CPO30-CN-versionA

1、August 2009北京李寧總部北京李寧總部 基地合同能源管理項(xiàng)目基地合同能源管理項(xiàng)目項(xiàng)目匯報(bào)與下一階段工作討論項(xiàng)目匯報(bào)與下一階段工作討論匯報(bào)給：北京李寧管理總部 匯報(bào)方: 江森自控全球能源解決方案中國(guó)區(qū)合同能源管理匯報(bào)人：曾藝Johnson Controls Energy Service and Solutions江森自控能源服務(wù)及解決方案江森自控能源服務(wù)及解決方案CPO30針對(duì)全變頻系統(tǒng)的控制系統(tǒng)針對(duì)全變頻系統(tǒng)的控制系統(tǒng)1. 現(xiàn)狀現(xiàn)狀2. CPO30控制原理控制原理3. CPO30系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)4. 部分用戶部分用戶沒(méi)有運(yùn)行記錄和報(bào)告沒(méi)有優(yōu)化被動(dòng)維護(hù)手動(dòng)操作設(shè)備選型不當(dāng)設(shè)備效率低全定速

2、設(shè)備Chiller Plant Efficiency Scale (kw/ton)需要改善的機(jī)房需要改善的機(jī)房手動(dòng)定期測(cè)量報(bào)告部分優(yōu)化回路計(jì)劃保養(yǎng)傳統(tǒng)的反饋控制設(shè)備選型合適設(shè)備效率中等部分設(shè)備變頻Chiller Plant Efficiency Scale (kw/ton)效率尚可的機(jī)房效率尚可的機(jī)房實(shí)時(shí)測(cè)量，報(bào)告及故障分析全優(yōu)化系統(tǒng)預(yù)防性保養(yǎng)按需關(guān)聯(lián)控制設(shè)備匹配良好高效設(shè)備全變頻Chiller Plant Efficiency Scale (kw/ton)高效機(jī)房高效機(jī)房泵變頻器冷卻塔主機(jī)機(jī)房控制系統(tǒng)所有設(shè)備變頻是否意味系統(tǒng)高效？所有設(shè)備變頻是否意味系統(tǒng)高效？CPO30控制原理控制原理基于傳

3、統(tǒng)的基于傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足客戶對(duì)于機(jī)房設(shè)備日益控制系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足客戶對(duì)于機(jī)房設(shè)備日益高漲的節(jié)能需求，因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)高漲的節(jié)能需求，因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)有如下特點(diǎn)1、非線性、非線性2、大滯后、大滯后3、強(qiáng)耦合、強(qiáng)耦合4、時(shí)變性、時(shí)變性特別對(duì)于采用全變頻系統(tǒng)的機(jī)房，其控制參數(shù)更多，也更加特別對(duì)于采用全變頻系統(tǒng)的機(jī)房，其控制參數(shù)更多，也更加復(fù)雜，為了充分發(fā)揮全變頻系統(tǒng)的最大節(jié)能效果，復(fù)雜，為了充分發(fā)揮全變頻系統(tǒng)的最大節(jié)能效果，JCI和和OptimumEnergy聯(lián)合推出了聯(lián)合推出了Central Plant Optimization 30機(jī)房控制系統(tǒng)機(jī)房控制系統(tǒng)CPO30控制原理控制

4、原理CPO30控制原理控制原理CPO30 LOOP(Optimum LOOP)基于業(yè)界最權(quán)威的全變頻控制專家Hartman的專利控制邏輯Hartman LOOP的基礎(chǔ)上而發(fā)展的控制邏輯，它主要包括兩個(gè)部分：1. CPO30 LOOP2. Optimum MVMCPO30控制原理控制原理CPO30 LOOP最核心的控制方法是關(guān)聯(lián)控制（Relational Control），它包括如下三個(gè)算法：1. EMPP(Equal Marginal Performance Principle)-相等邊際效能原則2. Nature Curve-自然曲線3. Demand Based Control-按需控制C

5、PO30控制原理控制原理EMPP(Equal Marginal Performance Principle)-相等邊際效能原則相等邊際效能原則The EMPP simply states that the energy performance of any system operating with multiple modulating components is optimized when the change in system output (called the marginal system output) per unit energy input is the same fo

6、r all individual components in the system.當(dāng)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的單位能源輸入所導(dǎo)致的輸出變化一致時(shí)，系統(tǒng)效率最高當(dāng)系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的單位能源輸入所導(dǎo)致的輸出變化一致時(shí)，系統(tǒng)效率最高簡(jiǎn)述如下：簡(jiǎn)述如下：1.每個(gè)設(shè)備的能耗被記錄，冷量輸出也被記錄每個(gè)設(shè)備的能耗被記錄，冷量輸出也被記錄2.調(diào)節(jié)其中一個(gè)設(shè)備速度（其它設(shè)備速度不變），記錄其功率增量和機(jī)房邊際冷調(diào)節(jié)其中一個(gè)設(shè)備速度（其它設(shè)備速度不變），記錄其功率增量和機(jī)房邊際冷量量3.把上述被調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)回原先速度，再調(diào)節(jié)第二臺(tái)設(shè)備，輸入與第一臺(tái)設(shè)備相等把上述被調(diào)節(jié)設(shè)備調(diào)回原先速度，再調(diào)節(jié)第二臺(tái)設(shè)備，輸入與第一臺(tái)設(shè)備相等

7、的功率增量，同時(shí)記錄機(jī)房邊際冷量的功率增量，同時(shí)記錄機(jī)房邊際冷量4.依此重復(fù)調(diào)節(jié)其它設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備在功率增量但輸出冷量不同依此重復(fù)調(diào)節(jié)其它設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備在功率增量但輸出冷量不同5.同時(shí)調(diào)節(jié)最高效率和最低效率的兩臺(tái)設(shè)備，對(duì)最高效率仍給出功率增量，但相同時(shí)調(diào)節(jié)最高效率和最低效率的兩臺(tái)設(shè)備，對(duì)最高效率仍給出功率增量，但相對(duì)上次少一些，而對(duì)最低效率設(shè)備，給出功率負(fù)增量，但絕對(duì)值與上次一樣，對(duì)上次少一些，而對(duì)最低效率設(shè)備，給出功率負(fù)增量，但絕對(duì)值與上次一樣，這樣機(jī)房冷量輸出沒(méi)有變化，但機(jī)房輸入功率將減少這樣機(jī)房冷量輸出沒(méi)有變化，但機(jī)房輸入功率將減少CPO30控制原理控制原理EMPP(Equal Marg

8、inal Performance Principle)-相等邊際效能原則相等邊際效能原則A1KW2.5KWB1KW2KWC1KW1.5KWD1KW1KWA0.4 KW1 KWB00C00D-1KW-1KW上例說(shuō)明：當(dāng)上例說(shuō)明：當(dāng)A增加增加0.4KW和和D減少減少1KW的情況下，冷量輸出沒(méi)有變化，的情況下，冷量輸出沒(méi)有變化，但總能耗減少了但總能耗減少了0.6KW！6.重復(fù)步驟重復(fù)步驟1-5，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)相等的功率增量加載于每臺(tái)設(shè)備而能夠輸出相等的系統(tǒng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)相等的功率增量加載于每臺(tái)設(shè)備而能夠輸出相等的系統(tǒng)邊際冷量，此時(shí)系統(tǒng)效率最高！邊際冷量，此時(shí)系統(tǒng)效率最高！CPO30控制原理控制原理Nature

9、 Curve-自然曲線自然曲線在不同的冷卻水出水溫度下，在不同的冷卻水出水溫度下，機(jī)組都存在一個(gè)最高效率點(diǎn)，機(jī)組都存在一個(gè)最高效率點(diǎn)，它們的連接線就是機(jī)組的自然它們的連接線就是機(jī)組的自然曲線曲線CPO30控制原理控制原理Demand Based Control-按需控制按需控制該系統(tǒng)將以如下方式來(lái)計(jì)算建筑物所需冷量該系統(tǒng)將以如下方式來(lái)計(jì)算建筑物所需冷量1.所有閥門(mén)的開(kāi)度；所有閥門(mén)的開(kāi)度；2.最大，最關(guān)鍵，或最大負(fù)荷最大，最關(guān)鍵，或最大負(fù)荷AHU的閥門(mén)位置及最不利壓差的閥門(mén)位置及最不利壓差3.僅壓差僅壓差當(dāng)然，最佳方式是第一個(gè)！當(dāng)然，最佳方式是第一個(gè)！CPO30控制原理控制原理1.冷凍泵按需控制

10、冷凍泵按需控制2.冷凍水供水溫度不固定，關(guān)聯(lián)控制冷凍水供水溫度不固定，關(guān)聯(lián)控制3.主機(jī)加減基于按照主機(jī)加減基于按照EMPP算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗最低作為控制基礎(chǔ)最低作為控制基礎(chǔ)4.冷卻泵基于按照冷卻泵基于按照EMPP算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗最算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗最低作為控制基礎(chǔ)（不低于最低允許頻率）低作為控制基礎(chǔ)（不低于最低允許頻率）5.冷卻塔基于按照冷卻塔基于按照EMPP算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗最算法的自然曲線并以系統(tǒng)能耗最低作為控制基礎(chǔ)（不低于最低允許頻率）低作為控制基礎(chǔ)（不低于最低允許頻率）Optimum MVMPrevent system deg

11、radation with performance Measurement, Verification and Management serviceWeb-based for 24/7 access to real-time and historical performance informationData presented in easy-to-read graphs, charts and plant overview displayOperators have immediate visibility to inefficient system operation.Analysis

12、capabilities enable fast system fault diagnosisSimplified reporting with at-a-glance energy dashboard and quarterly reportsOptimum MVMOptimum MVMOptimum MVM1.記錄時(shí)間最少記錄時(shí)間最少1年，間隔年，間隔5分鐘（第一次分鐘（第一次3年），在獨(dú)立的年），在獨(dú)立的服務(wù)器上存儲(chǔ)服務(wù)器上存儲(chǔ)2.提供系統(tǒng)效率報(bào)告，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供系統(tǒng)效率報(bào)告，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)3.上網(wǎng)登錄查看相關(guān)數(shù)據(jù)上網(wǎng)登錄查看相關(guān)數(shù)據(jù)4.故障診斷故障診斷5.確保系統(tǒng)效率維持不變確保系統(tǒng)效率維持不

13、變CPO 30:Chiller Plant OptimizationMetasys or 3rd party BAS: Building Automation, ManagementChillerVSDs on pumps, cooling tower fansSensorsHow CPO 30 works with the BAS:1.It receives data about system performance and building loads from the BAS2.It uses patented algorithms to calculate the most energ

14、y efficient operating sequences for the entire HVAC system3.It feeds information back to BAS to adjust system operation Automatic optimization process occurs every 30 secCPO30系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)OptimumLOOP: Chiller Plant OptimizationMetasys or 3rd party BAS: Building Automation, ManagementChillerVSDs on pumps,

15、 cooling tower fansSensorsCustomer Service CenterOptimumMVM: Measurement and ManagementInternetCustomer ServiceDesktopCustomer siteClient DesktopCPO30系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)Reliability structured commissioning and stable ongoing operationRepeatability not reliant on individuals expertisePredictability performance

16、benefits are understood and provenVisibility built in measurement, verification and management dashboard on every job.Redundancy revert back to CPO 10 operation at any timeProve that the optimization is working!CPO30系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)CPO30系統(tǒng)特點(diǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)1.標(biāo)準(zhǔn)的軟件和運(yùn)行策略（不需要單獨(dú)根據(jù)客戶需要編程）標(biāo)準(zhǔn)的軟件和運(yùn)行策略（不需要單獨(dú)根據(jù)客戶需要編程）2.可以在可以在CPO

17、30與與BAS自帶的控制系統(tǒng)之間無(wú)縫切換自帶的控制系統(tǒng)之間無(wú)縫切換3.可以提供書(shū)面且統(tǒng)一的調(diào)試程序及完整的調(diào)試報(bào)告（不需可以提供書(shū)面且統(tǒng)一的調(diào)試程序及完整的調(diào)試報(bào)告（不需要每次調(diào)整調(diào)試程序）要每次調(diào)整調(diào)試程序）Johnson Controls/Optimum Energy Case Study: Sothebys Building Situation 470,000 sq. ft. facility in New York City Houses rare antiques & priceless art Needed a reliable, efficient chiller pla

18、nt Solution VSD retrofits on two 700-ton York centrifugal chillers, cooling tower fans, condenser water pumps and chilled water pumps. Implemented Central Plant Optimization. Result Qualified for incentives: $167,000 Est. first year savings: $201,000 To-date improved kW/ton: 30% Simple payback for t

19、he entire project: 3.6 yrsJohnson Controls/Optimum Energy Case Study: University of Texas at Austin Situation District Cooling station serving 135 buildings (17 million sq ft ) Total campus load:145 million ton-hours / year Rising energy prices, increasing cooling load Solution Replaced plant with a

20、 new, all-VSD plant Installed 3 new 5000 ton York Titan chillers Johnson Controls / OptimumLOOP Result Plant efficiency: 0.33 to .87 kW/ton , depending on wet bulb and campus load Estimated first year savings: 5 million kWh Simple payback for LOOP install: 12 monthsJohnson Controls/Optimum Energy Ca

21、se Study: Cleveland State University Situation 3,800,000 sq. ft. campus in Cleveland, OH Requires majority of load operates from 7am to 10pm, but laboratory and student housing load is 24/7 Solution Two 2,750-ton, one 1,000-ton York chillers and two 1,000-ton Trane chillers and managed by a JCI Metasys Implemented Optimum Energys solution Result Est. ene