中央空调系统制冷机组群控研究综述

多冷机制冷机组常被应用于大型公共建筑中以 提高部分负荷情况下的灵活性和能源利用效率[1­2]。对 于这一系统，冷机群控是关键的控制技术[3]。群控是指 利用自动控制技术对中央空调系统制冷站内部的相 关设备（冷水机组、水泵、冷却塔等）进行运行控制，从 而使设备达到高效运行状态[4­6]。我国多数机组已配备 群控系统，但自动化程度不高，需配合手动操作，导致 能源浪费及热舒适性降低[7­9]。因此，迫切需要可靠的 群控来实现空调的高效调控与节能。然而，冷机群控 的关键问题是什么? 现有群控方法优缺点是什么? 如 何提高实用性？针对这些问题，本文从原理，常规控制 及优化控制方法的研究现状进行归纳分析，提炼群控 关键问题，并对提高群控可靠性和实用性提出建议。
2018 年
控应该在该交点附近进行冷机台数切换，保证运行中 的冷机处于高效率状态。
图 1 制冷机组群控原理图
根据这一原理，已经有多种冷机序列控制方式被
开发并应用到实际系统中，这些控制方式都根据直接
或间接的冷负荷指标（load indicator）来进行冷机切换。
典型群控策略有以下 4 种：总冷负荷控制法、回水温度
就加载一台制冷机。如果测得的冷冻水回水温度小于
1 制冷机组群控的原理及传统控制策略
制冷机组群控是指利用自动控制技术对冷机进
行自动化的顺序启停控制，从而使冷量供给与末端冷
负荷需求相适应[10]。其目的是维持制冷机组供冷可靠
性的同时使运行中的冷机能源效率（COP）达到最优。
制冷机组群控原理如图 1 所示，其中，x 轴是建筑在制
冷机组侧测得的建筑冷负荷 Q，计算公式如下：
收稿日期：2017­9­8 通讯作者：廖云丹（1985~），女，博士，讲师；广东省广州市番禺区大学城外环西路 230 号工程实验南楼 619E（510006）；
E­mail: ydliao@gzhu.edu.cn 基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（No. 51708139）
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建筑热能通风空调
A Review of Chiller Sequencing Control of Centralized Chiller Plant
CAI Zhen­bing1, LIAO Yun­dan1,2*, FAN Cheng­liang1, DING Yun­fei1,2 1 School of Civil Engineering, Guangzhou University
态持续时间超出时间限制，则卸载一台制冷机。
2）回水温度群控法
该方法假定冷冻水供水温度恒定，并且在线冷机
数量固定时，冷冻水流量保持一定。这种情况下冷冻
水回水温度可以反映空调冷负荷[13]。因此，根据冷冻水
回水温度和在线制冷机数量，可以定义冷机启wenku.baidu.com的阈
值。其启停准则为：如果测得的冷冻水回水温度大于
或等于加载阈值，且该状态持续时间超过时间限制，
控制法、旁通流量控制法、直接能量控制法[11]。具体控
制方式如下：
1）总冷负荷控制法
通过式（1）来计算建筑瞬时冷负荷，将计算得到
的冷负荷与阈值进行比较来实现冷机的台数切换。通
常，在该种控制中采用死区来连接阈值 Qon （从 i 到 i+1）略大于相应的卸载阈值 Qo（ff 从 i+1 到 i）如下面等
第 37 卷第 9 期 2018 年 9 月
文章编号：1003­0344（2018）09­043­5
建筑热能通风空调 Building Energy & Environment
Vol.37 No.9 Sep. 2018.43~47
中央空调系统制冷机组群控研究综述
蔡镇兵 1 廖云丹 1，2* 樊成亮 1 丁云飞 1，2
1 广州大学土木工程学院 2 广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室
摘 要：本文对冷机群控国内外研究现状进行分析总结。文章先简述了制冷机组群控的原理及典型控制策略，并 对群控优化的现状进行了分析。最后讨论指出制冷机组群控存在的关键问题及发展方向。 关键词：制冷机组 冷机群控 负荷分配 优化 节能
式所示：
Qon=Qr(z+d)
（2）
Qoff=Qr(z-d)
（3）
式中：d 是用户设定的一个百分比；Qr 是制冷机的额定
制冷量（这里假定每台制冷机的额定制冷量相同）。其
启停准则是：如果测得的冷负荷大于或等于加载阈
值，并且该状态持续时间超过时间限制，则加载一台
制冷机；如果测得的冷负荷小于卸载阈值，并且该状
2 Key Laboratory of Energy Efficiency and Application Technology of Guangdong Province
Abstract: This paper presents an overview of the­state­of­the­art and a systematic analysis of chiller sequencing control. The working mechanism of chiller sequencing control was firstly introduced. Typical controls and optimization development were followed. Finally, the key problems of chiller sequencing control waiting for solving was summarized. Keywords: chiller plant, sequencing control, load distribution, optimization, energy efficiency
Q=cwmp(Trtn­Tsup)
（1）
式中：cw 为水 的比热，kJ/(kg )；mp 为回 水流 量，kg/s；
Tsup、Trtn 分别为供回水干管上测得的冷冻水的供、回水
温度，益；Qith、Qz+1th 为理想的加减机阈值，是运行中冷
机总功率曲线的交点。可见，当负载小于
Q on i
时，运行
i
台冷机比运行 i+1 台冷机能效更高[11]。因此，合理的群