機房樓BA控制及節能分析范文

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《智能建筑與城市信息雜志》2014年第八期

1冷凍機房控制與節能分析

1.1冷凍機組的控制（可節能3%～8%）

1.1.1可變流量的冷水機組作為系統中最核心的設備，冷水機組必須滿足一次泵變流量系統的要求，既要能滿足系統流量的變化范圍，又要能滿足系統流量的變化率。冷水機組蒸發器流量能在60%～100％范圍內穩定、安全運行，允許的蒸發器流量變化率為50%/min，完全滿足一次泵變流量系統的要求。

1.1.2變流量控制的末端末端設備一般通過電動二通閥門控制進入冷卻盤管的水流量，從而達到控制出風溫度，滿足室內負荷的需求。對于項目，末端的組合式空氣處理機組可采用變風量控制（風機變頻）和變水流量控制（電動水閥）。建議其控制邏輯為：變頻風機根據系統中各區域的設定溫度與實際溫度的差值進行變化，以滿足區域溫度的設定值；而電動水閥則根據空調箱的出風溫度（或回風溫度）設定值與實際值的差值進行調節，以滿足空調箱的出風溫度（或回風溫度）設定值。

1.1.3旁通閥與流量傳感器由于冷水機組的蒸發器側變流量的范圍不是0%～100%，因此，當用戶側的流量低于冷水機組允許的最低流量時，需要旁通部分水流量來保證蒸發器的水流量不低于機組的最低允許水流量。在冷凍水回水干管上，安裝流量傳感器可測得水系統的總流量，用來控制旁通閥。一旦系統只剩下最后一臺機組運行，當用戶側的冷量需求繼續下降且直到該機組的預定最低流量時，則旁通閥門動作，以確保旁通流量不低于冷水機組設定的最小流量。值得注意的是，此處的旁通與定流量系統的旁通意義不同，僅為保證系統中單臺機組蒸發器的最小流量而設置，比定流量系統中的旁通流量要小得多。

1.1.4冷凍水溫重設定通常冷水機組的出水溫度是一定的，但當負荷較小時，冷凍水的水流量已低于單臺機組的最小蒸發器流量時，可以通過提高冷水機組的出水溫度，這樣既滿足了負荷的需求，又提高了冷水機組的運行效率。

1.2其他節能控制策略

1.2.1自適應啟/停系統將最大限度地減少設備的能耗，根據冷凍水溫度和過去的冷負荷慣性/反映時間，來自動調節冷水機、泵、冷卻塔的啟/停時間，以逐個控制冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔和冷水機組。

1.2.2冷水機排序/選擇用戶可以選定超前/滯后冷水機，并重新安排其順序。系統將自動預測冷負荷需求、趨勢，并根據過去的能效、冷負荷需求、冷水機—泵—冷卻塔的功率和待命冷水機的情況來自動選擇設備的最優組合。用戶可以交替地選擇最優/同等的冷水機組運行時間。冷凍水和冷卻水閥門將根據冷水機的選定情況確定開/關。系統能夠控制冷水機的任何配置，用戶可以在某個現場位置啟動冷水機組，也可以選擇自動啟動。任何冷水機得到開機命令卻未能啟動，應按指定要求發出報警。控制器得到報警后，啟動下一臺最適合的機組。

1.2.3水閥控制1）冷水機組蒸發器進口及冷凝器進口的電動蝶閥與冷水機組聯鎖，即冷水機組開則電動蝶閥打開，冷水機組停則電動蝶閥關閉。2）電動蝶閥特別是冷凍水蝶閥的行程需要滿足變流量系統運行的需求，開/停機組時，系統水流量的變化不影響引起冷水機組的運行。

1.2.4冷凍水重設（節能約3%）1）為達到系統節能運行，冷水機組的冷凍水出水溫度可以根據室外環境溫度進行調節，當環境溫度低于27℃時，可將冷凍水出水溫度設定值上調0.5℃。2）當系統的負荷小到冷凍水流量或低于單臺機組的最小允許流量時，也將冷凍水出水溫度設定值上調0.5～1℃。冷凍水溫度重設的優點：在空調運行季節，尤其是在過渡季節或冬季運行空調制冷時，冷機處在部分負荷情況下運轉，此時冷機回水溫度時常遠低于設計回水溫度。在這種情況下，尤其在負荷使用方沒有嚴格限制濕度要求的條件下，可通過提高冷凍水的供水溫度設定值來達到節能的目的。表2為機組在冷凝器進水溫度30℃時，蒸發器出水溫度變化時的冷機部分負荷參數值，從表中數據可以看出，蒸發器出水溫度升高1℃時，冷機節能約3%。

1.2.5斷電后自動啟動當發生斷電時，所有設備停機一段時間且這段時間的長短可以選定。然后，設備將依次啟停，以最大限度地減少功率的峰值需求。

1.2.6備用冷水機的自動啟動當冷水機或輔助設備不能啟動或因緊急故障而停機時，備用冷水機及其相關輔助設備應自動啟動。

1.2.7故障報警靠正反饋和/或緊急故障電路來識別并確認冷水機、泵、冷卻塔風機的故障，可同時顯示報警信息。

2系統構架

系統采用計算機分布式控制方式，由管理層網絡與監控層網絡組成。樓宇自控系統的主要組成部分包括管理操作站、網關或網絡控制器、直接數字控制器（DDC）等；還應包括傳感器、執行器等自控產品。具體系統構如圖4所示。操作站軟件系統采用瀏覽器/服務器（B/S）的結構模式，由實時操作系統及樓宇自動化系統控制軟件組成，能提供XML、WebService或OPC等數據交換方式。提供順序可按照控制程序、功能聯鎖程序、用電管理程序、統計程序、報表產生程序和歷史數據記錄與處理等程序，可支持不少于5個分控用戶且根據不同的權限通過WEB瀏覽器同時訪問和操作baS系統。用戶可以通過IE瀏覽器，無須安裝其他專用軟件，即可實現對系統軟硬件的配置工作。現場控制器采用標準的BACnet協議，通過控制層網絡以點對點方式對現場總線上的任意一臺控制器的故障或者中止運行，不能影響其他控制器及機電設備的正常運行。

3節能效果

本空調系統是全年供冷與免費板換節能，按照冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔每年3～11月運行計算，每月30日，每天24h，使用系數按照0.5計算，系統年耗電量約8705880kW•h，按照平均電價0.9元/kW•h計算，空調系統每年運行費用約為784萬元。而該項目冷凍機房BA控制系統投資費用預計為400萬元(包含管路系統電動閥門、控制系統軟硬件、材料、管線及安裝、調試費用等)。按節能20%計算，通過機組自控系統每年可節約費用約為156萬元，投資2.5年即可回收成本。

作者：楊軍志單位：江蘇省郵電規劃設計院有限責任公司