冷站群控和能源箮理技术交流

调节流量，避免了阀门的能量损失，从而使得水系统输送系数提高，而全年
C
能耗降低；
3） 冷却塔变频能带来优于台数控制的节能效果，比如三台冷却塔变频的
效果优于两台冷却塔满载的效果，带来冷却塔整体效率的提升。
可见，目前仍然缺乏从冷站整体效率出发的控制策略，即当冷站系统中
所需控制的目标有多个时，如何协调各自之间的逻辑关系，如何协调冷机控制、
冷冻水温度重设
B
冷却水温度重设
要决定最小冷机冷却水进水温度设定值 (ECWT)
text
To Determine MINIMUM Entering Condenser Water Temperature (ECWT) Setpoint
为维持冷机最大效率冷机冷却水进水温度尽可能低
As COLD as possible for Maximum Chiller B Efficiency Based on
DDC/PLC 控制单元，即使是随着变频节能技术的应用，其带来的效益仍然是
孤立的各个“局部效率”的提升，比如：
1）离心式冷水机组变频带来的冷机在部分负荷（需冷量较小或冷却水温较
低）时能通过变频调节代替导叶阀调节，避免导叶阀关闭带来的能量损失，因
此冷水机组效率（NPLV ）会得到提升；
2）水泵变频使得在部分负荷时可以降低电机转速，而不用关闭水阀来
3
•调整每日最佳启/停时间Adjust Daily Optimum Start/Stop Time
text
Operation w/ Time Program
A
延时启动
Delay START
Equip. Operation w/ Optimal Start/Stop Schedule
提前停止
Early STOP
建筑机房节能与能效管理解决方案
江森自控 系统产品经理 郑仲
建筑能耗的发展特点
2
现代建筑能耗成本越来越高，节能从何入手？
3
一般现代商业建筑能耗组成
楼宇全部 能源消耗
全部空调 能源消耗
冷冻机房 能源消耗
有没有系统平台可以帮助我控制和管理能源？
能耗分析是否 科学令人信服？
自动进行能源 数据的采集与 分析？
2 Johnson Controls
机组排序/选择
1
2 判定逻辑
3
A
2 Johnson Controls
判断建筑负荷需求 按需开启冷水机组
加机标志位Stage-UP触发条件： 以下二个条件任意一个满足：
1、冷冻水总管供水温度 >加机温度设定值 2、建筑物冷负荷>加机冷负荷设定值
并且当前开启冷机数量小于最大冷机数量，且STAGE=1 为ON，
VFD VFD
如果启动失
DP
败自动切换
至下一台
冷冻水温度重设
基于如下条件自动调节冷冻机组出水温度
Adjust Supply Chilled Water Temperature Setpoint for Chiller(s) based on
室外温度/湿度 Outdoor Temperature / Humidity
4
• 假日Holidays
• 周末/ 平日Weekend/ Weekday
• 白天 / 黑夜模式 * Day / Night Mode
• 冬 / 夏模式* Winter / Summer Mode
• 优化启/停Optimal Start/Stop
自适应启停控制
1
2
•最大限度较少设备能耗 To Minimize Equipment Energy Use
Leaving Chilled Water Temp. Setpoint
28 C 30 C
稍微下调 Slightly Decrease
2 Johnson Controls
冷却水温度重设
B
冷却塔控制
要维持到机组的最小冷却水进水温度 (ECWT) To Maintain MINIMUM Entering Condenser Water Temp. (ECWT) to Chiller 基于机组运行来分级进行冷却塔/风扇控制 Stepped Tower/Fan Control Based on Chiller Operation
冷冻水泵控制、冷却水泵控制、冷却塔控制甚至是末端调节之间的关系，因此
需以冷站整体效率（Chiller Plant Efficiency ）为目标来制定控制策略。
3 Johnson Controls
全面冷站优化
自动优化控制
C
冷水机组
水泵 以最大限度地提高整体机房效率，而不是单一设备。
冷却塔
系统软件界面及管理功能介绍
采用不正确的系统配置 设备效率最低 全定速
12
设计、实施及运行因素 仍有空间改善的标准机房
冷水机房效率范围(kw/ton)
手动测量, 定期报告 计划性保养
有一些优化措施 常规的反馈型自控
系统配置可接受 中等效率的设备
部分变频
13
设计、实施及运行因素 高效机房
冷水机房效率范围(kw/ton)
实时测量，仪表报告，故障分析 预防性保养 程序全优化
Cooling
Midnight 7:00am
Occupancy Period
6:00pm Midnight
J1
7:30 am
5:45 pm
机组排序/选择
1 分析冷冻机组负载 Analyze Chiller Loads
2
3 判决最少工作冷冻机组台数 To Determine Minimum No. of Duty Chiller(s) 达到需求负载 Meeting Demand Loads
应用环保冷媒
YORK 是世界上最节能的机组之一
9
一套功能卓越的 BAS 系统是优化制冷站能效的先决条件
– 不仅仅是自动启停设备 – 智能化的对设备进行选
择，对运行模式进行选 择，并不断通过自适应 算法，顺应变化 – 利用 BACnet 等标准的 通讯协议，确保信息的 传递、分享和识别 – 在准确的时间、正确的 地点、显示并传达合适 的、不同层面的可视化 信息 – 这些信息将帮助您了解 优化能源的潜在机会， 以及如何保持
D
水阀控制 Water Valves Control
冷冻水重设 Chilled Water Reset B 冷却水重设 Condenser Water Reset
冷却塔控制 Cooling Tower Control
C 全面冷站优化 Total Chiller Plant ptimization
10
Metasys 是优化机房能效的理想平台
实施中央机房及优化的金字塔模型
实施及运行因素 设计因素 11
测量与审计 运行与维护
优化系统 自动化控制系统
系统的应用 系统组件的选择 系统基础结构的设计
设计、实施及运行因素 有待改进的机房
冷水机房效率范围(kw/ton)
没有数据跟踪记录和报告 被动保养 没有优化 手动控制
大机组优先
能
按冷机负荷分
小机组优先
转
。
大小机组优先智能转换
换
。
。
。
。
。
系统自动控制策略介绍
自适应启停控制 Adaptive Start/Stop
L
O
机组排序/选择 Chiller Sequencing/Selection
A
A
水泵排序和控制 Pump Sequencing and Control
是否有优化节 能控制算法？
可否一键式 获得能源数 据报表？
既能进行定量 分析又能定性 评估？
能否预测未来 能源消耗？....
5
江森自控建筑（机房）能源解决方案 ▪ 经典冷站群控 CPA ▪ 优化节能控制 CPO10 ▪ 能源报告系统 EE ▪ 能源管理平台 EA
6
北一京、李M宁et总as部ys系基统地经合典同冷能机源群管控理策项略目---CPA 项目汇报与下一阶段工作讨论
室外空气温度Outside Air Conditions
T ECWT
28 C
OSAT (WB)
室外温度 (湿球 )
最小安全温度 (例如： 12.7 deg.C) Minimum Safe Temp. for Chiller (e.g. 12.7 deg.C)
每降低一度： 平均节能 3%
26 C
出水温度设定
系统登录 Log in
A
运行监控 Real Time Schematic
事件管理 Event Management 趋势分析 Trend Graphs B 汇总报告 Summary Report 时间计划 Schedule 安全设置 Security settings
系统登陆
系统为B/S结构，采用Web浏览的人机界面，客户端不需要安装专用软件； 用户根据需要可配置不同权限的操作者，通过该Web界面进行监控管理；
则 Stage-UP为ON
判断建筑负荷需条件： 以下三个条件全部满足：
1、冷冻水总管供水温度<加机设定值； 2、冷冻水总管回水温度<减机温度设定值 3、建筑物冷负荷<减机冷负荷设定值
并且当前开始冷机数量大于1台 则 Stage-DN为ON
启动顺序
汇报给：北京李宁管理总部 汇报方: 江森自控全球能源解决方案中国区合同能源管理 汇报人：曾艺
机房群控的意义
自动优化控制
C
冷水机组
水泵
冷却塔
制冷机房能效的一个重要环节是制冷机本身 江森自控能提供冷站优化控制系统
– 现实生活中，制冷季99%的时间都处 于部分负荷日，机组的设计意在实际 运行中最大化自身效率
B
分类较多：一塔单定频风机； 一塔多定频风机； 一塔单多速风机； 一塔多多速风机； 一塔单变频风机； 一塔多变频风机等；
旁通阀常闭 Bypass
Valve (NC)
T
(ECWT)
冷机冷却水进水温度
3 Johnson Controls
全面冷站优化
传统的冷站控制往往将冷冻机、水泵、冷却塔独立开来，各自拥有独立的
B
干球温度
30 C
每提高一度： 一般机组节能 0.9 - 1.35% VSD 机组节能3.6 - 5.4%
27 C
出水温度设定
Leaving Chilled Water Temp. Setpoint
7.5 C 7.0 C
稍微上调 Slightly Increase
2 Johnson Controls
A 冷负荷计算公式： Load = (TR - TS )*FL*1.19
流量计算公式： FL = 3140*FLS*R 2
参数 Load
TR TS FLS FL R
释义 建筑物冷负荷 冷冻水回水温度 冷冻水供水温度 冷冻水流速 冷冻水流量 冷冻水管半径
单位 Ton Deg C Deg C m/s L/s m
监测冷冻机内达200－300项数据 故障报警、恢复 运行报告
控制模式
全自动运行模式
调
按运行方式分
半自动运行模式
各 运
全手动模式
行 模
普通制冷模式（全冷机）
式
按季节转换节
子
控
能模式分（冷
过渡模式（冷机+板换）
模
制 模
机+板换）
自然冷却模式（全板换）
块 ，
式
电控冷机
组
按冷机类型分
吸收式冷机 风冷热泵
合 及 智
1
SEQUENCE
2
123
3
CHILLER
A
2 Johnson Controls
VFD VFD
DP 压差旁通控制
启动顺序
1
SEQUENCE
2
123
3
CHILLER
A
2 Johnson Controls
VFD VFD
DP
启动顺序
1
SEQUENCE
2
123
3
CHILLER
A
2 Johnson Controls
持续自适应的控制回路 最合适的系统配置 高效设备 全变频
14
冷机群控目的(自动，节能）
自动加机、减机
✓ 自动判断建筑负荷需求，按需开启冷水机组； ✓ 自动维持稳定的水系统压力； ✓ 自动选择并投入备用设备；
冷水机与水泵、冷却塔、阀门联锁 设备自动轮循（冷冻机、水泵、冷却塔）
✓ 平均运转时间，减少故障可能性； ✓ 设备互为备用，自动切换；
J1
自适应启停控制
运行时间表 启/停
决策逻辑判断启动
A
机组号
下次启/停的冷冻 机组排序/选择
水泵/冷却塔排序 和控制, 互锁策略
J1
START
Plant Controls System
运行时间表OPERATION SCHEDULE
1 • 手/自动 启/停Manual / Remote Start/Stop 2 3 • 时间程序Time Program
A
运行监控
软件界面
用户界面为具有高分辨率的彩色 图像（可选3D图形）；
采用动态图形和易于理解的符号 表示被监视的内容，例如表现风 扇和泵的状态的旋转动作，以便
– 配置YORK OptiSpeed™ 变频驱动器 ，能源消耗能够低至 0.20 kW/TR， 较定频机组减少每年能源成本多达 30%
– 设计并接受较低的冷却水入水温度， 为机组带来更高的效率、可靠性，并 延长使用周期
– 利用较低的冷却水入水温度，允许并 提高机组自身输出能力的 30%
– 可选择热泵或热回收应用