建筑设备群控系统在自主式高效制冷机房的设备安装及节能技术应用

建筑设备群控系统在自主式高效制冷机房的设备安装及节能技术应用

叶秀敏

广东省工业设备安装有限公司 广东省广州市 510220

摘要：近年来，随着我国城市建设的需要,节能环保概念日益深入民生，而大型公共建设项目的中央空调系统在提供舒适温度的背后，是大量能源的消耗。其中以空调使用需求较多的我国南方地区为例，对于采用集中空调系统的公共建筑中，集中空调系统的能耗占建筑总能耗的30%～60%。因此在绿色节能环保的新形势下，集中空调制冷机房有必要采用新的群控集成施工技术，以解决传统施工技术存在的缺陷，提升能源利用效率对提高建筑的能效水平，实现建筑节能，有显著的作用。文章结合广东电网新能源应用研发技术园项目，从设备选型、管路优化（结合BIM技术）、控制系统等方面对设备群控系统在自主式高效制冷机房的设备安装及节能技术应用进行了深入探讨与分析。

关键词 绿色节能；群控；高效机房

1 工程概况

广东电网新能源应用研发技术园区（清远）一期A区新技术应用项目位于广东省清远市。一期建设范围主要包括计量检定中心、综合应急基地、仿真实操基地及部分公共配套项目，共7栋单体建筑，建筑面积合计70960平方米。本项目高效制冷机房施工及节能技术以制冷系统COP值5.0为目标依据，从设备选型、管路优化（结合BIM技术）、控制系统等方面进行优化，确保制冷机房满足高效及节能的要求。

2设备选型

本项目制冷系统选用3台等大离心式冷水机组，单台装机负荷2110KW（600RT），总装机负荷6330KW。其中群控高效机房控制系统主要设备配置包括冷冻水循环控制器、冷却水循环控制器、通讯模块以及传感器等成套供应。

3高效机房群控系统设备安装技术要点

3.1温度传感器的安装

传感器不能安装在阳光直射的位置，远离有较强振动、电磁干扰的区域，其位置不能破坏建筑外观的美观与完整性，室外形温、湿度传感器应有防风雨保护罩。

温度传感器至DDC之间的边接应符合设计要求，应尽量减少因接线引起的误差，对于镍温度传感器的接线电阻小于3欧姆，1千欧姆铂温度传感器的接线总电阻应小于1欧姆。

传感器在风管保温层完成后安装，安装在风管直管段或应避开风管死角的位置，蒸汽放空口位置，以及风速平稳，能反映风温的位置。

3.2压力、压差传感器、及其压差开关的安装

风管型压力、压差传感器的安装应在风管保温层完成之后。安装应在风管的直管段，如不能安装在直管段，则应避开风管内通风死角和蒸汽放空口的位置。

安装压差开关时，宜将薄膜处于垂直于平面的位置。风压压差开关安装离地高度不应小于0.5m。风压压差开关在风管保温层完成之后安装，安装在便于调、维修的地方，避开蒸汽放空口。风压压差开关不应影响空调器本体的密封性，线路应通过软管与压差开关连接。

3.3水流开关的安装

水流开关的安装，在工艺管道预制、安装的同时进行。开孔与焊接工作，必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行，不宜安装在管道焊缝及其缘上开孔及焊接处，不能安装在垂直管段上，不能影响空调器本体的密封性。

3.4执行器安装

电动阀的安装，电动阀体上的箭头的指向与水流方向一致；风机盘管上的电动阀安装在风机盘管的回水管上；电动阀垂直安装于水平管道上，对大口径电动阀不能有倾斜；电动调节阀的输入电压、输出信号的接线方式，符合产品说明要求，安装后进行模拟动作。

电磁阀的安装，电磁阀体上的箭头的指向与水流方向一致；空调器上的电磁阀与管径不一致时，采用渐缩管件，同时电磁阀的口径不低于管道口径的二个等到级；执行机构应固定牢固，手轮便于操作；阀位指示观察方便；安装前进行模拟动作。

3.5 BIM精细化制图施工督导

在高效中央空调系统中需要安装的传感器数量较多，包括管道水流温度、压力、流量等传感器。采用BIM技术可以在图纸上精确定位传感器，提前判断安装空间及位置能否满足要求，若不满足及时调整管路系统，保证自控传感器的顺利安装，为后续精确的数据采集提供保障。

电磁流量计在BIM图中的定位 阀门组合压力表组在BIM图中的定位

4高效机房群控系统优化

4.1控制对象

本项目制冷机房离心式变频冷水机组系统有3台冷水机组，4台变频冷却泵，4台变频冷冻泵，3台（6组）变频冷却塔风机，以及相关的阀门、传感器等。

4.2冷水机组运行控制

加机的控制：系统冷量需求增加，系统比较新冷水机组组合与现有冷水机组组合的效率，并考虑一定的余量及死区,在满足系统冷量需求的前提下，若新组合的效率大于现有组合的效率加余量及死区,则切换到新的组合。

减机的控制：系统冷量需求减少，系统比较新冷水机组组合与现有冷水机组组合的效率，并考虑一定的余量及死区,在满足系统冷量需求的前提下，若新组合的效率大于现有组合的效率加余量及死区,则切换到新的组合。

4.3 冷却水/冷冻水温度控制

冷水机组的选型通常是按照系统的峰值负荷计算值来进行选型，但是在实际运行过程中，系统在峰值负荷运行时间比较短。峰值负荷时，冷水机组常规的设计状态下运行，冷冻水进出水温度维持在7℃/12℃。

因此群控系统对冷却塔的出水温度控制，采用实时的湿球温度加逼近度的方式来控制，而湿球温度通过增加室外温湿度传感器再通过运算得出。

4.4 冷冻泵变频运行控制

冷源群控系统主机控制程序模块会根据需要启动的主机组合，计算出总需求冷冻水流量，并在程序内部告知冷冻水泵控制模块。冷冻泵变频控制采用压差控制，系统采集冷冻水供回水总管的压差，与压差设定值的对比，通过运算实时调节冷冻泵的运行频率，为保证各个水泵出口压头一致性，每台水泵运行频率保持一致通过接口采集BAS末端阀门的开端状态，还可以对压差设定值进行重设，这样既能保证末端用冷需求，也能最大限度节约水泵能耗。

4.5 冷却泵变频运行控制

冷却水泵采用的是变频水泵。主机控制程序模块会根据需要启动的主机组合，计算出总需求冷却水流量，并在程序内部告知冷却水泵控制模块，冷却水泵控制模块会结合水泵的效率特性，自动选择出可以满足流量需求的最优水泵运行组合，并启动相应的水泵。

4.6 冷却塔运行控制

主机控制程序模块会根据需要启动的主机组合，计算出总需求冷却水流量，并在程序内部告知冷却塔控制模块，冷却塔控制模块会结合冷却塔的效率特性，自动选择出可以满足流量需求的最优冷却塔运行组合，并启动相应的冷却塔。冷却塔运行频率根据冷却水温度设定值控制，冷却水温度设定值=冷却塔逼近度+室外湿球温度，调节冷却塔频率，使冷却塔出水温度保持在设定值。

4.7 低负荷运行控制

当冷源系统负荷较低时，继续运行冷水机组从经济角度看并不高。群控系统不允许单台冷水机组在低于可选工况点（如变频离心机15％的负荷）下运行，除非只有单台冷水机组用于承担冷负荷。当冷负荷低于设定值时，且冷冻水温也很低时，系统将选择冷水机启停控制，以便充分发挥其效率。此时系统可以自动停止正在运行的主机，依靠管道内所蓄冷量为系统供冷，当水温高于设定值时，系统可以自动重新启动主机。

4.8开机策略优化

根据控制系统监测的冷量需求以及冷冻机组的能效曲线和运行时间，决定冷冻机组队启停台数及组合，并启动相应的水泵、冷却塔，以此达到以最节能的方式满足冷量需求。

4.9 全年负载汇总

本项目主机及其配套设备按业主提供的全年空调负荷进行分析。根据每日制冷时段（8：00～21：00），精确到每个小时负荷，并按开机策略表启动配套制冷设备满足冷量要求，统计负荷及能耗，并汇总全年负载及能耗。全年负载及能耗汇总表如下：

根据全年负载和能耗汇总表可知，按本控制系统进行制冷机房的群控，制冷机房全年COP值达到5.3以上，满足5.0目标要求。

5结 论

本项目高效制冷机房施工及节能技术以制冷机房COP5.0为目标，主要从设备选型、管路优化（结合BIM技术）、控制系统等方面进行优化。其中群控系统采用新的集成群控技术为关键点，解决传统技术存在的缺陷，根据每日空调负载要求，实行动态开机策略，避免能耗浪费，从而实现系统节能。

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