中央空调节能自控系统改造方案设计

1.1空调自控系统改造方案1.1.1控制设备范围一套制冷系统中的制冷机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、相关阀门、膨胀水箱、软化水箱等。

1.1.2空调自控系统1.1.2.1.监测功能信息采集优化A通过冷机通讯接口读取（包括但不限于）以下参数：冷水机组运行状态、故障报警状态冷冻水供/回水温度、冷却水供/回水温度冷冻水温度设定值运行时间、压缩机运行电流百分比、压缩机运行小时数、压缩机启动次数、蒸发温度、冷凝温度、蒸发压力、冷凝压力。

B冷冻水系统冷冻水泵运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)冷冻水补水泵运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)冷冻水供回水管温度、水流量反馈(AI)冷冻水泵进口、出口分支管压力(AI)冷冻水供回水环网压力、冷冻水供回水环网间压差反馈(AI)冷冻水泵变频器频率反馈(AI)最不利末端供回水压差C冷却水系统冷却水泵、冷却塔风机运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)冷却水供回水管温度、环网水流量反馈(AI)冷却水泵进口、出口分支管压力反馈(AI)冷却水泵、冷却塔风机变频器频率反馈(AI)冷却水补水泵运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI) D电动蝶阀压差旁通阀开度反馈（AI）免费供冷管路上切换电动蝶阀开关状态反馈（DI）E液位监控膨胀水箱超高、超低水位监测(DI)软化水补水箱高、低水位监测（DI）F其他参数室外干球温度、相对湿度（AI）计算室外湿球温度、焓值免费供冷系统水泵运行、故障、手/自动状态（DI）免费供冷板换进出口压力监测（AI）1.1.2.2.控制功能1、冷水机组启/停控制、出水温度设定（通过冷机通讯接口控制）2、冷冻水系统：冷冻水泵启/停控制(DO)及反馈冷冻水泵变频器频率设定（AO）、频率调节及反馈3、冷却水系统：冷却水泵、冷却塔风机启/停控制(DO)及反馈冷却水泵、冷却塔风机变频器频率设定（AO）、频率调节及反馈4、电动蝶阀：分水器各供水支路电动蝶阀开/关控制(DO)冷冻水季节转换电动蝶阀开/关控制(DO)压差旁通阀开度调节（AO）免费供冷管路上切换电动蝶阀开/关控制（DO）5、其他设备控制免费供冷系统水泵启停控制（DO）1.1.2.3.报警功能1、当任何一台冷水机组、冷却塔风机、冷冻泵、冷却泵、补水泵组运行故障时，发出故障报警。

2、当膨胀水箱水位超高、超低时，分别发出溢水或缺水报警。

3、当软化水补水箱水位超高、超低时，分别发出溢水或缺水报警。

1.1.2.4.记录功能1、记录冷站系统的目标参数设定值，包括冷冻水供水温度设定值、供回水管压差设定值、冷却塔出水温度设定值、冷却水供回水温差设定值等。

2、应记录上述监测功能所涉及的各类设备运行状态参数。

3、应记录上述各项报警的内容和发生时刻。

以上记录间隔不超过1分钟，记录数据不少于10年。

1.1.2.5.控制模式切换功能冷站群控系统应能够将各主要设备（冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机）纳入或移出群控设备列表。

在系统操作界面上实现群控系统手动/系统自动模式切换，对纳入群控的设备进行群组操作。

1.1.2.6.手动控制模式冷站设备运行在群控系统手动控制模式时，用户能在群控系统界面上，对相应设备进行手动控制，包括：对纳入冷站群控的设备启停控制各台冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机频率设定各个电动水阀的开关压差旁通阀的开度调节各台冷水机组冷冻水供水温度的设定值冷却塔出水设定值冷冻水温差、冷却水温差设定值冷冻水系统供回水环网压差设定值最不利末端压差设定值1.1.2.7.自动控制模式设备运行在群控系统自动控制模式时，群控系统按照时间表参数以及预制的控制逻辑自动控制各个机电设备的运行。

控制参数包括：冷站系统的整体启停冷水机组最大运行台数冷冻水供水环网管温度设定值冷冻水环网管压差设定值冷冻水管温差设定值最不利末端压差设定值最不利末端温差设定值冷却水环网管温差设定值冷却塔出水温度设定值1.1.2.8.工艺控制逻辑1、冷水机组的自动控制逻辑：群控系统应具备自动加减冷水机组运行台数的功能。

加减机逻辑可根据供水温度、冷机负载率、温降速度等因素确定。

2、冷冻水泵的自动控制逻辑：根据供回水环网管的压差或温差自动调整冷冻水泵的运行转速（偏差值可设定）：压差低于设定值-偏差或温差高于设定值+偏差时，增加水泵频率压差高于设定值+偏差或温差低于设定值-偏差时，降低水泵频率。

单台水泵运行且水泵频率降至下限，压差仍高于设定值+偏差或温差仍低于设定值-偏差时，水泵频率不变，开启压差旁通阀调节开度。

3、冷却水泵的自动控制逻辑：根据冷却水供回水温差自动调整冷却水泵的运行转速（偏差值可设定）：温差大于设定值+偏差时，增加水泵频率温差小于设定值-偏差时，降低水泵频率。

4、冷却塔风机的自动控制逻辑：根据冷却塔出水温度自动调整冷却塔风机的运行台数及频率（偏差值可设定）：冷却塔开始运行时，所有风机均开启；冷却塔停止运行时，风机均关闭。

出塔温度高于设定值+偏差时，整体提高风机运行频率。

出塔温度低于设定值-偏差时，整体降低风机运行频率。

频率达到下限其出塔温度仍低于设定值-偏差时，应按组关闭风机。

设定值低于冷却塔出水极限温度时，自动修正为极限温度。

用户在系统上应能选择是否启用自动修正功能。

冷却塔出水极限温度取“室外湿球温度+3~5℃”，其中夏季取小值，过渡季取大值。

1.1.2.9.系统保护、联锁控制功能1、在系统界面上设有各台冷机及相应附属设备对应的一键启停按键，当发出一键启停命令时，该冷机及相应附属设备可按开机流程或关机流程的逻辑自动顺序启停。

2、在系统界面上设有冷站整体一键启停按键，当发出一键启停命令时，系统能自动在群控设备列表中选择冷机及相应附属设备，按开机流程或关机流程的逻辑自动顺序启停。

3、点击冷机一键开机（或关机）按钮后，群控系统界面上应能反馈开机（或关机）的过程信息，方便用户掌握进度。

如相应设备处于手动控制模式时，应提示用户进行相应手动控制。

4、群控系统应有保护逻辑，避免系统频繁加减回路、设备。

5、夏季供冷时，冷却塔出水水温度低于冷机保护温度时（参数不确定时暂定20℃），群控系统应发出警示信息，并采取相应的保护策略使水温满足冷机保护需求。

6、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机工作频率低于下限时，群控系统应发出警示信息。

7、当冷机运行时，对应的冷冻水泵、冷却水泵的系统手动停泵功能失效。

8、冷却塔出水温度设定值低于极限温度时，群控系统应发出提示信息。

当冷冻水泵、冷却水泵故障时，群控系统应发出报警信息，提示用户将故障水泵及其相应回路的冷站设备移出冷站群控设备列表。

1.1.3空调系统对自控系统要求1、冷却塔的节能运行本工程本期启包含多组冷却塔模块，并联连接，它们和冷机是单台与单台的对应关系。

它们在夏季工况是冷机带走冷凝热的辅机，在冬季工况则是整个系统供冷的主机。

它们充水的台数是随工程负荷的增加而增加的，已充水的冷却塔即是准备在线运行的冷却塔。

冷却塔的风机配变频调速器，室外管路及冷却塔积水盘加电加热装置。

（1）夏季工况-单用冷机Tw（冷却塔的出水温度）＞32℃时，在线冷却塔加载运行，即风机逐渐加速，直到冷却塔的出水温度≤32℃应停止加速；（2）过渡季节工况-冷机与免费冷源系统合用随着过渡季节室外温度降低，控制冷却塔出水温度低于冷冻水回水温度，即冷却水温度在19℃以下时，应实时监测气候条件及冷却塔工况，当冷却塔提供的冷却水供水温度接近17℃（可调），工况的稳定性持续30分钟以上，系统进入部分自然冷却状态，于此同时应通过调节冷却塔风机转速或旁通的方式控制冷却水温度在15℃以上（主机要求的最低冷却温度）；（3）冬季工况-单用免费冷源系统当室外湿球温度足够低时，冷却塔可提供Tw≤9℃（可调）的冷却水时，并且工况的稳定性持续30分钟以上，系统完全进入自然冷却状态，完全自然冷却工况过渡阶段涉及到主机的启停，应根据实际的气候条件做出合理的判断，根据实际情况温差可留有1℃的波动范围（例如冷却水的出水温度Tw在8℃左右并可调时进行工况切换），应避免主机的频繁启动，同时应在线控制冷却塔风机转速，使8℃≤Ta≤11℃，其中Ta为冷冻机房供冷给定温度。

2、其他要求：（1）机房为不间断制冷，应能手动或自动切换各个机组，交替使用。

供冷与免费冷源工况转换时，可自动和手动切换。

（2）监测软水箱、蓄水罐、补水池液位及超高、低限报警。

根据高、低液位控制全自动软水器停、开；根据蓄水罐液位计膨胀罐压力控制补水泵停、开。

（3）精密空调机组等末端设备：根据回风温度、通过电动调节阀控制冷冻水流量。

（4）监测冷却塔风机启停状态、故障报警状态及手/自动状态；应能动态监测积水盘液位高低及温度、冷却塔进出口温度；（5）制冷站房内的空调相应集中控制，所有运转设备的开停信号，引至控制值班室。

对系统和设备运行的主要参数和状态进行监视、控制、测量、打印和统计分析。

1.1.4冷冻水空调系统智慧管理节能优化冷冻水空调系统中主要用电分为主机部份（冷水机组主要耗电为压缩机部分），水循环系统（主要用电设备为水泵），风机部分（送风，新风）。

其中冷水机组用电约占空调系统整体的60%，水泵加风机约40%。

冷冻水空调智慧管理节能系统，是目前针对冷水机组主机部份采用IT和物联网进行“管理”节能的新型节能技术。

冷水机组智慧管理节能系统中固化近370多种不同环境、不同负载量的管理策略于服务器中，它全面解决以下问题：（1）空调机组对温区温度响应不及时；（2）无法判断环境场制冷制热过程中的冷热负荷变化；（3）无法动态的根据室外的天气，动态管理制冷机组的出回水温度；（4）企业总部无法实时了解各分部的冷水机组用电情况、运行状况等；（5）空调管理人员靠经验来巡检记录空调使用状况；（6）冷水机组的运行使用，存在的隐患无法判断等；系统根据节能控制算法和群控模式，计算出末端实际所需冷负荷，动态调整设备运行时间、投入台数及设备负荷，保证按需供应冷热量，让设备运行在最高效率特性上，有效克服由于设备容量冗余而造成的能源浪费。

冷冻水空调智慧管理节能系统四大节能手段：1、以用户末端温度需求为基准定值：用户末端温度设定后，室内末端会因人流量、生产线热源变动、出回水管线长度、保温是否良好、流速、室外天气温度变化等因素，致出现多种变数而造成负荷不同．管理节能系统以其即时性动态调节主机负载，实时传送给主机温区温度信号，以缩短温度积累时间。

2、优化管理方式：人为手动调试空调输出，往往受到其他工作耽误、管理人员对温度的不同感受，每次调节均受限管线滞后反应，无法达到即时调节的节能效果。

以计算机取代人为管理操作，使设施能效使用效率更高更准确精细化。

3、突破了传统冷冻水空调的运行方式：根据企业数据库，实现对案场冷量需求的预判断，动态管理冷量储备。