中央空调冷源系统群控浅析

中央空调冷源系统群控浅析

摘要中央空调系统在冷源系统的群控功能是智能化大厦的一项重要功能,实现冷源的群控功能对于降低建筑能耗有明显效果,以某酒店的冷源系统为例,探讨冷源系统实现群控的过程、步骤和方法。在酒店采用群控实现对冷源系统的控制后节能效果明显,设备运行均衡,设备出现故障的现象也减少。

关键词群控;冷源;节能

中央空调系统由于其舒适性和美观,在现代建筑特别是大型建筑中应用很广,在建筑内机电设备的能源消耗占70%～90%;其中冷冻机组占30%,空调机组占15%。因此对中央空调系统中的冷冻机组的能耗控制现代建筑物节能控制的重点。

中央空调系统传统的工作方式是人工根据水温判断启动冷水机组数量,再启动冷却泵、冷冻泵、冷却塔的数量。由于人工判断存在误差及滞后性,冷冻泵经常由于流量不足而高负荷运转,这些都是极大的能源消耗。在中央空调系统的节能控制中使用的方法在智能建筑的楼宇自控系统称为群控,楼宇自控系统常用DDC(直接数字控制器)或PLC(可编程控制器)实现群控的控制。DDC或PLC能利用通信接口和冷水机组的控制器通信,通过DDC或PLC采集到冷水机组的内部数据,再传送到上一级监控系统,实现对冷水机组各个运行参数的实时监控。

本文以太原花园国际大酒店的冷冻站群控系统为例,分析群控系统的实现过程。在本工程采用美国HONEYWELL XCL5010的CPU加LON扩展模块。冷冻站设备中,包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔、蝶阀等。

1设备控制

1.1开机顺序

开冷却阀—开冷却塔阀—开冷却泵—开冷却塔风机—开冷冻阀—开冷冻泵—开冷水机组。

当系统设置开机时间到且室外温度大于设定温度,首先启动一台冷水机组首台冷水机组运行开始根据监测的冷冻水回水温度和流量来计算冷负荷,并与设定值相比较以确定需要启动冷水机组的台数。

1)开机条件满足。2)计算各组设备的累计运行时间,依次排列各组设备启动顺序。冷水机组、冷却泵、冷冻泵和冷却塔风机。当有一台同类设备启动后,不再执行本步骤。3)当第一台冷水机组启动后开始根据监测的冷冻水回水温度和计算冷负荷,并与设定值相比较以确定需要启动的冷水机组。4)检测准备启动的冷水机组符合自动且正常状态;如果检测到准备启动的冷水机组处于手动状态或者有故障报警,则撤销此设备的启动命令,同时自动检测排列当中的下一台冷水机组是否

符合自动且正常的条件。5)检测冷却泵符合自动且正常状态;延时冷却泵开。如果检测到准备启动的冷却泵处于手动状态或者有故障报警,则撤销此设备的启动命令,同时自动检测排列当中的下一台冷水机组是否符合自动且正常的条件;开冷却泵。6)检测冷却水回水温度大于设定温度,检测冷却塔风机符合自动且正常状态;开冷却塔风机。如果检测到准备启动的冷却塔风机处于手动状态或者有故障报警,则撤销此设备的启动命令,同时自动检测排列当中的下一台冷却塔风机是否符合自动且正常的条件;开冷却塔风机。7)检测冷冻泵符合自动且正常状态;开冷冻泵。如果检测到准备启动的冷冻泵处于手动状态或者有故障报警,则撤销此设备的启动命令,自动检测排列当中的下一台冷冻泵是否符合自动且正常的条件;开冷冻泵。8)检测冷冻/却水流开关状态,开冷水机组。

控制流量图(如图1):

1.2关机顺序

关机条件满足:当关机时间到或室外温度小于设定温度,则满足冷水机组关机条件;关冷水机组—关冷冻泵—关冷冻阀—关冷却塔风机—关冷却泵—关冷却塔阀—关冷却阀。

冷水机组负荷设定值、四种设备开启或者关闭的间隔时间、温度设定值可以由用户根据实际情况再设定。

图1

2冷冻站系统群控说明

根据主设备参数,将上述设备分成如下几个控制搭配组:

1)冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔各构成1个设备搭配控制组,在这一组中任何设备可以按照运行时间、故障切换、负荷决定台数控制等任意搭配。2)冷却塔风机启停控制:根据冷却塔出水温度和冷水机组运行状态两个条件进行冷却塔风机启停控制。启动冷却塔风机的前提条件是冷水机组在运行,且冷却水回水温度大于设定时,先启动一台冷却塔,当启动冷却塔后一段时间冷却水回水温度大于设定温度1,再启动累计时间最少的冷却塔风机;当增开一台冷水机组,冷却水回水温度大于设定温度,则增开排序中的下一台冷却塔风机,依次类推增开更多的冷却塔风机。当卸载一台冷水机组或者冷却水回水温度小于认定温度2,则关闭相应的冷却塔风机。操作人员通过操作界面可以对冷却水回水温度设定值进行修改。3)计算冷负荷启停冷水机组:根据冷冻水总管回水温度T回、冷冻水出水总管出水温度T出及回水总管流量F计算建筑物实际负荷Q=K*(T回-T出)*F。根据冷水机组参数、空调系统设计和室外温度与设定值比较,确定是否启动冷水机组。4)冷源系统群控算法关键——搭配判断程序。该系统共有4种类型主设备,冷水机组、冷却泵、冷冻泵、冷却塔,按其水系统结构,他们之间可任意搭配而非一一对应关系,如任何一台冷水机组可以和任何一台冷却泵、冷冻泵及冷却塔搭配。搭配判断程序按照最小运行时间、故障判别原则和负荷计算完成主设备之间

的搭配。

3总结

调查资料表明,建筑物设有空调群控系统与不设群控系统的建筑相比可节约能源约25%,由于空调群控系统的显著节能效果,在国外也把空调控制系统称之为能源管理系统(EMS)。太原花园国际大酒店由于前期没有监测未采用群控控制时冷冻站的能耗,所以在采用群控系统后没有实际的能耗数据对比。但监测冷水机组的运行时间比未启用群控时约减少14%。采用群控通过对冷源系统监测、控制、信息记录和集中科学管理,优化设备启停控制,将设备运行时间控制在最小限度,为酒店内提供良好的经营、工作环境同时降低能耗,在现在提倡节能减排前提下,采用冷源系统的群控控制,有更重要意义。