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自动化和能源效率的艺术

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费格美术馆2005年8月,它在爱荷华州达文波特的新工厂开业,它本身就是一件艺术品。这座114,000平方英尺(10,591平方米)的建筑为地区和国际艺术展览和面向社区的教育活动提供了空间。

英国建筑师设计大卫Chipperfield, Figge将美学美感与世界级的机械系统相结合,满足严格的要求史密森尼博物馆环境指南用于温度和湿度控制。这些指导方针,规定了展品和展品存储空间的相对湿度(RH)和温度,是为了防止展示艺术品中使用的油漆、纸张、木材和其他介质的降解,并防止因过热、过冷或湿气导致的霉菌生长造成损害。

环境控制标准满足能源效率

符合史密森尼的环境控制标准尤为重要,因为这意味着菲格号将能够展示一些世界上最令人印象深刻的艺术收藏品。然而,能源效率从成本和环境的角度来看都很重要。博物馆的新机械系统承诺减少能源消耗,这将为Figge赢得约40万美元的能源效率奖励,并节省大量的年度能源成本。

大厦的暖通空调系统包括:

  • 8个空气处理单元(AHU),使用可变风量(VAV)系统为各个空间提供调节空气。
  • 40多个VAV箱控制区域温度和湿度。
  • 两台冷水机组和冷却塔为ahu提供机械冷却。
  • 三个锅炉为周边翅片管和VAV再热盘管提供热水。
  • 一个专门的热水回路,为ahu中能量回收轮上游的防霜线圈服务。
  • 车库风扇通风系统,为停车场提供新鲜空气。
  • 灯罩控制为画廊区域提供适量的自然阳光。

平衡温度以提高能源效率

博物馆的暖通空调系统包括一个省煤器,混合室外空气通风和回风,以最大限度地减少冷却和加热成本。当室外温度高于55°F(12.7°C)时,进入的空气需要机械冷却,当低于25°F(-3.8°C)时需要加热,以使博物馆的展览空间保持在70°F(21°C)左右。该系统还包括一个能量回收轮,位于进风和排风之间。

当轮子旋转时,它在这两股气流之间传递能量,从排气中回收能量,并用它来缓和进入空气处理机的室外空气。当空气温度高于55°F(12.7°C)时,启动冷冻水系统,因此当室内/室外空气混合物流经冷却盘管时,其温度会降低到适当的送风温度。如果外部空气低于25°F(-3.8°C),能量回收轮可能会结冰,减少空气流量。为了防止这种情况,在室外进风口安装了防霜冻线圈,以保持进入能量回收轮的空气温度在25°F(-3.8°C)以上。

据估计,这些措施,再加上一些照明措施,减少的能源消耗足以为博物馆赢得40万美元的奖励,并在满足史密森尼的环境要求的同时,减少供暖和制冷费用。

至少,这是计划。

惊人的发展

ENTEC服务伊利诺斯州皮奥里亚的s负责执行博物馆的温度和环境控制系统,并在博物馆开放后继续监控这些系统。在博物馆开放后的最初几个月里,ENTEC可以看出,尽管环境条件符合史密森尼的指导方针,但博物馆正在以高昂的成本实现这些要求。

ENTEC Services首席执行官汤姆·威德(Tom Weed)说:“我们正在与测量和验证公司合作,并了解到,根据其能源使用情况,费格艺术博物馆的能源激励资金将短缺10万美元,每年的能源节约资金将短缺6万美元。”

问题始于防冻线圈,它完全依赖于水流的速度来防止结冰。不幸的是,水流不足,所以当温度长时间低于25华氏度(-3.8摄氏度)时,线圈就会结冰并破裂。在修复了防霜线圈后,博物馆试图通过提高流经防霜线圈的水的温度和提高流速来解决问题。

这可以防止线圈冻结,防止能量回收轮结冰,但增加了能量消耗,抵消了Figge期望的部分能量节约。

提高系统性能和能源效率

虽然ENTEC没有为费格艺术博物馆设计暖通空调系统,但他们提出了一些系统改进建议机械和控制系统按原计划执行ENTEC的系统专家Mark Janco说:“最合理的想法是让混合盒中的空气更好地混合,但这需要在空气处理单元中添加机械设备。”“博物馆的机械室没有足够的空间,所以这个选择行不通。”

由于搅拌箱内没有足够的物理空间来克服室外空气分层问题,阻碍省煤器正常运行,因此在冷冻水分配系统中添加了防冻液,消除了冷冻水盘管结冰的风险,同时允许省煤器提供“自由冷却”。为了解决防霜冻盘管的正确运行问题,ENTEC公司建立了一个单独的防霜冻盘管回路,该回路仍然由正常的锅炉热水回路加热,但添加了防冻剂。

这使得他们能够将进入能量回收轮的空气温度降低到25°F(-3.8°C),优化了车轮的节能性能。

扬科与菲格博物馆的工作人员密切合作,解决了这个问题。修复完成后,Weidt集团同意对Figge的系统进行另一次能量评估。事实证明,这些改进不仅收回了最初奖励的剩余10万美元,还为博物馆带来了额外的3万美元节能激励措施

这意味着博物馆获得了43万美元的能源激励,而不是40万美元,每年节省了大约6.3万美元的能源成本。“当我们搬进新工厂时,我们面临着许多尚未解决的机械系统问题。ENTEC不仅解决了这些问题,而且他们的解决方案在降低能源成本和提高能源效率方面立即得到了回报,”Figge艺术博物馆设施经理Bob DeBlaey说。

保持理想状态

ENTEC继续使用一系列Fluke工具对所有控制系统(特别是温度和湿度控制系统)进行定期现场检查。雷竞技app扬科用了雷竞技appFluke 62迷你红外温度计测量从管道流出的空气温度,并验证从ahu中的线圈流出的温度足以防止它们结冰。他用了雷竞技appFluke 971温湿度计验证整个展览空间的湿度。如果这些测量显示温度和/或RH值偏离,Janco使用Fluke 971校准控制,使它们回到史密森尼指南的范围内。雷竞技app

Janco注意到雷竞技app福禄克87V工业万用表可能是他所有工具中最好用的。从检查变速驱动器的电源电压到检查保险丝,他什么都用它。Janco雷竞技app总结道:“Fluke 87V使我们能够确保设备控制方面的一切工作正常。这可能是我们除了电脑之外最有价值的工具之一。”

*本案例研究最初于2011年在Fluke网站上以PDF格式发布,标题为“能源效率的艺术”雷竞技app。

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