針對中央空調(diào)制冷站，我們深入探討了數(shù)種控制策略，涵蓋變水溫控制、冷凍水變流量控制、冷水機組群控方案，以及綜合冷凍站變流量與變水溫的節(jié)能優(yōu)化控制。分析顯示，運用基于負荷預(yù)估的冷凍水流量動態(tài)調(diào)控，能使系統(tǒng)維持最優(yōu)冷量輸出，同時削減冷凍水泵能耗。整合冷凍站變流量與變水溫的節(jié)能優(yōu)化策略，通過平衡制冷機與冷凍水泵的能耗，將兩者運行功率總和最小化設(shè)為優(yōu)化目標。同步調(diào)控冷凍水泵頻率與制冷機出水溫度，既能確保末端負荷的冷量需求，又能大幅削減制冷站功率損耗，達成節(jié)能優(yōu)化的運行目標。
中央空調(diào)的廣泛應(yīng)用顯著提升了建筑能耗，其中空調(diào)系統(tǒng)能耗占比超過一半，對電網(wǎng)供電的需求日益增大。制冷站作為空調(diào)系統(tǒng)的核心，其能耗控制至關(guān)重要。制冷站主要由制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵及冷卻塔構(gòu)成。依據(jù)制冷站特性，本文詳細剖析了其控制策略。
傳統(tǒng)制冷站控制手段回顧
在一次/二次泵冷凍水系統(tǒng)中，傳統(tǒng)方法假設(shè)負荷與流量成正比，供回水溫差恒定，并按設(shè)計工況運行。據(jù)此，系統(tǒng)依據(jù)流量分階段啟動冷水機組，實現(xiàn)按流量加載或卸載。然而，因盤管結(jié)垢、溫控誤差及供回水溫差縮小等因素，系統(tǒng)常偏離設(shè)計溫差，多在部分負荷下運行。因此，以流量反映負荷狀態(tài)并不可靠，傳統(tǒng)控制方法常致冷水機組過度運行，降低系統(tǒng)效率。
例如，采用碳氫制冷劑的冷水機，冷卻水溫度每降1℃，制冷量增0.5%至1.5%。但按流量加載或卸載時，無法發(fā)揮高效工況下的制冷增量優(yōu)勢。在一次/二次泵系統(tǒng)中，一旦流量超出一臺冷水機設(shè)計值，即使該機處于部分負荷，下一臺也需啟動。
為提升效率，需采取措施維持供回水溫差，合理調(diào)控冷水機組運行。
變水溫控制策略
空調(diào)系統(tǒng)多處于部分負荷狀態(tài)，遠低于設(shè)計負荷。因此，根據(jù)全年負荷變化，調(diào)整制冷機參數(shù)，適度提升蒸發(fā)溫度及供水溫度，可提高效率，降低能耗。
研究顯示，冷水出口溫度升高，制冷量及COP值隨之增加。溫度升高提升了蒸發(fā)壓力與溫度，優(yōu)化了制冷性能?？照{(diào)負荷變化時，可通過調(diào)節(jié)離心制冷機進口導(dǎo)葉或轉(zhuǎn)速，調(diào)整蒸氣吸入量，滿足供冷需求。冷水溫度與供冷量呈階段性線性關(guān)系，溫度越低，供冷量越大。流量較低時，提升流量能顯著增加供冷量；流量較高時，再增流量效果有限。出水溫度每升1℃，COP提高2%至4%。因此，根據(jù)氣象與負荷變化，設(shè)定合理供水溫度，實施分階段變水溫運行，可提升制冷效率，降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能目標。
中央空調(diào)冷凍水變流量控制技術(shù)概覽
當前，中央空調(diào)冷凍水變流量控制主要分為恒壓差與恒溫差兩類技術(shù)。
1.恒壓差控制機制
恒壓差控制策略依據(jù)冷凍水供回水管路間的恒定壓差來調(diào)節(jié)冷凍水流量。系統(tǒng)通過壓差傳感器監(jiān)測實際壓差，并與預(yù)設(shè)值對比，利用PID控制技術(shù)調(diào)整變頻冷凍水泵的頻率，進而調(diào)控流量。
由于壓差對流量變化的響應(yīng)較為迅速，當負荷側(cè)流量頻繁波動時，壓差能迅速調(diào)整，調(diào)節(jié)周期短。然而，由于負荷與壓差間缺乏直接關(guān)聯(lián)，空調(diào)負荷的變動無法精確通過壓差反映；反之亦然。因此，以壓差為控制變量來調(diào)節(jié)流量，難以確保流量隨負荷精確變化。在流量未顯著變化時，水流阻力及壓差保持穩(wěn)定；但若負荷變化而流量不變，冷凍水溫度會改變，而壓差不變，此時恒壓差控制失效。故恒壓差控制僅適用于負荷變化伴隨明顯流量及壓差變化的場景。
恒溫差控制則是通過維持冷凍水供回水溫差恒定來調(diào)節(jié)流量。溫度傳感器檢測實際溫差，并與設(shè)定值對比，通過PID控制技術(shù)調(diào)整水泵頻率。
由于溫差能直接反映空調(diào)負荷變化，恒溫差控制效果較好。但溫度采集點遠離末端，且管路長，溫度變化需一定時間才能顯現(xiàn)，導(dǎo)致控制存在時滯。因此，溫差作為控制變量也無法確保流量隨負荷精確變化。負荷突變時，由于時滯，流量調(diào)節(jié)滯后，影響控制的及時性和響應(yīng)速度。
兩種控制方法均采用PID控制，需整定比例系數(shù)Kp、積分時間常數(shù)Ti和微分時間常數(shù)Td。整定過程復(fù)雜，參數(shù)間相互影響，難以達到理想效果。PID控制難以平衡穩(wěn)定性和準確性。
2.變水量節(jié)能調(diào)控策略
變水量節(jié)能控制旨在使冷水量與末端負荷相匹配，節(jié)約水泵能耗。隨著環(huán)境條件變化，空調(diào)系統(tǒng)負荷及所需水量隨之變化。
冷水機組常低負荷運行，若水泵頻率不匹配，會導(dǎo)致大流量小溫差現(xiàn)象。變水量控制需確保設(shè)備在寬流量范圍內(nèi)運行，同時控制出水溫度。在冷凍水泵變頻、冷卻水泵定頻的情況下，通過調(diào)節(jié)水泵頻率改變流量，減少能耗。為增強控制穩(wěn)定性，可結(jié)合末端空調(diào)機組水閥開度與溫差共同控制水泵頻率，確保滿足負荷需求的同時降低能耗。
3.基于負荷預(yù)測的冷凍水流量動態(tài)調(diào)控
負荷預(yù)測控制基于對未來空調(diào)系統(tǒng)負荷的預(yù)測來調(diào)節(jié)冷凍水流量。通過檢測供水溫度、回水溫度、流量、溫差及室外環(huán)境溫度等參數(shù)，采用先進預(yù)測方法推斷未來負荷，提前調(diào)整水泵頻率，使系統(tǒng)提供的冷量與負荷需求匹配。
（1）模糊控制技術(shù)
系統(tǒng)運行時，首先利用負荷預(yù)測技術(shù)結(jié)合當前參數(shù)預(yù)測下一時刻負荷，將其傳遞給模糊控制器。模糊控制器比較預(yù)測負荷與實際負荷的偏差及變化率，根據(jù)模糊規(guī)則庫推理出優(yōu)化運行參數(shù)（如冷凍水流量）的模糊值，經(jīng)清晰化處理轉(zhuǎn)換為精確控制量，調(diào)節(jié)冷凍水泵的運行臺數(shù)和轉(zhuǎn)速，為下一時刻提供所需冷量。
將當前的實際空調(diào)負荷與預(yù)測負荷進行對比，依據(jù)兩者之間的差異來評判預(yù)測負荷控制的成效，并據(jù)此實時在線調(diào)整負荷：若實際負荷超出預(yù)測負荷，則提升冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，以增加冷凍水流量，確?？照{(diào)末端獲得充足的冷量；反之，若實際負荷低于預(yù)測負荷，則降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，減少冷凍水流量，以避免不必要的冷量輸送。
更多>同類新聞資訊
0 條相關(guān)評論