中央空调制冷系统通过楼控系统实现优化与节能千家楼宇自控网

[导读]

随着我国经济建设的发展，商用建筑、工业建筑大量兴建，其内部普遍采用中央空调同一制冷供热，但由于缺乏合理有效的统一管理与控制，普遍存在着高能耗的问题，一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，对于商场和综合大楼可能要高达60％以上，因此节约中央空调能耗是刻不容缓的。中央空调制冷系统作为空调系统的动力中心，对维持空调系统的舒适性，可靠性，稳定性有着极其重要的作用，对它进行合理有效的优化控制，既能延长设备的使用寿命，也能实现能源的合理分配，获得可观的节能效果。
       在百吉福（天津）食品有限公司生产车间建设项目中，KMC楼宇自控系统对中央空调制冷系统进行了有效的监控管理，创造了一个高效率，高质量，高稳定性的水系统，为空调风系统提供了良好的冷量支持。通过先进的楼宇自动化控制技术，精确的控制、简洁友好的管理软件和先进的节能优化程序，使该空调制冷系统完全满足设计要求，同时按时按需分配能量，实现节能降耗。

工程概况
       百吉福（天津）食品有限公司位于天津开发区，占地面积23366m2，厂房内部用于食品生产制造与临时存储，车间内的平均温度要求在23℃，比普通建筑环境更加苛刻，楼控系统除了需要满足一般性的监测与控制以及远程控制功能之外还要解决较高的冷量的需求与系统节能的矛盾，这也是系统控制的关键。
       冷冻系统分为冷冻水系统和冷却水系统，冷却塔冷机水泵流量相互对应，冷冻水系统包括分集水器，冷冻水泵，及相关管路和阀门，系统要控制冷冻水系统及时将7℃冷冻水输送至各末端设备，并且要维持一个稳定的系统压力，使系统稳定运行。冷却水系统包括冷却塔，冷却水泵，制冷机的冷凝器部分以及相关管路和阀门，通过自控系统的控制，该部分具有将冷机冷凝器释放的热量即负担空调系统负荷产生的热量及时释放到大气中的功能，应使冷凝器进水温度在32℃，保证冷机保证冷凝器散热效果。

冷冻水系统自动控制

系统流程

如图所示冷机输出7℃冷冻水，由冷冻水泵驱动水系统循环，将冷冻水源源不断送至空调机组风机盘管等末端设备，在末端表冷器进行热交换后，风系统将冷量输送至各个功能区域，冷冻水带走风系统的热量，温度升高至大约12℃，并经回水管流回制冷机，再次被降温至7℃，周而复始。在此期间，分集水器的旁通阀启着稳定系统压力的作用，有一部分盈余的冷冻水从旁通管路里直接流回冷机，而不经过末端，这样既能保证压力稳定又能满足冷机的额定流量，保证冷机正常运行。

控制功能

1．水泵控制
       水泵是维持系统流量的设备，是冷机正常运行的前提，系统设有备用泵，但只是数量上盈余一台，不规定某一台泵为备用，为保证每个设备的使用寿命相同，采用优化控制策略，当需要开启一台水泵时先调用设备运行记录，查找运行时间最短的一个泵开启，如果所有泵的运行时间大致相同则比较启停次数，开启启停次数最少的一台，这样可使设备的使用寿命大致相同，延长整套系统使用寿命。
2．压差控制
       维持系统的压力稳定对整个空调系统的性能有重要意义，当供水压力稳定时，末端调节供冷量的稳定性也大大提高，室内温湿度更容易维持。本系统分集水器之间各设置电动调节阀，设置压力传感器检测供回水压差，自动调节电动阀维持系统供回水压差稳定于2.5公斤，当末端需求减小时，末端阀门逐渐关小，由于流量不变系统压差增大，依靠PID算法，自动增大阀门开度稳定压差，反之关小旁通电动阀，当阀门全开系统压差仍然过高时，强行停止部分冷水机组和相应的水泵，使系统压差降低，在满足设计压差的基础上保护设备在允许的压力范围内运行，尽量延长使用寿命。

冷却水系统自动控制

系统流程

如图所示，如图所示冷却水流经冷冻机冷凝器吸收冷机释放的热量温度大约升至38℃，在冷却泵的驱动下经冷却水管输送至冷塔，在冷塔内与大气进行热交换，温度降至32℃，经冷却水管流回冷机冷凝器，循环往复，及时地将热量散发到室外，保证冷机的高效运转。

控制功能

1．温度控制
       冷却水的进水温度对冷机稳定高效运行有着决定性作用。温度过高导致冷凝器散热效率降低，从而影响整个系统运行效率。温度过低，容易导致冷机结霜，所以一定要将温度控制在额定范围内。本系统在冷机冷凝器进水管上安装温度传感器，实时检测进水温度，当进水温度比设定值32℃高出1℃时，开启一台冷塔，此时在冷塔的作用下冷却水温度会逐渐下降，当温度下降至31℃时，关闭一台冷塔，实现按时按需分配能量，实现节能。

2．水泵控制
       依旧按照冷冻水泵控制策略进行优化控制。

系统整体节能优化
       由于系统各项设备的设计参数都是按照最恶劣的情况设计的，实际运行中大多数情况并不需要设备满负荷运转，根据这一特点，控制系统在冷冻供回水管路上安装了温度传感器，流量传感器，检测相关信号并根据公式 ： 
       Q=C×(T1－T2)×F
       实时计算系统负荷。其中C是说的比热，T2是回水温度，T1是供水温度，F为需要供水流量。

系统启动控制顺序如下：

开启冷却塔碟阀，开冷塔，开冷却水碟阀，开冷却水泵，开启冷冻水碟阀，开冷冻水泵，开冷水机组，停止的顺序正好相反。当系统运行时现根据启动顺序分别开启一台冷塔两台水泵，一台冷机，此时可根据负荷计算公式得出实际需要冷量，如果系统负荷达到一台冷机的90％则打开第二台冷机，随着环境的变化，当冷量需要不足每台机组的50％，关闭一台冷机。通过符合控制实现了能量的按需分配，如果系统平均应对80％的负荷输出量，则节能20％，对于冷冻系统这样高耗电量的系统，节能效果十分可观。
       系统同时也能按照时间分配能量，工作人员结合建筑物的使用情况，工作人员的作息时间等数据通过时间表设定系统适时的开启与关闭，方便地实施系统的使用及管理制度，避免了能源的浪费。

结语
       楼宇自控系统是建筑物的灵魂，一个完美地自控系统不仅能够精确准确地使机电设备发挥应有的功能，还可以延长设备使用寿命，最大限度实现节能，推广前景十分广阔。