制冷机房群控系统专项方案.docx

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制冷机房群控系统专项方案

1、机房能源管理系统功效

冷水系统机房群控系统包含以下关键内容：

一是实现冷水系统能量控制管理，关键包含依据冷量负荷计算对冷水机组进行台数控制、依据系统压差实现一次泵变流量控制、依据冷却水供水温度实现对冷却水泵控制管理；二是依据大厦日程安排自动开关冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵等，并实现各设备之间开关机次序及连锁保护功效；三是累计每台冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵运行时间，自动选择运行时间最短设备开启，使每台设备运行时间基础相等，延长机组寿命；四是动态显示机组、水泵及相关设备运行状态和报警信息，自动统计系统数据，如遇故障则自动停泵，备用泵自动投入使用。

（A）系统冷量控制管理

制冷系统制冷量是采取自动监测计算系统负荷方法，经过DDC控制系统控制制冷机组运行台数进行控制。

系统供、回水温度和回水流量可经过传感器输入到现场DDC控制器，依据这些参数，系统将能够计算出用户实际所需要冷量，并将计算出冷量值输入到能量管理系统。

依据冷负荷对冷水机组进行台数控制，设计依据分、集水器上供回水温差及回水流量计算出系统冷负荷：

Q=C×L×（T2-T1）

式中：

Q———计算冷负荷；L———流量，L=L1+L2+L3；

T2———回水温度；T1———供水温度；

C———水比热。

算法决定要开启冷冻机组数量和组合

主管回水温度

主管供水温度

基于冷冻水温度

水流量

主管回水温度

主管供水温度

基于系统负载

负载能效

实际负载%FLA

主管供水温度

基于机组负载

logic

负载管理

同时，在低负荷时，系统实时监测冷水机组冷冻水出水温度，当冷水机组出水温度低于系统冷冻水温度设定值并连续一段时间后，系统会自动关闭低负荷冷水机组，此时冷冻水系统仍继续运行，满足系统冷量低负荷运行要求；当冷冻水温度超出系统冷冻水温度设定值并连续一段时间后，系统自动运行冷水机组，自适应冷水系统负荷改变。

系统在开启或低负荷运行时，先运行一台冷水机组，当第一台冷水机组开启60min后，冷水机组出水温度基础达稳定温度，系统再开启负荷控制管理功效。

每30min把计算出实际冷负荷和目前运行机组额定冷量比较，当实际负荷小于目前机组额定总负荷一定量时，降低对应机组台数运行；当实际负荷大于目前机组额定总负荷一定量时，增加对应机组台数运行。

（B）冷水机组运行台数控制管理

DDC系统将输入冷量值和全部正在运行制冷机组额定制冷量总和进行比较，假如用户实际消耗冷量少于一台制冷机额定制冷量时，DDC系统将发出一个开关量信号，该信号将使一台制冷机组停止运行，制冷机组在停机后将输入动作信号至DDC系统，DDC系统确定机组已经停止运行后，将输出关闭和该制冷机组相对应冷冻水循环泵及该机组冷冻水进水管上电动蝶阀；当用户实际需要冷量连续少于运行机组额定制冷量时，将反复上述控制过程。

当用户所需要冷量多于一台制冷量时，DDC系统将发出开关量型号，开启一台冷冻水循环泵并同时打开和冷冻水泵相对应制冷机组冷冻水管上电动蝶阀，冷却水泵和电动蝶阀将反馈动作信号至DDC系统，其动作系统得到DDC系统确定后，DDC系统将开启和冷冻水泵相对应制冷机组；假如用户所需要冷量继续增加时，则按上述控制方法再次开启制冷机组，直到满足用户需要为止。

Chillers

F

F

VFD

P

（C）一次泵变流量管理及加/减载管理

系统负荷发生改变时，机房能量管理系统首先依据控制特点先行调整系统一次变频泵流量供给，当系统流量改变调整不足以满足系统负荷改变需求时，再经过机房群控系统对冷水机组进行对应加减机来满足负荷需求。

当系统末端负荷增加，系统末端电动阀门开度增大，系统压差会有对应降低，控制系统接收到对应压差改变，调整水泵频率，增加一次变频泵水量，因为冷水机组能够接收水量改变，即一次水泵流量可一直增加到100％，来满足系统负荷增加需求。

同时因为机组能够锁定出水温度为7℃，当冷冻水量上升时，机组感应到水量改变，此时机组则依据本身负荷调整能力上载制冷负荷，满足系统负荷改变，当系统负荷上升到单台机组额定输出冷量95%时（可调），则控制系统开启另外机组加机延时5Min（可依据实际情况调整），在这开启延时期后，假如系统冷量负荷连续超出单台机组额定输出冷量95%,且冷水机组出水温度超出冷冻水出水设定温度时，则说明单台机组满载运行和水泵满载运行已不足以满足系统负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上，这么第二台机组电动阀门立即开启，经过一定阀门开启时间以后，第二台机组快速开启。

假设2台机组正在运行，当系统负荷变小时，末端压差传感减小，一次变频泵即减小所供给水量，机组感应到对应水量改变，即反应到机组负荷对应减小，当系统负荷只有甚至小于一台机组负荷总量时，机房控制系统立即关掉其中一台机组，以使得另一台机组运行在高负荷效率情况下运行同时满足系统负荷要求。

当VSD变频冷水机组运行时，可最低在15％单机负荷情况下运行，当系统负荷继续下降并连续低于15％，且冷水机组出水温度低于冷冻水设定值时，控制系统自动关闭冷水机组运行，但仍保持冷冻水

循环系统，满足系统低负荷运行要求。

经过DDC将检测到供回水压力进行计算得出供回水压差，经过和设定值△P进行比较并进行PID计算，将PID计算结果发送至冷冻水泵进行控制。

当空调系统在部分负荷运行时，△P将会增加，经过对供、回压差PID控制将水泵转速降低，首先确保了空调末端风柜最低用水量，首先提升了机组使用效率，降低了旁通能量损耗，其次降低了冷冻水泵使用能耗，可谓一举三得。

依据经验值，通常对冷水机组及一次变频冷冻水泵台数加减载可降低能耗约20%~30%。

（D）冷水机组运行时间管理

其一，累计每台机组运行时间；其二，同类型机组开机时，先开运行时间最短机组，再开运行时间长机组，关机时则相反，使同类型机组开机时间基础相等。

VSD变频机组优先在低负荷情况下运行。

（E）冷却水泵控制管理

从节能角度出发，在确保冷水主机最低冷却水保护水温基础上，冷却水水温每低1℃，冷水主机能耗将降低约3%。

鹭岛国际小区每台冷水主机能耗约为：

323KW;

每降低1℃，冷水主机能耗将降低323KW*3%≈9.69KW;

每台冷却水泵通常可降最低频率为35Hz，则冷却水泵变频可节能：

45KW*0.3=13.5KW

经过以上计算能够看出，采取冷却水泵变频实际并节能效果不太显著，故保提议不采取冷却水变频水泵，因为冷却水温度越低，主机效率越高。

冷却水系统变频会造成机组能耗增加，轻易结垢，而且轻易进入喘振区域。

没必需在冷却水系统上安装旁通环路人为提升冷却水温度，使主机在过渡季和电机不能充足利用低温冷却水带来巨大节能效果！

经过控制冷却塔进水电动蝶阀确保冷却水出水压力。

（F）冷冻水出水温度再设

冷水机组通常只有不到1%时间在设计工况下运行。

其它时间则在非运行工况下运行，期间室外温度更温和，而且湿度低。

分设计工况意味着冷负荷和冷凝器入口水温（ECWT）全部比设计工况低。

充足利用这些条件是降低能耗路径之一。

冷冻水重设基础概念已被认可了一段时间了。

当负荷降低时，即使冷冻水温度设得更高，冷却盘管也能够产生所需冷量，这是因为除湿需求也更低了。

通常，提升冷水机组冷冻水出口温度（LCHWT）能够降低压缩机压头，从而节能。

依据制冷原理P-H图能够直观说明

1.）由制冷原理图能够看出，提升冷冻水出水温度，蒸发器工作点由A-B,变成A’-B’,制冷剂A-B压力相对提升，压缩机做功（h3-h2’）相对降低,主机功耗对应降低，能效比COP提升。

2.）冷冻水出水温度设计值通常是选择在最恶劣制冷工况下，相关冷却盘管满足制冷需求时冷冻水出水温度值。

3.）正常运行时，建筑物负荷通常低于设计最恶劣工况负荷，所以在通常情况下，出水温度假如还根据设计值设定，那将造成无须要过低冷冻水出水温度，只会增加能耗。

4.）冷冻水出水温度每提升1°C，冷水机组效率就会增加约3%。

机组冷冻水出水温度能够利用微处理器控制装置进行手动重新设定或自动设定。

5.）影响冷冻水出水温度调整原因有以下：

a．环境温度，在较清凉季节，冷冻水出水温度能够设得高一点。

b．冷冻水回水温度。

冷冻水回水温度低，说明建筑物负荷较低，冷冻水出水温度

能够设得高一点

依据YORKWORKS选型软件分析出，不一样出水温度在部分负荷时相对7℃出水温度时节电率以下：

依据室外温度、冷冻水回水温度、主机电流百分比能够判定主机负荷情况。

室外温度范围

室外湿度范围

时间百分比

时间（小时数）

出水温度设定

节能率

>33℃

～

5%

67.5

7℃

0.00%

32～33℃

>75%

5%

67.5

7℃

0.00%

≤65%

6%

81

7.5℃

1.47%

31～32℃

>75%

6%

81

7.5℃

1.47%

≤65%

6%

81

8℃

2.91%

30～31℃

>75%

6%

81

8℃

2.91%

≤65%

6%

81

8.5℃

4.34%

29～30℃

>75%

7%

94.5

8.5℃

4.34%

≤65%

7%

94.5

9℃

5.74%

28～29℃

>75%

6%

81

9℃

5.74%

≤65%

6%

81

9.5℃

7.12%

27～28℃

>75%

6%

81

9.5℃

7.12%

≤65%

6%

81

10℃

8.49%

26～27℃

>75%

6%

81

10℃

8.49%

≤65%

6%

81

10.5℃

9.83%

25～26℃

>75%

5%

67.5

10.5℃

9.83%

≤65%

5%

67.5

11℃

11.15%

根据时间累计，综合节能率＝5.35%。

2、系统接口配合要求

水泵电气控制箱接口要求，冷冻水泵、冷却水泵、热水泵电控箱提供每一台泵运行状态、故障、手/自动状态及控制信号；电控箱提供接线端子和实现二次接线；电控箱要求有现场手动/自动转换开关和对应切换功效。

状态信号取至接触器常开点，要求无源干触点、正逻辑；故障信号取至热继常开点，要求无源干触点、正逻辑；手/自动状态信号取至手动/自动转换开关常开点并和自动档连锁，要求无源干触点、正逻辑；楼宇自控系统向电控箱提供一个远程无源干触点控制信号。

冷冻水泵、热水泵变频器接口要求，每一台水泵变频器需提供频率反馈、变频器故障和频率控制信号；变频器提供接线端子和实现二次接线。

变频器向楼控系统提供0~10VDC频率反馈信号，正确对应变频器0~50Hz频率；楼宇自控系统向电控箱提供一个远程频率控制信号，信号标准为0~10VDC，对应变频器0~50Hz频率。

冷/热水机组接口要求：

冷/热水机组电控箱提供每一台机组运行状态、故障及控制信号；电控箱提供接线端子和实现二次接线；

状态信号取至接触器常开点，要求无源干触点、正逻辑；故障信号取至热继常开点，要求无源干触点、正逻辑；楼宇自控系统向电控箱提供一个远程无源干触点控制信号。

并要求冷/热水机组需给出MODBUSRTU标准协议及其具体定义方法；