對(duì)冷水機(jī)組實(shí)施群控優(yōu)化控制，可以節(jié)約能源，在滿足末端負(fù)荷的基礎(chǔ)上減少制冷機(jī)的運(yùn)行數(shù)量，并且可以對(duì)制冷機(jī)的使用時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化控制。上位機(jī)通過與冷水機(jī)組實(shí)時(shí)通信獲得冷水機(jī)組的負(fù)載率、運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)，根據(jù)單臺(tái)制冷機(jī)的負(fù)載率或多臺(tái)制冷機(jī)的平均負(fù)載率來控制冷水機(jī)組起動(dòng)或停止的臺(tái)數(shù)，根據(jù)每臺(tái)冷水機(jī)組的總運(yùn)行時(shí)間決定優(yōu)先關(guān)閉或是優(yōu)先起動(dòng)幾號(hào)冷機(jī)。冷水機(jī)組群控策略流程圖如圖2所示。

圖2 冷水機(jī)組群控策略圖

冷水機(jī)組最高的COP一般不出現(xiàn)在滿負(fù)荷時(shí)，而是出現(xiàn)在部分負(fù)荷時(shí)。制冷機(jī)的出水溫度設(shè)定值對(duì)COP 有著重要的影響。提高制冷機(jī)的出水溫度(即冷凍水出水溫度)可以提高COP的值，二者基本呈線性關(guān)系。冷凍水出水溫度每升高1℃，COP 提高2%～4%。因此在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上盡量提高冷機(jī)出水溫度可達(dá)到節(jié)能的目的。但是為了滿足末端機(jī)組對(duì)環(huán)境的要求，通常應(yīng)設(shè)定冷機(jī)出水溫度的上下限，這個(gè)限值可根據(jù)冷機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行的結(jié)果獲得。

在變流量系統(tǒng)中，隨著冷凍水溫度的變化，水泵能耗與制冷機(jī)能耗在一定程度上相互影響。

冷機(jī)與冷凍水泵的能耗關(guān)系如圖3所示。由圖3可以看出，制冷機(jī)的能耗隨著冷凍水溫度的提高線性降低。同時(shí)，由于需要較大的流量來滿足末端的需求，水泵能耗會(huì)隨之非線性上升。冷機(jī)與水泵能耗之和先下降到最低點(diǎn)然后上升。因此，在某一部分負(fù)荷下，會(huì)存在一個(gè)最佳冷凍水供水溫度，使冷機(jī)和水泵的能耗之和最小。

圖3 冷機(jī)與冷凍水泵的能耗關(guān)系    

采用冷凍站的綜合節(jié)能優(yōu)化控制策略，該策略融合了變流量與變水溫的雙重調(diào)節(jié)機(jī)制。我們?cè)O(shè)定了一個(gè)優(yōu)化性能指標(biāo)，即最小化冷凍泵與制冷機(jī)運(yùn)行功率的總和。在此基礎(chǔ)上，我們根據(jù)冷凍水泵頻率的動(dòng)態(tài)變化，精確計(jì)算出制冷機(jī)最佳的冷凍水出水溫度。在確保末端負(fù)荷需求得到滿足且設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，通過適度提升冷凍水的出水溫度，我們可以有效提高制冷機(jī)的能效比（COP），從而實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)的節(jié)能目標(biāo)。    

這一控制策略巧妙地結(jié)合了變流量與變水溫控制的優(yōu)點(diǎn)，全面考慮了制冷機(jī)與冷凍水泵的能耗情況。它旨在通過優(yōu)化冷凍水泵的頻率和制冷機(jī)的冷凍水出水溫度，實(shí)現(xiàn)兩者運(yùn)行功率總和的最小化。這一策略在保障末端負(fù)荷冷量需求的同時(shí)，顯著降低了制冷站的功率損耗，進(jìn)而達(dá)到了制冷站節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的目的。

結(jié)語    

中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷站主要包括制冷機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵以及冷卻塔等關(guān)鍵設(shè)備。由于空調(diào)冷負(fù)荷隨外部條件的變化而波動(dòng)，且空調(diào)系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間僅占總體運(yùn)行時(shí)間的15%至20%，因此制冷機(jī)組往往長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，難以保持高效率工作。影響空調(diào)系統(tǒng)能耗的主要因素包括制冷機(jī)的性能、冷凍水的流量以及供回水溫差，而水泵和風(fēng)機(jī)的能耗則主要受輸送流量和輸送阻力的影響。因此，對(duì)空調(diào)冷負(fù)荷變化規(guī)律、制冷機(jī)組部分負(fù)荷性能、制冷機(jī)組選配方案以及制冷站運(yùn)行模式優(yōu)化的研究日益受到研究人員的關(guān)注。    

本文概述了幾種中央空調(diào)制冷站常用的控制方法。鑒于系統(tǒng)大部分時(shí)間處于部分負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，傳統(tǒng)的控制方法往往導(dǎo)致制冷站運(yùn)行效率低下。在變水溫控制策略中，我們根據(jù)氣象條件和空調(diào)負(fù)荷的變化，設(shè)定合理的供水溫度，并在部分負(fù)荷時(shí)段采用不同的制冷機(jī)組出水溫度，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)的分階段變水溫運(yùn)行。這一策略能夠提升制冷機(jī)的運(yùn)行效率，降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。    

在中央空調(diào)冷凍水變流量控制技術(shù)方面，我們基于負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)冷凍水流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。首先，對(duì)空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，以推斷出空調(diào)系統(tǒng)未來的負(fù)荷需求。然后，采用模糊控制技術(shù)對(duì)冷凍水泵進(jìn)行預(yù)測(cè)優(yōu)化控制，提前調(diào)節(jié)冷凍水流量，確保系統(tǒng)提供的冷量與負(fù)荷需求相匹配，從而最大限度地減少偏差。    

冷水機(jī)組群控策略則根據(jù)單臺(tái)制冷機(jī)的負(fù)載率或多臺(tái)制冷機(jī)的平均負(fù)載率來控制冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。同時(shí)，結(jié)合溫差控制與末端空調(diào)機(jī)組水閥開度的控制，可以避免僅采用溫差控制可能導(dǎo)致的冷凍水泵頻繁啟動(dòng)問題，從而實(shí)現(xiàn)更好的控制效果。綜上所述，采用冷凍站的綜合節(jié)能優(yōu)化控制策略，將變流量與變水溫控制相結(jié)合，充分發(fā)揮了兩種控制方法的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了制冷站節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的良好效果。
文章來源：大學(xué)生建筑機(jī)電學(xué)習(xí)