多模块室外机多联机系统节能控制方法研究

多模块室外机多联机系统节能控制方法研究

朱华

身份证号： 371523198805184955

摘要：多联机室外机总能力根据室内机负荷的变化实时调整，开哪些室外机，各室外机的频率如何确定，如何动态实时实现整个室外机系统最佳能效比，缺乏一个比较有效的方法。笔者根据各室外机压缩机不同工况下的能效比、室内负荷和室外机能力，实现多联机系统室外机的最佳组合和各压缩机频率选择，保证整个系统运行处在最佳能效比状态。

关键词：　多联式空调（热泵）机组；空调系统；自由组合；节能

引言

随着云计算、大数据、人工智能、物联网的深入发展，信息数据呈现快速增长趋势，数据中心的能耗在能源消耗中所占的比例不断增加。通常，IT设备能耗约占数据中心总能耗的50%，空调系统能耗约占40%，供电系统能耗约占10%[1]。空调系统能耗作为数据中心能耗的主要组成部分，是数据中心节能潜力所在，如何提高空调系统运行效率、降低空调系统能耗，从而实现数据中心高效低碳健康发展显得尤为重要。

1空调节能的意义分析

大型公众建筑，其相应的建筑规模以及设备随着社会的发展得到了逐步的完善，从而使得建筑的建筑能耗也迅速增长。空调系统在建筑的公共设备中具有重要作用，空调系统除具有调节温度的功能之外，还能够净化空气，因此空调系统必须能够长时间、高效率的运行，从而保证医疗卫生的正常运行。然而作为建筑能耗的最主要因素——空调，其产生的能耗每年在建筑总能耗中所占的比例大约为40%～50%，空调月份占比甚至超过65%，如此巨大的能耗增大了建筑的运行支出负担，也造成了经济和能源的浪费，因此对建筑空调进行有效节能具有十分重要的意义。

2阶段暖通空调节能优化现状

（1）空调系统的设计形式：在设计阶段，优化空调系统形式。某广东地区的会展场馆建筑，综合考虑节能、可靠性及经济性和维护需要，共设置了三套冷源：①展馆等区域设置夏季水冷中央空调系统，主要考虑展馆空间高大，人员流动量大等特点，设计中央空调；②登陆厅（除开幕式厅外）及会议中心区域冬季需设置供暖，该区域中大部分地方为小房间且对外租赁，故从能耗、灵活性、维护、计费等方面考虑，为上述区域设置风冷智能多联中央空调系统；③会议中心区域中的多功能厅、公共走廊均为高大空间，从空调效果、维护、能耗等方面考虑，设置模块式风冷涡旋机组提供冷热水。（2）空调机组类型的选择：空调机组能效提高，在《公共建筑节能设计标准（GB50189—2015）》的基础上对机组能效提出更高标准的要求。（3）空调末端及输配系统的优化：风机、水泵能耗的降低。①空调系统风机的风量耗功率为0.1065＜0.24；②空调冷热水系统循环水泵的耗电输冷（热）比为0.02＜0.034，降低幅度为41.18%。

3多模块室外机多联机系统节能控制方法

3.1气流组织优化

机房气流组织是影响数据中心空调系统节能的重要因素，不同的气流组织形式对机房环境温湿度的控制及设备冷却效果会产生直接的影响。在数据机房中，空调送风方式的选择、机柜的排列布置影响到机房内部整体的热量分布，也是体现气流组织优化的一个重要方向。通过合理的送风方式和机柜的优化布置，可以有效降低空调系统能耗，减少冷热气流间的相互影响，提高冷量利用率，同时使机房内部温度分布更为均匀，避免局部热点的产生。

3.2末端空调联机群控

根据数据中心机房用途及设备要求不同，选用不同形式的末端空调。列间空调、热管背板空调、地板下送风空调、风帽送风空调等，但控制原理基本相同，都是通过调整电动水阀和风机实现制冷量和气流组织的调整。空调制冷量取决于单位时间空调内冷水的流量和进出水温差，控制器通过检测送风温度对电动水阀进行PID调节。由于机房内设备散热密度高，需要风机调节气流组织，将冷风源源不断地送入电子信息设备进风口。送风温度PID控制器根据设定送风温度值，实测送风温度，PID输出0~100%对应水阀开度0~100%，根据回风温度调节风机。此时风机的输出由回风温度及回风温度设定值按比例调节，比例输出为回风温度差值/回风温度制冷比例带，比例输出0~100%对应风机最小风量到最大风量。

3.3下位机控制系统

本分散控制系统依据中水源热泵冷、热源系统工艺要求设置，用各类传感器（压力、温度、液位、流量等）采集供回水回路参数，并根据参数控制开启电动阀门的数量和控制电动阀门的开度，反馈设备工作状态，设置水位高低报警，热泵机组故障及循环泵、补水系统故障报警等，能满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。各部分功能具体如下：一是采集机房群控状况及传感器参数，为热泵主机提供供、回水温度、压力、流量，用户侧和中水源侧供、回水温度、压力，补水系统和分水器的液位等。二是采集10台离心式热泵机组状态，通过485通讯方式将热泵主机上的各项数据传输到PLC，并上传至上位机显示。需要上传数据包括以下几个方面：热泵主机进出口温度（485通讯）；每台热泵主机的进出口流量（通过采集电磁流量计数值）,并做累计流量；提取热泵机组的输出冷热能量值（单位为千瓦），用户侧能量输出可实现累计；通过温度传感器监测中水进水及回水温度，计算出中水源能量值并在监控后台予以显示和累计（单位为千瓦）；自控系统还具有自动记录设备运行情况、设备投入的数量、设备累计运行时间等；采集和控制111台电动阀门、11台循环水泵和8台潜污泵的状态，PLC将自动采集电动阀门的运行状态和开度信息，并上传至上位机显示，自动或手动控制电动阀门的启停和开度。

3.4暖通空调水、风系统的节能设计

暖通空调的能源消耗很大程度来自于回水和供水过程中的温差中和，因此在暖通空调设计过程在需要采用封闭循环供回水系统，避免能耗过多消耗。为了方便后期暖通空调的维护保养尽量保证一泵贯穿全过程，既节约施工成本也节约暖通空调运行过程中的电能消耗。在广州水资源相对缺乏的地区可以采用冷却塔来进行扬程缩减，在设计过程中对暖通空调的运行模式需要进行独立设计，一般分为单风管灌风和全空气模式，通过运行模式分离来实现暖通空调状态调控进而达到节能效果。

3.5采用液冷技术

应用液冷技术，即使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量。根据制冷液体与设备之间的接触方式，分为冷板式（间接接触）和浸没式（直接接触）。冷板式液冷，是在发热芯片处加装液冷板，液体在通过冷板的时候将设备的热量带走，达到散热的目的，机柜内部由于不能接触到液体，依然需要风扇来散热。浸没式液冷的特点在于将服务器等需要散热的IT设备完全浸没在冷却液中，依靠液体的循环流动带走热量。由于冷却液和IT设备充分接触，再加上没有风扇，散热效率更高，噪音更低

结束语

研究结合数据中心水冷空调系统构成及原理，定性分析水冷系统的节能措施，对运维过程中实现水冷空调系统安全可控、高效运行、节能降耗具有重要意义。从机房规划、设计、空调设备选型、施工、运维全生命周期内进行精细化管理，降低制冷系统能耗成本，最终实现绿色节能的数据中心

参考文献

[1]刘娜.暖通空调中的节能减排优化设计[J].化工设计通讯,2019,45(12):236+254.

[2]杜军.暖通空调节能减排优化设计分析[J].居舍,2019(34):130.

[3]原云飞,宋宇.建筑暖通空调工程节能减排[J].建材与装饰,2019(34):233-234.

[4]刘亚鹏.建筑暖通空调节能优化策略探讨[J].建材与装饰,2019(34):129-130.

[5]曹振华.家用空调节能技术探析[J].应用能源技术,2019(11):10-12.