冷站群控技术要求

冷站群控技术要求
一.总体概述：
本标准适用于“常规冷站群控系统”和“专业冷站群控系统”，其中“常规冷站群控系统”应满足除带*号条款以外的其它所有要求，“专业冷站群控系统”应满足本标准全部条款。

注释：
常规冷站群控系统：具有较为固定的运行策略的群控系统。

专业冷站群控系统：不仅具有与常规冷站群控系统相同的功能，在此基础上还可根
据节能控制逻辑确定制冷系统各设备联合运行的组合方式，动
态调整各项控制参数，以达到冷站整体能效最高状态的群控系
统。

系统具备智能优化算法对冷站全年逐时运行数据进行模拟，
并具有科学诊断功能。

常规商业广场的冷源由以下设备组成：
冷站群控系统包括商管物业（3台离心式冷水机组+1台螺杆式冷水机组）和百货（2台离心式冷水机组）两个独立的冷站群控系统。

纳入冷站群控系统群控设备包括制冷机、冷却塔、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、空调水定压膨胀补水系统、冷却水补水系统、冬季免费冷板换、压差旁通阀、电动阀等。

本文件中有关冷站群控系统（简称CPM）的一般说明，须同时结合设计控制说明、系统流程图及其他图纸所示的资料，一并作为整个控制系统的要求。

1.1 系统要求及实现目标
（1）CPM应直接实现与冷水机组单机控制器通讯连接。

（2）CPM应包括对必要设备的监测或监控，包含报警管理，能源管理，能耗分析，历史数据记录。

（3）项目对系统安全与稳定性有很高的要求，管理层通讯网络必须支持HTTP的SSL 安全机制。

所有DDC或PLC控制器均应采用工业级的产品设计。

（4）CPM要有较强的开放性和兼容性，各现场控制器应能独立完成所有监控工作，监控信号和数据采集结果通过网络反馈至控制管理中心，由控制中心集中管理。

中央站以及网
络控制器停止工作不影响现场DDC或PLC的正常运转，现场某个DDC或PLC故障不影响网络上其它DDC或PLC及分站工作,充分实现分散控制集中管理。

（5）CPM软件应采用图形化全动态操作界面。

要求具有系统流程图，设备监控图，动态趋势图，运行曲线图以及各种数据报表等的显示打印功能，并统计各监控设备的运行时间。

（6）为了减少CPM在软件维护、软件升级时对系统运营的影响，CPM系统应能实现在线程序升级、且具有实时逻辑编辑功能，确保在不停机的情况下实现程序下载与升级，不影响系统的正常运营。

*（7）CPM应包括对必要设备的设备性能数据库，数据库软件由CPM厂家提供。

*（8）CPM应具有系统自学习优化等功能。

*（9）CPM应具有图形化编程功能和程序在线模拟功能。

1.2 设计原则
（1）系统软件和硬件设备的配置应满足本工程使用的实际需要，并具有一定的可扩性和开放性。

系统承包商应根据不同类型的监控点之点数提供符合要求和数量的控制器，每个DDC应有10%~15%点数的余量。

（2）系统具有完善的自动控制和系统自我保护功能，可实现设备自动切换、系统连锁启停控制、故障设备自动停止、备用设备自动投入使用；冷水机组设有智能喘振保护、排热量保护；冷冻水系统设有低温、低压差、低流量保护；冷却水设有高温、低流量保护；电源缺相保护、过电压保护、过电流保护、欠电压保护、输出短路保护、接地故障保护等功能。

（3）系统须具备节能特性，日常运营中应实现自动运行而无需操作人员介入，同时有足够的灵活性，允许用户根据实际情况作出调整。

（4）系统设计应充分考虑运营管理的便捷性。

系统界面应已图形化方式显示中央空调系统工艺流程和主要工艺参数，各项功能调用轻松便捷。

系统上设有控制参数显示和设置界面，可根据实际需求自行调整和修改。

能提供能耗曲线、主机效率曲线、电耗累计值、操作记录和故障记录等数据对整个系统运行作出全面的分析和查询历史记录。

（5）系统设计应充分考虑系统内各子系统或设备之间的相互通信，确保数据传输安全、高速且畅通无阻。

（6)机房群控系统应具备板换免费供冷、过渡季低负荷供冷、夏季高负荷供冷等多种模式，并满足与上层商业慧云智能化管理系统集成平台（以下简称慧云系统）兼容集成的要求。

群控系统内置安全保护逻辑，管理人员可通过慧云系统集成平台对机房群控的冷冻水、冷却水的水温、温差、压差进行设定或给定范围，对设备投入数量或系统整体启停时刻表等参数进行设定，并可通过慧云系统集成平台发出的指令使群控系统在不同运行模式之间进行切换。

*（7）系统需配有满足各种设备运行工况的控制模式，并提供优化及节能运行控制算法。

可以预设被控设备的运行参数，自动运行，自动修正控制误差，以获得各受控设备的最
佳工作状态。

1.3 依据的标准及规范
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92
《智能建筑工程质量验收规范》GB50339—2003
《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736－2012）
《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB 50303－2002）
《信息技术设备的安全》（GB494S-95）
《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB 50093－2002）
《自动化仪表工程质量检验评定标准》（GB/J 131-96）
《电子计算机房设计规范》（GB50174-93）
《建筑领域计算机软件工程技术规范》（JGJ/T90-92）
《智能建筑弱电工程设计施工图集》（GJBT－471）
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343－2004）
以上所列的主要技术标准和规范，应采用最新版本。

二.系统功能要求
2.1系统监控功能：控制系统主界面为制冷系统流程图，设备及管道根据客户实际情况布置，采用三维制作，主界面显示制冷系统主要工艺参数，各项功能调用轻松、便捷。

控制软件数据库要求默认对所有点位存储超过至少2年以上数据，每个点的时间间隔不能大于1分钟,以便于故障寻因，了解系统运行的历史趋势状态，分析设备性能。

2.1.1冷水机组监控(通过主机通讯接口)
（1）冷水机组运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)
（2）冷水机组启/停控制(DO)
（3）冷水机组内部参数监控：机组通过协议的方式向群控系统上传重要运行参数。

包括并不限于下列参数：机组机组运行时间、冷冻水供/回水温度、冷冻水温度设定值、当前负载率、负荷需求限定值、冷水机组开关控制、冷却水供/回水温度、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、平均电流、平均线电压等。

2.1.2冷冻水系统监控
（1）冷冻水泵、冷冻水补水泵运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)
（2）冷冻水供回水总管温度、总管水流量（瞬时流量及累计流量）反馈(AI)；
（3）冷冻水泵进出口压力、分集水器压力、分集水器间(或3个可能的最不利环路)的压差反馈(AI)；
（4）冷冻水泵变频器频率反馈(AI)；
（5）冷冻水泵启/停控制(DO)
（6）水泵运行故障时，备用泵自动启动控制(DO)
（7）冷冻水泵变频器频率设定（AO）；
（8）冷冻水泵变频器内部参数监控(通过变频器通讯接口)：可实时了解水泵运行电流、频率、转速、功率、变频器散热器温度、加减速状态等参数。

（9）冷冻水泵电力仪表内部参数监控(通过电力仪表通讯接口)：可实时了解水泵电压、电流、功率、电度、功率因数等参数。

2.1.3冷却水系统监控
（1）冷却水泵、冷却塔运行状态、故障报警、手/自动模式反馈(DI)
（2）冷却水供回水总管温度、总管水流量（瞬时流量及累计流量）反馈(AI)；
（3）冷却水泵进出口压力反馈(AI)；
（4）冷却水泵、冷却塔风机变频器频率反馈(AI)；
（5）冷却水泵、冷却塔风机启/停控制(DO)
（6）水泵运行故障时，备用泵自动启动控制(DO)
（7）冷却水泵、冷却塔风机变频器频率设定（AO）；
（8）冷却水泵、冷却塔变频器内部参数监控(通过变频器通讯接口)：可实时了解水泵运行电流、频率、转速、功率、变频器散热器温度、加减速状态等参数。

（9）冷却水泵、冷却塔电力仪表内部参数监控(通过电力仪表通讯接口)：可实时了解水泵电压、电流、功率、电度、功率因数等参数。

2.1.4电动阀门监控
（1）冷冻水各供水支路电动蝶阀开关状态反馈(DI)
（2）冷冻水季节转换电动蝶阀开关状态反馈(DI)
（3）冷却塔进出水电动蝶阀开关状态反馈(DI)（如有）
（4）冷冻水各供水支路电动蝶阀开关状态控制(DO)
（5）冷冻水季节转换电动蝶阀开关状态控制(DO)
（6）冷却塔进出水电动蝶阀开关状态控制(DO) （如有）
2.1.5高低液位监控
（1）膨胀水箱高低水位监测报警(DI)
（2）补水箱高低水位监测报警（DI）
（3）每个冷却塔集水盘高低水位监测报警（DI）
2.1.6室外环境参数监测
（1）室外温度、相对湿度监测(AI)
2.2系统群控功能
2.2.1设备自动切换、系统连锁控制
（1）应能在冬季、夏季、过渡季等季节变化时，自动切换系统上的电动阀门，完成运行模式切换。

（2）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，冷机及相应附属设备可按逻辑自动顺序启停。

（3）开机流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定开启一台冷水机组，根据每台冷水机组的运行时间选出运行时间最短的冷水机组→首先开启对应的冷冻水泵、冷却水泵→确认水泵开启后→冷却塔风机根据冷却水出塔水温启动→冷水机组依据自我保护程序启动机组。

（4）关机流程:按时间假日程序或根据空调负荷决定关闭一台冷水机组→根据每台冷冻机的运行时间选出运行时间最长的→关闭这台冷水机组→确认关机以后关闭冷却塔→确认冷却塔关闭后→延时2分钟后，关闭冷却水泵；冷冻水泵根据闭店延时要求延时关闭。

2.2.2系统自动加减回路、设备
（1）可对冷负荷进行计算，根据用户端的负荷情况向其控制系统提交启停控制要求，同时监测其动作反馈。

（2）可根据系统时刻表以及管理人员对冷机开启台数需求指令，向其控制系统提交启停控制要求，同时监测其动作反馈。

（3）设置有保护逻辑，避免系统频繁加减回路、设备。

（4）在同等条件下，同规格冷水机组加载/卸载次序的原则是依据冷水机组累计运行时间，时间短的先开，时间长的后开；时间长的先停，时间短的后停。

*（5）如管理人员选择采用人工操作方式进行加减冷机，群控应根据控制逻辑提供冷机运行台数的优化建议。

2.2.3系统保护控制
（1）系统具有冷冻水流量过小保护控制功能，当流量低于冷水机组允许值时，应具备冷机保护回路及控制功能。

（2）冷冻水泵、冷却水泵启动，如遇故障则自动停泵；
（3）冷冻水泵、冷却水泵运行时发生故障，其备用泵自动投入使用；
*（4）系统对冷水机组具有智能故障诊断功能，如冷水机组效率低下；冷凝器进水温度过低；冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机频率超出设定的上下限等，依据故障级别进行明确提示和报警。

2.2.4设备自动控制
（1）冷水机组的控制应具备系统自动加减冷水机组系统运行个数的功能，包括但不限于以下内容：可根据管理人员对冷水机组系统运行个数以及冷冻水供水温度需求编制成全年时刻表，根据时刻表对纳入群控的冷水机组系统实现自动的加减机控制和供水温度控制。

系统宜根据室外气象参数、地理位置、负荷变化规律等设置冷水机组系统的自动运行时刻表，采用以下所述或优于所述逻辑。

(a) 空调供冷季节按照供冷初期、供冷中期和供冷后期分为3个阶段，控制器自动制定冷水机组运行策略，提示最佳运行方案，并可根据系统实际负荷适当调整策略，冷水机组运
行策略如下表所示：
冷冻机冷水机组运行策略
(b) 平时每天分为开始营业、营业时段1、营业时段2、营业时段3、闭店前等5个时段，控制器可分别提示或自动设定空调冷冻水供水温度，如下表2-2示：
(c) 节假日每天分为开始营业、营业时段1、营业时段2、闭店前等4个时段，控制器可分别提示或自动设定空调冷冻水供水温度，如下表所示：
节假日空调冷冻水供水温度
(d) 可对冷负荷进行计算，根据负荷需求和冷水机组实际运行状态，对纳入群控的冷水
机组自动增加和减少投入运行的个数。

（2）冷冻水泵的控制：应根据冷冻水量需求，以及冷水机组最小冷冻水流量的限制，自动调整冷冻水泵的运行转速，降低冷冻泵能耗。

末端对冷冻水量的需求，宜采用但不限于以下方式实现：测量系统压差和温差，如压差小于设定值或温差大于设定值，增加水泵频率；如压差大于设定值或温差小于设定值，在保证冷水机组最小流量的前提下，降低水泵频率。

（3）冷却水泵的控制：应根据冷水机组最小冷却水量限制，自动调整冷却水泵的运行转速，降低冷却泵能耗。

宜采用但不限于以下方式实现：测量系统温差，如温差大于设定值，增加水泵频率；如温差小于设定值，在保证冷水机组最小流量的前提下，降低水泵频率。

（4）冷却塔的控制：应在保证冷水机组冷凝器入口温度不低于保证冷机安全运行的最小值前提下，自动调整冷却塔风机的频率。

冷却塔风机的调节应采用同时开启、联合变频方式。

风机频率追踪出塔水温为“室外湿球温度+3~5℃”，其中夏季取下限，过渡季取上限。

*2.3系统能效自动寻优功能
该控制模式下，系统根据节能控制逻辑确定能满足空调系统负荷的系统设备联合运行组合，动态调整冷冻水泵频率、冷却水泵频率，冷却风机频率，进行冷冻水供水温度及温差重置和冷却水出塔水温及温差重置，以达到冷站整体能效最高状态。

空调主机联动的设备（包括冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机和水阀等）将自动按照设定的顺序启停并自动优化运行。

2.3.1系统应具有先进的模拟分析工具，以模拟全年逐时冷站运行数据，能够进行不同负荷、
不同工况、不同控制策略条件下机房能效模拟计算，科学诊断现有机房的能耗以及效率状况。

2.3.2以机房各主要设备的基本特性为基础，以系统的冷负荷为依据，结合智能优化算法对
冷冻机房全系统进行建模及仿真，通过各种控制、优化措施协调冷冻机房内各设备的联合运行，为冷站各设备建立匹配的设备性能模型，以冷站整体能耗最低为控制目标。

控制系统须合理调整冷水机组出力、冷冻水供水温度及流量、冷凝器进水温度以及冷却塔工作状态等参数，调整各设备的工作状态，使整个站运行效率最优。

2.3.3应根据实际设备，建立冷水机组的物理模型。

准确合理的冷水机组物理模型应当反映
实际设备的基本运行特性，符合冷水机组独有运行曲线，并可由此模型计算出在各运行工况下（如：不同的冷冻水供水温度、冷却水出塔水温、部分负荷率、两器流量等）的主机能效COP。

应根据满足工艺设计、冷量需求和冷冻站全局优化的原则，动态设定经优化的冷水机组冷冻水出水温度，动态进行合理的加减机判断，降低耗电量。

2.3.4应根据实际设备，建立冷冻水泵、冷却水泵的物理模型。

并可由此模型计算出在各运
行工况下（如：不同的流量、扬程和运行频率等）的水泵能耗。

根据满足系统总冷量需求和冷站全局优化的原则，并考虑冷冻水供/回水温度及压差的变化，确定最优的冷冻水泵运行频率和台数。

水泵的运行频率须配合及保证冷冻水环路系统最不利端的供回水压差，满足的空调末端冷冻水流量需求，动态调整冷冻水频率。

2.3.5应根据实际设备，建立冷却塔的物理模型。

准确合理的冷却塔物理模型应当反映实际
设备的基本运行特性，符合冷却塔运行曲线，并可由此模型计算出在各运行工况下（如：不同的系统排热量、室外干湿球温度、冷却水流量等）的冷却塔能耗。

根据满足系统排热量需求和冷站全局优化的原则，确定当前工况下的最佳出塔水温，根据此温度自动选择最优风机运行台数，动态调整冷却风机运行频率。

2.3.6最佳启停和分布电力需求控制:根据建筑物人员使用情况，提前开启和关闭空调设备，
达到舒适节能目的。

提供电力需求控制，在峰值电力需求出现前，通过预设定的原则切换或停止设备，实现峰值电力负荷最大限度减少。

2.3.7冬季和过渡季节利用室外天然冷源，停开或少开制冷主机，通过板式换热器器实现热
交换，以流经冷却塔的循环冷却水间接向空调供冷;
2.3.8系统控制功能应同时具备对主要优化选项的是否开启设置，包括但不限于以下功能：
（1）是否允许系统整体自动优化的各项设定值
（2）是否允许优化冷冻水出水温度设定值
（3）是否允许优化自动加减主机
（4）是否允许冷冻泵频率自动跟踪
（5）是否允许冷却泵频率自动跟踪
（6）是否允许冷却塔频率自动跟踪
2.4手动控制功能
系统应能实现远程手动/自动模式切换。

运行在自动模式时，远程手动控制失效，系统按照预制的节能策略，以及时间表自动控制各个机电设备的运行状态；运行在远程手动模式时，应能在中央监控界面上，给出包括但不限于以下设备或系统运行参数的设定值：
（1）各个冷水机组系统（包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔）是否纳入冷站群控的命令
（2）对纳入冷站群控的冷水机组系统，运行或停止的命令
（3）各台冷水机组冷冻水供水温度和电流百分比的设定值
（4）冷却水出塔水温设定值
（5）冷冻水、冷却水温差设定值
（6）冷冻水系统压差设定值
（7）各台冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机频率设定上下限值
（8）各个通断水阀的通断状态设定
2.5其他功能
（1）图形化操作功能：以彩色图形显示建筑平面图、设备分布图、受监控系统图等相关图形，有丰富的实物模拟图作为图例，在图例旁边实时显示系统或设备的动态数据。

通过图形、三维图像、动画、报表等多种方式，表示设备的开／关、手动／自动、故障等状态和温度、流量、湿度、压力、电量等参数，仅使用键盘或鼠标即可完成对所有设备的在线控制和监控操作(包括增加、删除、修改控制程序和设备运行参数)，示例详见附图；
（2）历史数据记录、管理及报表生成功能：系统可自动记录各受控设备的运行参数、状态、报警等信号，记录累计运行时间及其它历史数据，并进行综合处理，提供设备管理所需的各种数据，包括系统运行记录、诊断报告、维护管理报告、能源管理报告、设备状态和报警报告等。

这些记录和报表可分类按时间、日期自动按指令生成，并可随时调阅或打印出来。

应记录上述监测功能和报警功能所涉及的各种设备和系统运行参数，记录间隔不超过1分钟，记录数据不少于2年。

（3）系统参数设置功能：系统上设有控制参数显示和设置界面，可根据实际需求自行调整和修改。

（4）数据分析及环比功能，能提供温度、流量、效率、能耗、操作记录、故障记录等多种数据的曲线，对整个系统运行作出全面的分析和查询历史记录，示例详见附图。

至少应提供以下数据：
1）室外干、湿球温度
2）室内各层平均温度（慧云提供）
3）制冷量、各台冷水机组负载率
3）冷冻水/冷却水的进出水温度、温差、流量
4）冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的能耗及冷电比
5）冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机的频率
（5）操作权限设置功能：可依不同级别操作者使用权限进入系统等级，并含登入／注销密码设定。

（6）系统应从冷水机组通讯接口获取丰富全面的冷水机组实时运行参数，并在界面中显示，便于操作人员监控与管理。

2.6与慧云联调控制功能
群控系统应具备向慧云系统实时上传其所有监测数据、运行状态、图形界面、历史数据记录等；应具备接受慧云系统下发指令的功能。

慧云系统可向群控系统发出以下指令：（1）运行状态控制：
1)冷站整体开启或停止
2)季节模式
3)营业时段模式
4)闭店延时模式
5)不同时间段纳入群控冷机数量
6)最多允许开启冷机数量
（2）控制目标参数包括以下参数的上、下限设定：
1)冷冻水供水温度
2)冷却水出塔水温
3)冷却水进塔水温
4)冷冻水供回水温差
5)冷冻水供回水压差
6)最不利末端供回水温差
7)最不利末端供回水压差
三.监控点表
1.三. 商管物业监控点表
四.附图：
1.系统主界面示例
2.多参数总览曲线示例
3.室外干、湿球温度曲线示例
4.室内温度分布曲线示例
5.供冷量曲线示例
6.主机效率、冷冻水温度、冷却水温度综合曲线示例
7.冷冻水/冷却水频率、效率曲线示例
7.冷冻水/冷却水流量、温差曲线示例
8. 冷却塔频率、效率曲线示例。