки температуры нагнетаемого воздуха. В результате, как только критерии включения экономайзера были выполнены, агрегат можно было полностью отключить от механического охлаждения, поскольку сам по себе наружный воздух уже был достаточно прохладным для достижения целевой температуры нагнетаемого воздуха. Подъем экономайзера позволяет температуре лучше согласовываться с температурой в операционной, что обеспечивает более плавный переход от механического охлаждения к режиму естественного охлаждения.

Дополнительные усовершенствования включали ужесточение перехода от экономайзера с охлаждением к естественному охлаждению за счет снижения порога открытия клапана змеевика охлаждения с 20% открытия до 5% открытия, поскольку наблюдения при вводе в эксплуатацию показали, что значимое скрытое охлаждение все еще происходит при открытии клапана на 20%. Эта регулировка обеспечила адекватный скрытый контроль перед отключением механического охлаждения. Также был реализован более надежный путь возврата к охлаждению, который срабатывал, когда заслонка экономайзера открывалась более чем на 95 % или точка росы нагнетаемого воздуха превышала заданное значение.

Наконец, была добавлена блокировка экономайзера на основе увлажнения. Когда выходная мощность увлажнителя превышала 5%, работа экономайзера отключалась, и установка переходила на минимальный объем наружного воздуха. Эта мера предосторожности не позволяла увеличению поступления наружного воздуха вызывать чрезмерную энергию увлажнения в засушливых условиях.

Важность ввода в эксплуатацию вентиляционной установки

Эти проекты подтвердили, что наличие экономайзера не гарантирует экономию энергии в приложениях OR AHU. Контроль влажности часто доминирует над потреблением энергии системой, и небольшие пороговые значения контроля могут существенно повлиять на производительность. Проверка при вводе в эксплуатацию оказалась важной для выявления этих взаимодействий и уточнения логики сброса SAT и экономайзера для обеспечения баланса между энергоэффективностью, стабильностью и контролем влажности.

Публикация Практический пример: Советы по снижению энергопотребления и улучшению систем HVAC в операционных системах вентиляции и кондиционирования