淺析中央空調(diào)機(jī)房群控系統(tǒng)的構(gòu)建

林國(guó)明

摘要 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力與機(jī)房系統(tǒng)群控有很大的關(guān)系，特別與主機(jī)和水泵的控制方式密切相關(guān)。因此，要合理設(shè)計(jì)主機(jī)和水泵的控制方式，最大限度地發(fā)揮主機(jī)和水泵的節(jié)能潛力。通過(guò)對(duì)某單位的中央空調(diào)機(jī)房建立機(jī)房群控系統(tǒng)，使該中央空調(diào)機(jī)房管理更簡(jiǎn)潔方便，又達(dá)到一定節(jié)能減排目的。

關(guān)鍵詞 群控；控制方式；變頻

中圖分類號(hào)TB663 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）43-0019-02

0 引言

根據(jù)美國(guó)ARI 標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4329-97，集中空調(diào)系統(tǒng)通常10%的時(shí)間，負(fù)荷在90%以上；30%的時(shí)間，負(fù)荷在60%以上；60%的時(shí)間，負(fù)荷在40% [1]。集中空調(diào)系統(tǒng)往往處理半負(fù)荷狀態(tài)，做好其運(yùn)行管理能帶來(lái)較大的節(jié)能空間。而整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力與機(jī)房系統(tǒng)群控有很大的關(guān)系，特別與主機(jī)和水泵的控制方式密切相關(guān)。因此要合理設(shè)計(jì)主機(jī)和水泵的控制方式，最大限度地發(fā)揮主機(jī)和水泵的節(jié)能潛力[2]。

1 配置概況

某單位現(xiàn)有兩幢大樓都使用了水冷螺桿式中央空調(diào)機(jī)組，具體配置如下：

一號(hào)機(jī)房：冷凍主機(jī)3臺(tái)，冷凍泵3臺(tái)，

冷卻泵3臺(tái)，浮動(dòng)盤管熱交換器 2臺(tái)，

冷卻塔為水輪機(jī)（通過(guò)控制冷卻泵控制其運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)需另外控制）。

二號(hào)機(jī)房：冷凍主機(jī)2臺(tái)，冷凍變頻泵 3臺(tái)，冷卻水泵3臺(tái)，冷卻塔風(fēng)機(jī)4臺(tái)，板式換熱機(jī)組2臺(tái)末端配置變流量電磁閥，另有生活熱水系統(tǒng)等。

我們搭建機(jī)房群控目的主要在于科學(xué)高效的管理兩個(gè)機(jī)房的設(shè)備，將管理人員人數(shù)減少、工作量降低，并響應(yīng)政府號(hào)召開(kāi)展節(jié)能減排工作等。基于這樣的目的，對(duì)機(jī)房群控系統(tǒng)是這樣構(gòu)思：在1號(hào)機(jī)房邊的控制中心區(qū)域設(shè)立一個(gè)彩色界面圖形控制工作站，采用軟件集中管理，使各種設(shè)備智能化、自動(dòng)化運(yùn)行，通過(guò)及時(shí)掌握系統(tǒng)的變化和參數(shù)的全面分析選擇最合理的方式響應(yīng)，對(duì)兩個(gè)機(jī)房的設(shè)備實(shí)施全面操控。

2 群控系統(tǒng)的控制原理

主機(jī)群控的最優(yōu)解決方案是通過(guò)采用智能模糊控制監(jiān)測(cè)冷水及冷卻水進(jìn)出水溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、油溫、油壓、壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)等，即時(shí)預(yù)測(cè)下一時(shí)段負(fù)荷，并根據(jù)負(fù)荷變化優(yōu)化主機(jī)啟停，調(diào)整主機(jī)出力，實(shí)施水泵變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制主機(jī)、水泵等設(shè)備，使得空調(diào)的控制系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)，確保合理的控制設(shè)備工況，而不僅僅是簡(jiǎn)單地通過(guò)主機(jī)啟停來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的[3]。通過(guò)對(duì)幾種控制方法的比較，選擇了智能模糊控制技術(shù)作為系統(tǒng)的控制技術(shù)，此技術(shù)是以P、PI、PID（比例-積分-微分）及其它控制算法為基礎(chǔ)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，將采集到的包括溫度、流量、壓力、負(fù)荷等各種參數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)各個(gè)參數(shù)設(shè)定，使得各個(gè)參數(shù)間相互影響調(diào)整，構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，并對(duì)冷凍水溫度、冷凍水旁通閥、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷凍泵、冷卻泵等作出指令，同時(shí)保證冷水機(jī)組控制的穩(wěn)定性。

3 群控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

3.1 合理安排各個(gè)設(shè)備之間的動(dòng)作流程

系統(tǒng)將根據(jù)科學(xué)的流程，最大限度地減少設(shè)備的能耗，根據(jù)冷凍水溫度和過(guò)去的冷負(fù)荷慣性/反應(yīng)時(shí)間，來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)定冷水機(jī)-泵-冷卻塔的啟/停時(shí)間表。按照最優(yōu)的方案來(lái)控制冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔和冷水機(jī)組啟動(dòng)和停止的順序和時(shí)間。

3.2 對(duì)冷水機(jī)排序/選擇

系統(tǒng)將預(yù)測(cè)冷負(fù)荷需求/趨勢(shì)，并根據(jù)過(guò)去的能效、負(fù)荷需求、冷水機(jī)-泵-冷卻塔的功率和待命冷水機(jī)的情況來(lái)選擇設(shè)備的最優(yōu)組合。除非負(fù)荷高于任一臺(tái)機(jī)組的制冷量的情況出現(xiàn)，否則設(shè)定只啟動(dòng)某一臺(tái)制冷機(jī)組。

3.3 冷凍水冷卻水水溫的設(shè)定

用戶可以根據(jù)天氣或者實(shí)際使用要求，對(duì)冷卻水、冷凍水水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定。根據(jù)文獻(xiàn)，機(jī)組蒸發(fā)溫度每提高1℃，電耗下降2%。這樣可以在保證制冷效果的情況下，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的

3.4 冷卻塔的控制

冷卻塔風(fēng)機(jī)將按照冷水機(jī)的運(yùn)行來(lái)自動(dòng)啟停。為了實(shí)現(xiàn)能效最優(yōu)，冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟/停可根據(jù)冷水機(jī)的運(yùn)行狀況來(lái)自動(dòng)選擇。

3.5 非變頻泵的控制

非變頻水泵的啟動(dòng)與停止等，與相配套的主機(jī)的運(yùn)行狀況相適應(yīng)，設(shè)定在主機(jī)啟動(dòng)前啟動(dòng)，在主機(jī)停機(jī)后一段時(shí)間停止，并且這個(gè)時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。

3.6 變頻水泵的控制

據(jù)文獻(xiàn)對(duì)于末端采用電動(dòng)二通閥的水系統(tǒng)，是通過(guò)調(diào)節(jié)壓差旁通閥的開(kāi)度使末端所需冷量與提供的水量相匹配。因此在負(fù)荷降低時(shí)，水泵還是處于定流量運(yùn)行，能耗并不減少。由于系統(tǒng)有90％時(shí)間在90％負(fù)荷下運(yùn)行，水泵能耗嚴(yán)重浪費(fèi)。在實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員在選取水泵時(shí)過(guò)于保守，使得所選的水泵流量揚(yáng)程偏大，只有通過(guò)關(guān)小水泵出口的閥門，無(wú)謂的能量消耗在閥門上，并且有可能使水泵電機(jī)過(guò)載。上述問(wèn)題通常是采用水泵變頻調(diào)節(jié)的方式來(lái)解決。考慮到末端采用電動(dòng)二通閥，因此我們采用恒壓差控制法來(lái)調(diào)節(jié)水量。此控制法宜將壓差傳感器設(shè)于管路遠(yuǎn)端[4]。經(jīng)過(guò)調(diào)試，再根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際條件設(shè)定一個(gè)合理的壓差作為控制的基準(zhǔn)，同時(shí)需設(shè)定一個(gè)頻率的最低值來(lái)保障機(jī)組、水泵等的安全。隨著制冷機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，制冷機(jī)冷凝器與蒸發(fā)器內(nèi)的水流量允許在一定的范圍內(nèi)變化，對(duì)于冷卻水泵變流量運(yùn)行，存在當(dāng)冷水機(jī)組的流量在60％~100％之間變化時(shí)，對(duì)冷水機(jī)組的效率并沒(méi)有影響[5]。考慮到對(duì)主機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性，我們將水泵流量的60%時(shí)的頻率設(shè)定為最低頻率。

4 結(jié)論

1）節(jié)能：據(jù)保守估算，改造后節(jié)能的空間在3%~5%；

2）控制更靈活：由于空調(diào)使用季節(jié)氣候變化很大，系統(tǒng)將根據(jù)氣溫的不同，進(jìn)行冷凍水出水溫度的重新設(shè)定；

3）存在問(wèn)題：市場(chǎng)相對(duì)不夠成熟，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，相互間的兼容性不夠；工程時(shí)間節(jié)能效果不如之前宣傳的那么明顯。

參考文獻(xiàn)

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