冷水机组的优化群控节能分析

冷水机组的优化群控节能分析

陈磊

海装重庆局重庆410000

摘要：随着人们节能意识的提高与深化，对于大型的建筑物中的中央空调系统的冷水机组的优化群控的关注度也进一步提高。因为中央空调的能耗占据着50%的建筑物能耗，而冷水机组的能耗则占据了三分之二，因此对于冷水机组的优化群控的节能分析不仅可以大大降低冷水机组的能耗，也可以大大提高节能水平，进而促进整个空调系统的节能。

关键词：冷水机组；群控节能；优化措施

在建筑中，冷源系统可以是冷水机组和热泵，冷源主要是建筑空调设备提供制冷能力；热泵功率低，所以个别泵机组作为冷热源系统的建设是罕见的。如果将冷水机组作为系统的冷源，锅炉系统作为系统的热源，则存在设备的浪费和设备利用率不足的问题。由于冷水机组在冬季几乎没有用，锅炉系统只需满足夏季生活热水的需求，冷水机组和锅炉机组的容量必须满足高峰负荷的要求。因此，许多建筑以冷水机组和锅炉系统作为主要冷热源，其容量在大多数情况下都能满足负荷需求，而热泵机组的不足部分是由热泵机组承担的。冷热源配置比较经济。

1中央空调系统的冷水机组

1.1中央空调系统的结构分析

中央空调主要是应用于大型建筑物中，在中央空调系统中主要的设备是空调的冷源、热源设备以及前端设备。冷热源设备的监控过程复杂，也是节能技术的关键所在。

1.2将冷水机组与空调的前端设备配合运行

将冷水机组与空调的前端设备配合运行可以取得较好的优化群控节能效果。其中冷水机组的选取要根据大型建筑物的实际情况选用合适的冷水机组，在制冷过程中通过对冷冻水的供回水温度、压力、压差以及流量等的控制以及与冷水机组的台数、差压旁路的调节的控制不仅仅满足了空调的末端设备对冷源的需求量，也进一步实现了节能的目的。

1.3备用切换与均衡运行控制

制冷站水系统中的若干设备采用互为备用方式运行，如果正在工作的设备出现故障，首先将故障设备切离，再将备用设备接入运行。

2冷水机组群控的策略

制冷系统由多台冷水机组及辅助设备组成，在设计制冷系统时，一般按最大负荷情况设计冷水机组的总冷量和冷水机组台数，依据供回水的温差以及计算空调系统前端设备的总的实际冷负荷，再依据大型建筑物的实际的冷负荷来确定冷水机的启停的台数，进而实现冷水机组的群控节能的目的。但实际情况运行一般都较最大负荷情况有较大偏差，对应于不同以及变化的负荷，通过冷水机组的群控实现节能运行。

2.1冷量控制法

使用一定的计量手段根据凹水温度与流量求出空调系统的实际冷负荷，再选择匹配的制冷机台数和冷冻水泵运行台数投入运行实现冷水机组的群控和节能。

2.2冷冻水回水温度控制法

冷水机组输出冷冻水温度一般为7℃，冷冻水在空调末端负载进行能量交换后，水温上升。这种方法就是冷冻水回水温度控制法。在根据实际的冷负荷对投入运行的冷水机组与冷冻水循环水泵的台数进行调节时还要同时兼顾设备的均衡运行。以下是几种可能的群控模式：

2.2.1回水温度控制法

通过测量空调系统中冷冻水系统回水的温度，根据其值的大小，从而决定开启冷水机组的台数，达到控制冷水机组台数的目的。回水温度适应性较差，尤其温差小时，误差大，对节能不利。但装置简单，价格便宜。

2.2.2流量控制法

通过测量冷冻水流量获得流量信号，然后再把此流量值与冷水机组的额定流量进行比较，从而实现对冷水机组的台数控制。实验和研究表明，冷冻水流量和建筑物热负荷之间呈对数关系。

2.2.3热量控制法

通过测量冷冻水供回水温度和供（回）水流量获得温差和流量信号，然后将两个信号依据热力学公式计算实际的需冷量，再把此冷量值与冷水机组的产冷量进行比较，从而实现对冷水机组的台数控制。

2.2.4压差控制法

集水器和分水器之间旁通管路上设有压差电动调节阀。供回水总管之间压差增大，说明用户负荷及负荷侧水流量减少，则调节旁通阀使其开度变大。每个项目的压差情况是不一样的，因为每个项目的水系统是不一样的。

2.2.5冷水机组恒流量与空调末端设备变流量运行的差压旁路调节控制

冷水机组设有自动保护装置，在冷冻水供水、回水总管之间设置旁路，在末端流量发生变化时，通过调节旁通流量来抵消末端流量的改变对冷水机组侧冷冻水流量的影响。差压旁路调节是二管制空调水系统必须配备的环节。

2.2.6通过冗余的精细化设计以及精度的控制来实现节能目的

对于冷水机组供给的冷量与建筑空间的冷负荷进行精确的测算。大型的冷水机组在设计以及规划的阶段，首先应该将设计以及规划作精细化的设计并且提高精度的控制。在精细化设计以及精度的控制过程中需要充分考虑的是大型建筑物所在的地理位置、光照情况等，依据数据的测算以及大型建筑物的实际情况来选择冷水机组的容量与冷水机组的台数，这样可以较好地避免冷水机组的容量的冗余程度过大，减少耗能量，达到节能的目的。

3冷却塔的节能运行控制与大小群控的结合

3.1冷却塔的节能运行控制

为保证冷却水进水和冷却回水具有设计温度，就要通过装置对此进行控制。来自冷却塔送的冷却水，设计温度为32℃，经冷却泵加压送入冷水机组，与冷凝器进行热交换。利用冷却水进水温度控制冷却塔风机运行台数，这一控制过程和冷水机组的控制过程彼此独立。冷却水进水温度的高低基本反映了冷却塔的冷却效果，用冷却进水温度来控制冷却塔风机以及控制冷却水泵的运行台数，使冷却塔节能运行。如果室外温度较低，从冷却塔流往冷水机组的冷却水经过管道自然冷却，即可满足水温要求，此时就无需开启冷却塔风机，也能达到节能效果。

3.2大小群控的结合

冷水机组的控制其实质上是一种群控，群控主要是通过适时的开启或者停止冷水机组运作的台数以及机组的水泵或者降低水泵中的电机转动速度来实现节能的目的。

4结论

随着建筑节能理念的普及，越来越多的空调系统设计中采用了多台不同制冷量冷水机组并联运行的方案，以使系统能够更好地适应实际运行中负荷的变化，降低冷源部分的能耗。但是，要真正在实际运行中达到很好的节能效果，仅有简单的节能设计是远远不够的，必须借助与之相应的运行方案和群控策略来实现。多台相同制冷量冷水机组并联运行的群控策略川对于多台不同制冷量冷水机组并联运行的情况并不适用。

参考文献：

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