機(jī)房群控策略詳細(xì)說明

1、中央空調(diào)的冷源系統(tǒng)中央空調(diào)的冷源系統(tǒng)包括冷水機(jī)組、 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、 冷卻水系統(tǒng)。 空調(diào)系 統(tǒng)的冷源通常為冷凍水。空調(diào)冷凍水由制冷機(jī)（也稱冷水機(jī)組）提供。空調(diào)系統(tǒng) 中應(yīng)用最廣泛的制冷機(jī)有壓縮式（活塞式、離心式、螺桿式、渦旋式）和吸收式 兩種。制冷機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)建筑物用途、負(fù)荷大小和變化情況、制冷機(jī)的特性、 電源、熱源和水源情況以及初次建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)、環(huán)保和安全等 因素綜合考慮。一、冷源系統(tǒng)的組成冷水系統(tǒng)可以設(shè)計成不同的類型， 按流量分為定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng)， 按 水泵的設(shè)置方式分為一次泵系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)。定流量系統(tǒng)是指空調(diào)水系統(tǒng)中輸配管路的流量保持不變， 空調(diào)房間的溫度改 變依

2、靠進(jìn)入末端設(shè)備的水流量、 改變房間送風(fēng)量等手段進(jìn)行控制。 為了保證每個 末端設(shè)備能控制其服務(wù)范圍的溫度參數(shù)， 需要采用電動三通閥來控制通過盤管的 水流量。定流量系統(tǒng)的控制比較簡單，但系統(tǒng)存在如下缺點 :1）冷水機(jī)組總?cè)萘?及水泵總流量必須按照各末端冷量的最大值之和來計算， 否則會因為水量不足而 造成部分末端冷量不足。這樣，會使設(shè)備安裝容量過大導(dǎo)致能耗過高； 2）采用多 臺冷水機(jī)組和相應(yīng)的水泵聯(lián)合運(yùn)行時，其系統(tǒng)工作情況取決于水泵的運(yùn)行方式， 水系統(tǒng)運(yùn)行不節(jié)省能量。因此，定流量系統(tǒng)一般適用于間歇性使用建筑 （例如體育館、展覽館、影劇 院、大會議廳等 ）的空調(diào)系統(tǒng)，以及空調(diào)面積小，只有一臺冷水機(jī)組和

3、一臺循環(huán) 水泵的系統(tǒng)。高層民用建筑盡可能少采用這種系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)中供回水溫差保持不變， 當(dāng)末端負(fù)荷變化時， 通過改變 供水量來適應(yīng)。 末端設(shè)備的流量隨著二通調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)而改變， 使得供給用戶的 輸配管路的流量也在改變。 在二通調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)過程中， 管路性能曲線將發(fā)生變 化，因而系統(tǒng)用戶負(fù)荷側(cè)水量將發(fā)生變化。 這些變化， 將引起水泵和冷水機(jī)組的 水流量變化。為防止出現(xiàn)這些問題、保證冷水機(jī)組定水量要求，在供、回水總管 上設(shè)置壓差旁通閥，其作用是： 1）在用戶側(cè)水流量變化時，自動根據(jù)壓差控制 器的指令開大或關(guān)小，調(diào)節(jié)旁通量以保證末端設(shè)備及冷水機(jī)組要求的水量；2） 當(dāng)旁通閥流量達(dá)到一臺冷凍水

4、泵的流量時， 說明有一臺水泵沒有發(fā)揮作用，這時 應(yīng)停止一臺冷凍水泵的運(yùn)行以滿足節(jié)能要求。因此，變流量系統(tǒng)適用于大面積的高層建筑空調(diào)全年運(yùn)行的系統(tǒng)。一次泵系統(tǒng)，冷源側(cè)與負(fù)荷側(cè)共用一組冷凍水泵； 二次泵系統(tǒng)，冷源側(cè)與負(fù) 荷側(cè)分別配備冷凍水泵，冷源側(cè)循環(huán)泵僅提供克服蒸發(fā)器及周圍管件的阻力，負(fù)荷側(cè)加壓泵用于克服用戶支路及相應(yīng)管路的阻力，利用兩組泵解決了冷水用戶要 求變流量與冷水機(jī)組蒸發(fā)器要求定流量的矛盾。目前變流量水系統(tǒng)主要有一次泵系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)。一次泵系統(tǒng)由于用戶側(cè) 和冷水機(jī)組共用一組水泵，但是用戶側(cè)要求作變流量運(yùn)行，而冷水機(jī)組又為定水 量運(yùn)行，為解決二者運(yùn)行時供水的矛盾，采用在供、回水總管間設(shè)有

5、旁通管。二 次泵系統(tǒng)用戶側(cè)和冷水機(jī)組分別有各自獨(dú)立運(yùn)行的水泵， 用戶側(cè)的二級泵可根據(jù) 盤管對冷水的需求量，作變流量運(yùn)行，滿足用戶側(cè)的冷量要求；冷水機(jī)組側(cè)設(shè)有 恒流量的一級泵，它一方面提供建筑物需求的冷凍水，另一方面保證通過冷水機(jī) 組的流量不變，使二次泵系統(tǒng)滿足用戶側(cè)變流量運(yùn)行和冷水機(jī)組的定水量運(yùn)行的 要求，為解決一、二次泵間存在流量的矛盾，供、回水總管間設(shè)有平衡管。在冷源系統(tǒng)中，熱量的傳遞過程如圖1-1所示。圖1-1熱量的傳遞過程典型的冷源系統(tǒng)一般包括一臺或多臺冷水機(jī)組、冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán) 泵、冷卻塔及它們之間連接的管路。1、冷水機(jī)組冷機(jī)廠家：開利、特靈、約克冷機(jī)是空調(diào)冷源系統(tǒng)中最主要的

6、設(shè)備，其他一切相關(guān)受控設(shè)備都是為冷機(jī)服 務(wù)的、如何最佳的控制一臺或多臺冷機(jī)是一個冷機(jī)群控系統(tǒng)的關(guān)鍵，為此，必須深入了解冷機(jī)的工作原理。制冷的具體實現(xiàn)有許多方法，工程上常用的制冷方式 有壓縮式制冷、吸收式制冷、半導(dǎo)體制冷等制冷方法。每一種制冷方法都有其特 點，可根據(jù)使用的條件進(jìn)行選擇。其中最常用的是壓縮式制冷，大約占到90%以上。1）壓縮式制冷機(jī)在壓縮式制冷機(jī)中，制冷劑蒸汽在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮為高壓蒸汽后進(jìn)入冷凝器， 制冷劑和冷卻水在冷凝器中進(jìn)行熱交換， 制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過熱力 膨脹閥后，液態(tài)制冷劑壓力急劇下降，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進(jìn)入蒸發(fā)器。 在蒸 發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的

7、熱交換而發(fā)生汽化，吸收冷凍水的熱量而成為低壓蒸汽，再經(jīng)過回氣管重新吸入壓縮機(jī)，開始新一輪制冷循環(huán)。循環(huán)過 程如圖1-2所示圖1-2冷機(jī)內(nèi)部循環(huán)示意圖2）吸收式制冷機(jī)吸收式制冷與壓縮式制冷一樣，都是利用低壓制冷劑的蒸發(fā)吸收的汽化潛熱 進(jìn)行制冷。兩者的區(qū)別是：壓縮式制冷以電為能源，而吸收式制冷則是以熱為能 源。在大型民用建筑的空調(diào)制冷中，吸收式制冷機(jī)組所采用的制冷劑通常是溴化 鋰水溶液，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。雖然溴化鋰制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度 不可能低于0C,在這一點上，可以看出溴化鋰制冷的適用范圍不如壓縮式制冷， 但是在高層民用建筑的空調(diào)系統(tǒng)中，由于空調(diào)冷凍水要求的溫度通常為 5C -7C,

8、 因此還是比較容易滿足的。2、冷卻塔冷卻水進(jìn)入冷水機(jī)組與制冷劑進(jìn)行熱交換， 吸收制冷劑釋放的熱量后水溫升 高，然后通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入冷卻塔， 釋放熱量、 降溫后再循環(huán)進(jìn)入制冷機(jī) 進(jìn)行熱交換。高溫的冷卻回水（冷水機(jī)組出口、一般工藝設(shè)計為37C）被循環(huán)送至冷卻塔上部噴淋。 由于冷卻塔風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動， 使冷卻水在噴淋下落過程中， 不 斷與室外空氣發(fā)生熱交換而冷卻， 又重新送入冷水機(jī)組而完成冷卻水循環(huán)。 冷卻 塔是冷源系統(tǒng)的重要組成部分。制冷劑的溫度降的越低， 其對應(yīng)的冷凝飽和壓力就越低， 離心壓縮機(jī)工作就 越有利，冷機(jī) COP 值就越高。所以如何控制好冷卻塔，使其能正確工作，散熱 效率高，能耗少，是

9、需要仔細(xì)分析的。COP每KW電量所產(chǎn)生的制冷量，COP值越高表明冷機(jī)的效率越高。3、冷凍水泵與冷卻水循環(huán)泵冷凍水泵將從空調(diào)前端設(shè)備返回的冷凍水 （一般為12C）加壓送入冷凍機(jī)， 在冷凍機(jī)內(nèi)進(jìn)行熱交換、 釋放熱量、 降低溫度后離開冷凍機(jī) （冷凍機(jī)出口冷水溫 度一般為7C）到達(dá)空調(diào)末端設(shè)備進(jìn)行水/氣熱交換一一空氣（降溫）調(diào)節(jié)，再循 環(huán)返回冷凍機(jī)，實現(xiàn)冷凍水的循環(huán)制冷。冷卻水泵則實現(xiàn)冷卻水在冷水機(jī)組與冷卻塔之間的循環(huán)， 并通過冷卻塔系統(tǒng) 將冷凍機(jī)的冷卻水入水口和出水口的溫度控制在設(shè)定值 （一般冷凍機(jī)冷卻水入口 溫度設(shè)計為32C，出水口為37C）。在開啟冷機(jī)前應(yīng)先運(yùn)行冷凍泵， 因為如果冷機(jī)開機(jī)后， 冷

10、機(jī)泵還未運(yùn)行， 即 冷凍水未流動， 這時在冷機(jī)蒸發(fā)器中的冷凍水會因被吸熱， 溫度驟降至零點而結(jié) 冰，就很有可能膨脹崩裂蒸發(fā)器中的銅管而導(dǎo)致冷機(jī)損壞。當(dāng)然為了使冷凍水流動還必須開啟即將投運(yùn)的這臺冷機(jī)的冷凍、 冷卻水電動 閥門，同時必須保持那些未運(yùn)行冷機(jī)的冷凍、 冷卻水電動閥門關(guān)閉， 否則會造成 部分冷凍、冷卻水從未運(yùn)行的冷機(jī)中流過，而起不到帶走冷量和熱量的作用。有個問題是冷凍泵和相關(guān)冷機(jī)的冷凍閥門的開啟先后順序， 是先開冷凍泵還 是先開閥門？大多數(shù)樓宇自控公司的控制流程是：這樣做的理由是：防止閥門未開啟而水泵運(yùn)行導(dǎo)致打“悶泵”，損壞水泵；同時防止管道壓力升高，管路耐壓不夠，導(dǎo)致在管路連接處等產(chǎn)生

11、泄露現(xiàn)象。從冷機(jī)群控的角度看，先開閥門再開水泵的這種順序原理上是有問題的。 假 設(shè)空調(diào)負(fù)荷需求增大，需要再加載第二臺冷機(jī)，此時由于這臺冷機(jī)對應(yīng)的閥門先 開了，原先流經(jīng)第一臺冷機(jī)的冷凍水會分流一部分流過第二臺冷機(jī)，但由于第二臺冷機(jī)對應(yīng)的閥門還未全開，造成第二臺冷凍水泵還未啟動，故此時很有可能造 成第一臺冷機(jī)因冷凍水欠流量而保護(hù)跳機(jī)。 尤其是當(dāng)要加載的第二臺冷機(jī)是大冷 機(jī)時，正運(yùn)行的第一臺小冷機(jī)極有可能跳機(jī)。所以冷機(jī)群控中對泵和閥門的連鎖控制邏輯應(yīng)是： 水泵和對應(yīng)的閥門同時開 啟，這樣就兼顧避免了以上種種可能問題。 同樣，這個控制邏輯也是適合冷卻泵 及其冷卻閥門。4、旁通管冷源系統(tǒng)中有兩根旁通管：

12、冷凍水旁通（集水器和分水器之間）、冷卻水旁通（冷卻塔進(jìn)出水總管之間）1）冷凍水旁通空調(diào)末端負(fù)荷的變化會導(dǎo)致冷凍水管路中水流量的變化， 但目前的大多數(shù)離 心式冷水機(jī)組要求進(jìn)入冷機(jī)的冷凍水為定流量。為了解決這個矛盾，在冷凍水的供回水總管上一般設(shè)計有旁通管，在旁通管上安裝電動調(diào)節(jié)閥。當(dāng)要求供空調(diào)末 端的冷凍水流量減少時，可開啟旁通電動水閥，使冷機(jī)出來的冷凍水一部分從旁 通管又回到了冷機(jī)進(jìn)口。若果水閥開度越大，那么旁通的水量就越大，去空調(diào)末 端的冷凍水流量就越少。當(dāng)空調(diào)末端負(fù)荷減小時，空調(diào)末端局部阻力加大，供末端的冷凍水流量將減 少，供回水管道之間的壓差會升高，開啟電動旁通閥后，由于部分水被旁通，故

13、供回水總管之間的壓差又會下降。 這樣就可以通過調(diào)節(jié)電動旁通閥的開度來確保 供回水總管之間的壓差維持在設(shè)定值。2）冷卻水旁通 為了保證冬季或過渡季從冷卻塔出來進(jìn)入冷機(jī)的冷卻水溫度不至于過低 （低 于20C）,在冷卻塔進(jìn)出水總管之間設(shè)有一旁通管。使從冷機(jī)出來的一部分冷卻 水不經(jīng)過冷卻塔冷卻而直接進(jìn)入冷機(jī)。 在該旁通管上設(shè)置一電動調(diào)節(jié)閥， 用以調(diào) 節(jié)旁通流量。測量冷卻塔的總出水溫度，該溫度值與設(shè)定值（20C）進(jìn)行比較，通過PID 算法去控制旁通閥的開度,使總出水溫度不低于設(shè)定值。二、冷機(jī)群控1、冷機(jī)群控的定義冷機(jī)群控的定義： 依據(jù)建筑物的空調(diào)負(fù)荷需求， 自動調(diào)節(jié)優(yōu)化控制多臺冷水 機(jī)組及其相關(guān)外圍設(shè)備

14、的運(yùn)行。 系統(tǒng)采集和控制各類輸入輸出信號， 自動控制多 臺冷水機(jī)組的加卸載， 同時也連鎖控制相關(guān)的冷凍水泵、 冷卻水泵和冷卻塔等設(shè) 備。冷機(jī)群控系統(tǒng)中的監(jiān)控計算機(jī)為管理者提供圖形化的操作界面， 在操作界面 上可監(jiān)視這些設(shè)備的各種重要參數(shù)， 并通過對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的了解， 可設(shè)定或修 改各類運(yùn)行參數(shù)，如設(shè)定冷機(jī)運(yùn)行時間表、修改冷機(jī)的出水溫度控制值等。2、主要監(jiān)控內(nèi)容 主要監(jiān)控內(nèi)容包括冷水機(jī)組、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔、壓差旁通系統(tǒng)的監(jiān)控，由群控系統(tǒng)按預(yù)先編排的時間假日程序及室外溫濕度情況來控制冷 源系統(tǒng)的啟停和監(jiān)視，各設(shè)備的工作狀態(tài)如下：1）通過冷機(jī)自帶的通訊接口，全面實現(xiàn)冷水機(jī)組內(nèi)部參數(shù)的

15、無縫讀取，并 能夠提供功能完善的冷水機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)測、 設(shè)定、控制和保護(hù) （冷水機(jī)組內(nèi)部參 數(shù)包括：蒸發(fā)器出水溫度、蒸發(fā)器回水溫度、 冷凝器出水溫度、冷凝器回水溫度、 壓縮機(jī)電流比（RLA ）、蒸發(fā)器壓力、冷凝器壓力、蒸發(fā)器溫度、冷凝器溫度、 油溫、油壓、最大電流比設(shè)定、運(yùn)行狀態(tài)、蒸發(fā)器水流開關(guān)、蒸發(fā)器水流開關(guān)、 啟停控制）；2）冷凍水供、回水溫度、回水流量監(jiān)測；3）冷卻水供、回水溫度監(jiān)測；4）供、回水壓差測量及旁通閥控制；5）最不利端壓差監(jiān)測；6）冷卻水泵、冷凍水泵：啟停控制，水泵手動 /自動開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測，水泵運(yùn) 行狀態(tài)監(jiān)測，水泵故障報警；7）冷凍水泵：變頻調(diào)節(jié)控制及頻率反饋；8）冷卻塔進(jìn)水蝶

16、閥的開關(guān)控制及閥位狀態(tài)反饋；9）冷水機(jī)組冷凍側(cè)和冷卻側(cè)蝶閥的開關(guān)控制及閥位狀態(tài)反饋；10）冷卻塔風(fēng)機(jī)啟?？刂疲L(fēng)機(jī)手/自動狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)監(jiān)測。3、主要控制策略1）時序控制，冷源設(shè)備的開機(jī)順序：開冷水機(jī)組的冷卻水蝶閥和冷凍水蝶閥，啟動冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機(jī)組；關(guān)機(jī)順序相反；2）均等運(yùn)行時間控制：群控系統(tǒng)對設(shè)備的運(yùn)行時間有記錄功能，啟動設(shè)備時為確保設(shè)備平均使用，系統(tǒng)判斷使用時間數(shù)較少之設(shè)備會優(yōu)先使用，防止固定使用同一臺設(shè)備，使設(shè)備使用壽命縮短；3）加減機(jī)判斷控制開機(jī)/停機(jī)（加機(jī)/減機(jī)）最佳時刻計算：根據(jù)計算的負(fù)荷需求表，計算出加 機(jī)/減機(jī)的最佳時刻和開機(jī)數(shù)量。冷熱負(fù)荷Q的

17、計算：Q=C*M*（T1-T2）其中T1:冷凍水回水溫度，T2:冷凍水出水溫度，M :冷凍水回水流量，C:水 比熱。通過設(shè)備時間優(yōu)先控制，確定開機(jī)和加機(jī)的具體機(jī)組。初啟機(jī)時，啟動的冷機(jī)的數(shù)量和類型由對應(yīng)開啟的區(qū)域疊加的冷負(fù)荷決定。 平穩(wěn)運(yùn)行后，首先考慮通過協(xié)議通訊調(diào)整每臺冷水機(jī)組的輸出來滿足負(fù)荷變化要 求，每臺冷水機(jī)組在最佳效率一定范圍內(nèi)運(yùn)行， 如果動態(tài)調(diào)整運(yùn)行冷水機(jī)組輸出 效率不能滿足要求，才使用加減機(jī)的方式。加機(jī)判斷：通過讀取機(jī)組內(nèi)部參數(shù)一一電流負(fù)載百分比，當(dāng)負(fù)載處于最高限 制負(fù)荷（95%可調(diào)），且持續(xù)一定時間（30min可調(diào)），判斷機(jī)組的冷凍水出水溫 度，若高于設(shè)定溫度值（7C可調(diào)），判

18、斷增加一臺冷凍機(jī)組。減機(jī)判斷：通過讀取機(jī)組內(nèi)部參數(shù)一一電流負(fù)載百分比，當(dāng)機(jī)組負(fù)載低于某 一設(shè)定值（40%60%可調(diào)），且持續(xù)一定時間（30min可調(diào)），判斷需減少一臺 冷凍機(jī)組。冷水機(jī)組的壓縮機(jī)電流比（RLA）是冷水機(jī)組的重要數(shù)據(jù)，表示冷水機(jī)組的 實際輸出冷負(fù)荷。一般工作在40%100%。小于40%時機(jī)組會喘震，達(dá)到或超過 100%表示機(jī)組正在滿負(fù)荷運(yùn)行，長時間運(yùn)行將會影響主機(jī)的使用壽命。所有加 減機(jī)的運(yùn)算，應(yīng)盡量使每臺冷水機(jī)組處運(yùn)行在其最高效范圍內(nèi)。總體流程如圖3-1：4、分系統(tǒng)控制流程1）冷凍水壓差控制在大樓水系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)計人員都會根據(jù)水循環(huán)的阻力計算配置水管的口徑、 水泵的揚(yáng)程和供回水

19、的壓差。由于在空調(diào)機(jī)組控制中，在冷熱水盤管上加裝了控 溫的水閥，增加了水循環(huán)的阻力，所以設(shè)計時在分集水器上會設(shè)計一條旁通水管 以旁通末端設(shè)備減少的水流量，用于保證冷水機(jī)組的最小流量控制。 壓差旁通的 控制邏輯見圖3-2。圖3-2壓差旁通的控制流程圖2）冷卻水溫控制冷卻水溫直接影響冷凍機(jī)的運(yùn)行效率，控制冷卻水溫主要通過檢測冷卻水回 水溫度，超溫啟動冷卻塔風(fēng)機(jī)來實現(xiàn)的。冷卻塔開啟臺數(shù)控制目標(biāo)是冷卻水出水 溫度，根據(jù)冷卻水總管的出水溫度，與出水溫度設(shè)定值比較，當(dāng)出水溫度高于設(shè) 定值，持續(xù)5分鐘（可設(shè)定），開啟冷卻塔。每2 C設(shè)置一個梯度，逐臺開啟冷卻 塔風(fēng)扇。冷卻塔的風(fēng)扇采用輪流開啟、自動排序、自動投入方式。具體控制邏輯 如圖3-3所示。注：圖中是以冷卻泵二用一備，冷卻塔風(fēng)機(jī)兩臺來進(jìn)行說明的；加5分鐘延 時判斷水溫，