机房楼BA控制及节能分析范文

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《智能建筑与城市信息杂志》2014年第八期

1冷冻机房控制与节能分析

1.1冷冻机组的控制（可节能3%～8%）

1.1.1可变流量的冷水机组作为系统中最核心的设备，冷水机组必须满足一次泵变流量系统的要求，既要能满足系统流量的变化范围，又要能满足系统流量的变化率。冷水机组蒸发器流量能在60%～100％范围内稳定、安全运行，允许的蒸发器流量变化率为50%/min，完全满足一次泵变流量系统的要求。

1.1.2变流量控制的末端末端设备一般通过电动二通阀门控制进入冷却盘管的水流量，从而达到控制出风温度，满足室内负荷的需求。对于项目，末端的组合式空气处理机组可采用变风量控制（风机变频）和变水流量控制（电动水阀）。建议其控制逻辑为：变频风机根据系统中各区域的设定温度与实际温度的差值进行变化，以满足区域温度的设定值；而电动水阀则根据空调箱的出风温度（或回风温度）设定值与实际值的差值进行调节，以满足空调箱的出风温度（或回风温度）设定值。

1.1.3旁通阀与流量传感器由于冷水机组的蒸发器侧变流量的范围不是0%～100%，因此，当用户侧的流量低于冷水机组允许的最低流量时，需要旁通部分水流量来保证蒸发器的水流量不低于机组的最低允许水流量。在冷冻水回水干管上，安装流量传感器可测得水系统的总流量，用来控制旁通阀。一旦系统只剩下最后一台机组运行，当用户侧的冷量需求继续下降且直到该机组的预定最低流量时，则旁通阀门动作，以确保旁通流量不低于冷水机组设定的最小流量。值得注意的是，此处的旁通与定流量系统的旁通意义不同，仅为保证系统中单台机组蒸发器的最小流量而设置，比定流量系统中的旁通流量要小得多。

1.1.4冷冻水温重设定通常冷水机组的出水温度是一定的，但当负荷较小时，冷冻水的水流量已低于单台机组的最小蒸发器流量时，可以通过提高冷水机组的出水温度，这样既满足了负荷的需求，又提高了冷水机组的运行效率。

1.2其他节能控制策略

1.2.1自适应启/停系统将最大限度地减少设备的能耗，根据冷冻水温度和过去的冷负荷惯性/反映时间，来自动调节冷水机、泵、冷却塔的启/停时间，以逐个控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔和冷水机组。

1.2.2冷水机排序/选择用户可以选定超前/滞后冷水机，并重新安排其顺序。系统将自动预测冷负荷需求、趋势，并根据过去的能效、冷负荷需求、冷水机—泵—冷却塔的功率和待命冷水机的情况来自动选择设备的最优组合。用户可以交替地选择最优/同等的冷水机组运行时间。冷冻水和冷却水阀门将根据冷水机的选定情况确定开/关。系统能够控制冷水机的任何配置，用户可以在某个现场位置启动冷水机组，也可以选择自动启动。任何冷水机得到开机命令却未能启动，应按指定要求发出报警。控制器得到报警后，启动下一台最适合的机组。

1.2.3水阀控制1）冷水机组蒸发器进口及冷凝器进口的电动蝶阀与冷水机组联锁，即冷水机组开则电动蝶阀打开，冷水机组停则电动蝶阀关闭。2）电动蝶阀特别是冷冻水蝶阀的行程需要满足变流量系统运行的需求，开/停机组时，系统水流量的变化不影响引起冷水机组的运行。

1.2.4冷冻水重设（节能约3%）1）为达到系统节能运行，冷水机组的冷冻水出水温度可以根据室外环境温度进行调节，当环境温度低于27℃时，可将冷冻水出水温度设定值上调0.5℃。2）当系统的负荷小到冷冻水流量或低于单台机组的最小允许流量时，也将冷冻水出水温度设定值上调0.5～1℃。冷冻水温度重设的优点：在空调运行季节，尤其是在过渡季节或冬季运行空调制冷时，冷机处在部分负荷情况下运转，此时冷机回水温度时常远低于设计回水温度。在这种情况下，尤其在负荷使用方没有严格限制湿度要求的条件下，可通过提高冷冻水的供水温度设定值来达到节能的目的。表2为机组在冷凝器进水温度30℃时，蒸发器出水温度变化时的冷机部分负荷参数值，从表中数据可以看出，蒸发器出水温度升高1℃时，冷机节能约3%。

1.2.5断电后自动启动当发生断电时，所有设备停机一段时间且这段时间的长短可以选定。然后，设备将依次启停，以最大限度地减少功率的峰值需求。

1.2.6备用冷水机的自动启动当冷水机或辅助设备不能启动或因紧急故障而停机时，备用冷水机及其相关辅助设备应自动启动。

1.2.7故障报警靠正反馈和/或紧急故障电路来识别并确认冷水机、泵、冷却塔风机的故障，可同时显示报警信息。

2系统构架

系统采用计算机分布式控制方式，由管理层网络与监控层网络组成。楼宇自控系统的主要组成部分包括管理操作站、网关或网络控制器、直接数字控制器（DDC）等；还应包括传感器、执行器等自控产品。具体系统构如图4所示。操作站软件系统采用浏览器/服务器（B/S）的结构模式，由实时操作系统及楼宇自动化系统控制软件组成，能提供XML、WebService或OPC等数据交换方式。提供顺序可按照控制程序、功能联锁程序、用电管理程序、统计程序、报表产生程序和历史数据记录与处理等程序，可支持不少于5个分控用户且根据不同的权限通过WEB浏览器同时访问和操作baS系统。用户可以通过IE浏览器，无须安装其他专用软件，即可实现对系统软硬件的配置工作。现场控制器采用标准的BACnet协议，通过控制层网络以点对点方式对现场总线上的任意一台控制器的故障或者中止运行，不能影响其他控制器及机电设备的正常运行。

3节能效果

本空调系统是全年供冷与免费板换节能，按照冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔每年3～11月运行计算，每月30日，每天24h，使用系数按照0.5计算，系统年耗电量约8705880kW•h，按照平均电价0.9元/kW•h计算，空调系统每年运行费用约为784万元。而该项目冷冻机房BA控制系统投资费用预计为400万元(包含管路系统电动阀门、控制系统软硬件、材料、管线及安装、调试费用等)。按节能20%计算，通过机组自控系统每年可节约费用约为156万元，投资2.5年即可回收成本。

作者：杨军志单位：江苏省邮电规划设计院有限责任公司