冷水机组的控制

监控内容

控制方法

1. 冷机启动

当室外温度低于设定要求的时候，冷水机组停止运行；当室外温度>设定点＋波动范围的时候制冷机组将重新启动来满足空调的要求。按照目前节能要求设定点为26℃，波动范围3-5℃。

2. 机组群控

冷水机组群控需根据建筑所需冷负荷,机组瞬时功率, 机组运行能效比瞬态值（COP）、机组运行能效比累计值及差压旁通阀开度，自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。

冷水机组群控策略的目的是尽量让冷水机组处于最高的效率下运行。

，选取以下两种工况测量瞬态COP：

一、冷负荷最大的工况。如：出现室外气温达到最高值，人员负荷达到最高值等情况。

二、典型工况。如：室外气温接近当地制冷季气温平均值，人员设备负荷处于正常状态。

冷机群控策略是否节能，最终还需考察冷水机组的COP值。冷机群控要尽量使冷机的COP值最大，从而使冷机在能源使用率最高的状态运行。

运行策略示例：

每增加新一组设备时，判断冷量条件为计算冷量超出机组总标准冷量的15%，例如现在已经开启一组，而冷量要求超出冷水机组制冷量的15%，再延时20~30 分钟后判断负荷继续增大时，即开启新一组设备。
    关闭一组设备的判断冷量条件为计算冷量低于机组总标准冷量的90%，例如现在已经开启多组机组，且冷量在逐渐下降，在冷量要求低于正在运行多组冷水机组的90% 以下，且延时20~30 分钟后判断冷量条件无变化，即关闭其中一组运行时间较长的冷水机组及附属设备。

3. 最少运行台数法

由于冷水机组COP值最高的区域在70%-100%负荷，如下图：

因此机组群控应该尽量让冷水机组在COP值最高的区域在70%-100%负荷内运行，尽量减少冷水机组运行台数。

4. 机组联锁控制

启动：冷却塔蝶阀开启，开冷却塔风机，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组，关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷却塔风机、蝶阀。

5. 提高冷冻水出水温度的设定

冷冻水供水温度的优化控制用来优化冷水机组和冷冻水分配系统的运行，在满足建筑冷负荷需要的同时，实现制冷水机组和冷冻水泵能耗的最小。
    当冷冻水的供水温度升高时，空调末端系统的传热效果将会恶化，因此需要更多的冷冻水量，冷冻水泵能耗将增加。当冷冻水供水温度降低时，末端的传热效果将会改善，因此需要较少的冷冻水量，但是随着冷冻水量的减少，制冷水机组蒸发温度及蒸发压力也会降低，因此会增加制冷压缩机的能耗，合理的优化方法应该使冷水机组和冷冻泵的总能耗最小。

在设计负荷时冷冻水温度因该在设计温度7℃，但冷机运行多数情况是在部分负荷。因此在部分负荷时冷冻水供水温度不一定要在设计温度，可以通过系统再设定适当提高冷冻水供水温度到7-9℃，通常情况可以节电5%-10%。

实际应用过程中，应依据不同项目的设备性能参数，建立冷水机组和冷冻水泵的能耗模型，通过求取能耗最小值，得到冷冻水供水温度优化设定值。

6. 冷冻水差压控制

空调一次泵系统和二次泵系统都涉及冷冻水供回水压差设定值的问题，不同之处在于一次泵系统常用压差设定值调节分集水器间的旁通阀开度，二次泵系统常用压差设定值控制二次冷冻泵的运行频率。
    压差设定值的作用经常被施工单位和调试人员所忽视，如果设置适当，压差控制系统或压差旁通阀便形同虚设。从水力工况来分析，压差设定值偏低，旁通阀容易打开，造成流经末端的冷冻水流量较少，末端设备供冷不足，造成室内环境温湿度无法保证，而压差设定值偏大，对于一次泵系统，旁通阀门旁通流量偏小，影响冷水机组正常所需运行台数的调节，增加空调系统冷水系统的电耗；对于二次泵系统，二次泵接近额定转速而达不到节能目的。

7. 冷冻水变流量控制系统

目前的冷冻水系统中往往存在水泵选型过大问题，工作点严重便宜，泵的效率只有40%-50%左右，造成的结果是功率偏大浪费了大量的水泵能量。

水泵选型过大还会造成末端空调机组电动调节阀两端压降过大，水泵的能量都白白消耗在阀门的压降上，

同时还会造成空调机组电动调节阀调节温度时在很小的行程上工作，对末端设备的控制精度也会造成影响。

此外空调末端水量不足往往不是水泵功率不够的原因，系统水力平衡做得不好会直接造成分末端水力不足。对于部分由于改造供冷面积荷增加的区域可以采用变频加压泵代替电动调节阀起到调节作用。

目前能够采取的措施一个是更换水泵，另一种方法就是通过水泵变频控制减小能量浪费。

冷冻泵的动力消耗与流量的三次方成正比，比如当冷冻水流量为额定流量70%时，泵的能源消耗为70%的三次方35%。泵的动力消耗可以减少65%。

冷冻水侧采用变流量控制系统，即采用变频器控制冷冻水流量。使冷冻水流量随系统变化，这样避免了旁通流量产生的能量损失又可以保证系统压差。

由于空调系统多数情况在部分负荷情况下运行，因此采用变频转速控制，可以减少60%-75%的能源消耗。

变流量系统的压差旁通阀只要保证冷冻机组蒸发器冷冻水最低流量就可以了，因此阀门口径不用很大。

应用变流量控制系统，保证冷冻机组蒸发器冷冻水最低流量非常重要，否则会破坏冷冻机的正常工作状态甚至引起制冷机损坏。

8. 冷却水温度控制

冷却塔是冷冻站的组成部分，功能是排除冷水机组冷凝器侧的热量，其性能的优劣将直接影响冷水机组的能耗。
    常规的冷却塔控制方法是依据冷却水回水温度控制冷却塔开启台数或风机频率，这是大部分空调冷却水系统现行的控制方法。通过冷却塔效率的实时监测，可大致判断冷却塔的运行效果。

冷却塔冷却效果的评价客观而言，应该利用冷却塔出水温度与室外湿球温度的差值，也就是研究领域称为的固定逼近度，运行良好的冷却塔的出水温度应该比室外湿球温度高3℃ ~5℃。实际工程中可利用楼宇自控系统中已设置的室外温湿度，计算室外湿球温度，通过比较冷却塔出水温度和室外空气湿球温度来实时监测冷却塔运行效果，冷却塔控制策略可使用冷却水回水温度和室外湿球温度的差值控制冷却塔运行台数和风机频率。
    对于单台冷却塔拥有多台风扇的情形，应尽可能开启所有风扇以提高冷却塔效率，例如对于一台冷却塔有4 台风扇，分高低速两档，调节过程应该为1 低－ 2 低－ 3 低－4 低－ 1 高3 低－ 2 高2 低－ 3 高1 低－ 4 高。

9. 冷却水进水温度优化设定

对于冷水机组而言，冷却水温越低，冷水机组的冷凝压力越低，所以在一定范围内尽量降低冷水机组冷却人进水温度可以提高冷水机组效率。

但在冷却水系统中，冷水机组和冷却水泵、冷却塔的性能在很大程度上是相互关联、相互影响的。较低的冷却水供水温度可以提高冷水机组的性能系数，进而消耗较低的电能。然而较低的冷却水供水温度要求较大的冷却水量和较大的风量来增加冷凝器侧的排热能力，因而冷却水泵和冷却塔风机将会消耗更多的电能。尽管较高的冷却水供水温度能够节省冷却水泵和冷却塔风机的功耗，但它降低了冷凝器的传热效果。

为了获得相同的空调冷负荷而需要冷水机组消耗更多的电能，因此冷却水进水温度必须要优化以减少冷水机组、冷却水泵、冷却塔风机的总功耗，使冷水机组、冷却泵和冷却塔总能耗最小。

10. 冷却水变流量控制系统

当空调系统对冷冻水流量需求降低时，冷却水流量需求也会降低。此时可以利用变频器降低冷却水泵频率，从而降低系统能耗。

当空调系统负荷降低时，可以采取降低冷却水流量、降低冷却塔风机转速、减少冷却塔风机台数，提高冷却水进水温度多种方式降低能耗。

实际应用过程中，应依据不同项目的设备性能参数，建立冷水机组、冷却塔和冷却水泵的能耗模型，通过求取能耗最小值，采取相应节能措施。

11. 主机系统问题诊断

冷水机组蒸发温度应比冷冻水出水温度低3-4℃，冷水机组冷却水出水温度应比冷凝器温度低2-4℃。如果超过这个数值，说明蒸发器或冷凝器存在问题应及时清理。

12. 冷冻水和冷却水恒温差控制

当冷冻水或冷却水供回水温度远小于5℃，冷冻泵或冷却泵全功率运行，存在大流量，小温差问题耗能问题。水泵的能量被大量的浪费。此时应通过对冷冻冷却水泵变频控制减少在一定范围内减少水流量，或者通过提高冷冻水出水温度加大冷却塔换热提高供回水温差同时提高冷水机组效率。

冷水机组冷冻水供水温度持续高于设定值或者冷冻水供回水温度持续大于5℃时，说明空调负荷已经超出冷水机组最大负荷。需根据负荷计算判断是否增加冷水机组运行数量。

冷水机组冷却水供回水温度远大于5℃，应减小冷却塔风机负荷或在一定范围内减少冷却水水流量。

因此空调自控系统尽量采用冷冻水和冷却水恒温差控制。

13. 水泵保护控制

水泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机水泵运行时如发生故障，备用泵自动投入运行。

14. 冷冻水和冷却水侧旁通问题

在空调系统中，部分冷水机组停止运行时，冷冻水和冷却水依然流经不运行的冷水机组，很多建筑的空调系统中都存在此类问题。在自控系统中可方便的设置一些电动开关型水阀杜绝这些问题，下面简要阐述旁通问题导致的能耗浪费现象。
    以两台冷水机组和两台冷冻泵的空调一次泵系统为例，如果仅有一台冷水机组和冷冻泵运行，而冷冻水流经未开启冷水机组，则依据水力工况可知，流经工作冷水机组的流量仅为冷冻泵流量的一半，若按常规空调系统冷冻水回水温度为12℃，供水温度为7℃，实际冷冻水总供水平均温度仅为9.5℃。如果停止冷水机组水阀关闭，冷冻水没有旁通，则达到同样的空调输送冷量，运行冷水机组送水温度可以提高2.5℃，水量达到额定水量，冷水机组COP 可提高7% 左右。如果旁通的冷水机组数量更多，则对运行的空调系统能耗影响更大。   

15. 机组定时启停控制

根据事先排定的工作节假日作息时间表，定时启停机组自动统计机组各水泵、风机的累计工作时间，提示定时维修。

16. 水箱补水控制

自动控制进水电磁阀的开启与闭合，使膨胀水箱水位维持在允许范围内，水位超限进行故障报警。