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冰蓄冷空调机房内自控系统优化浅析宁波天伦万盛置业有限公司杨超宁波市建设工程设计院有限公司冯卫江摘要：冰蓄冷空调技术由于具有“移峰填谷”功能，成为目前解决“电力不足、电量有余”问题的主要手段，在经济发达地区得到大量推广。冰蓄冷空调系统由于其控制复杂性，先进的自控系统成为冰蓄冷空调不可或缺部分，而运行方式和控制策略对其运行费用产生很大影响。本文就一些项目经验对冰蓄冷空调自控系统优化做一下浅析。关键字：冰蓄冷、自控系统、控制策略、优化、节能随着城市商业经济的发展，人们生活水平的进一步提高，电力需求越来越紧张，具有“移峰填谷”功能冰蓄冷空调系统越来越得到大家认可和推广。冰蓄冷空调由于自身的特点而对自控系统有较大的依赖，而这种依赖就决定了自控系统的重要性。自控系统包含硬件系统和软件系统。硬件系统的性能直接决定了自控系统的可靠性和稳定性；软件系统的运行方式和控制策略直接影响到运行经济性。1、硬件系统优化硬件设备包含末端传感器（温度、压力、流量传感器）、电动阀门（电动开关阀、调节阀）、末端执行元器件（主机、水泵等电气控制元器件）、控制模块及控制主机等。控制模块有PLC（ProgrammableLogicController，）可编程逻辑控制器和DDC(DirectDigitalControl)直接数字控制两种类型，国内外品牌众多，在选择产品时，应保证质量及可靠性前提下，同时考虑设备经济性。宁波罗蒙集团总部大厦冰蓄冷空调项目，由于其配置安装的电动阀产品质量较差，运行不到半年，其V7（图1所示）电动阀出现故障无法工作。为使控制系统运行，临时将电动阀执行器反馈信号短接，操作人员手动开启关闭该电动阀。晚上制冰时，由于操作人员疏忽，电动阀关闭不到位，致使零下5度乙二醇进入制冷板换，冷冻水侧结冰；第二天需要融冰制冷时，制冷板换因冷冻水侧结冰无法流通，致使整个大厦的空调系统无法正常运行。由此看来，硬件设备质量的好坏，很大程度上影响了自控系统的正常运行，影响大厦空调的正常运营。硬件系统设备的优化：主要体现在设备选择方面。选择质量可靠、运行稳定的硬件设备，是保证冰蓄冷空调自控系统正常、稳定运行的前提。2、软件系统优化：包含运行方式和控制策略优化。2.1、运行方式：冰蓄冷空调运行方式有以下五种工况类型，按图1的系统流程图分析如下：图1冰蓄冷空调系统简图及原理（注：空调主机、冷却塔、冷却水泵、乙二醇泵、冷冻泵可以为多台，为了示意清晰，简化为一台）(1)、制冰工况：V1、V2、V3、V6阀门打开，V4、V5、V7、V8、V9阀门关闭，联锁启动顺序：开启冷却泵—→冷却塔风机—→冷冻泵—→乙二醇泵—→待水流开关闭合后，向双工况空调机组（处于制冰状态）发启动命令；停机则反序进行。(2)、融冰工况：V3、V4、V7、V8阀门打开，V1、V2、V5、V6、V9阀门关闭，之后启动冷冻水泵、乙二醇泵开始融冰供冷。(3)、单主机供冷工况：V1、V2、V5、V7和V8阀门打开，V3、V4、V6、V9阀门关闭，联锁启动顺序：开启冷却泵—→冷却塔风机—→冷冻泵—→乙二醇泵—→冷冻水泵—→待水流开关闭合后，向双工况空调机组（处于空调状态）发启动命令；停机则反序进行。(4)、联合制冷工况：V1、V2、V3、V5、V7和V8阀门打开，V4、V6、V9阀门关闭，其中V3、V5进行开度调节控制；联锁启动顺序：开启冷却泵—→冷却塔风机—→冷冻泵—→乙二醇泵—→冷冻水泵—→待水流开关闭合后，向双工况空调机组（处于空调状态）发启动命令；停机则反序进行。(5)、供热工况：V9阀门打开，V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7和V8阀门关闭。启动冷冻水泵作为供热水泵，供热水泵亦可独立设置，开启蒸汽阀供暖。2.2、运行方式优化措施（1）、制冰工况：冷却塔风机采用回水温度控制，依据回水温度高低来控制风机启动台数及高低档位，根据空调主机开启台数确定冷却水泵和乙二醇泵启动组数，水泵变频运行。（2）、融冰工况：冷冻水泵采用恒压变频控制，保证系统供水压力同时尽量降低运行能耗；先变频启动一台乙二醇泵，依据分水器上监测的供水温度，调节乙二醇泵频率，变频水泵频率最低限值以35赫兹为宜；若频率已经达到35赫兹，则调节V5阀门的开度控制供水温度为设定值；若供水温度高于设定值，则提高乙二醇泵频率（最大工频），或者增加乙二醇泵运行台数，使供水温度为设定值。根据全天空调负荷控制融冰速率，合理分配融冰。（3）、单主机供冷工况：冷却塔风机采用回水温度控制，回水温度高低来控制风机启动台数及高低档位；根据空调主机开启台数确定冷却水泵和乙二醇泵启动组数，水泵变频运行；此时空调主机会根据乙二醇回水温度自动调节负载；冷冻水泵采用恒压变频控制，保证系统供应压力同时尽量降低运行功耗。（4）、联合制冷工况：冷却塔风机采用回水温度控制，回水温度高低来控制风机启动台数及高低档位；根据空调主机开启台数确定冷却水泵和乙二醇泵启动组数，水泵变频运行；融冰的速率应按设计的融冰策略运行,根据设计融冰策略确定V3阀门的开启度和融冰量,以及双工况空调主机空调工况的开启负荷，使供水温度控制为设定值，但尽量让开启的空调主机在满负荷状态下运行；冷冻水泵采用恒压变频控制，保证系统供应压力同时尽量降低运行功耗。（5）、供热工况：冷冻水泵作为供热水泵（亦可独立设置）恒压变频控制，保证系统供应压力同时尽量降低运行功耗；依据冬季供水设定温度，调节热板换上蒸汽电动阀开度，以满足热空调负荷。2．3、控制策略优化控制策略即每时每刻，冰蓄冷空调自控系统采用何种工况运行。控制策略优化即通过一些辅助措施（如户外温湿度传感器等），各时间段电价的不同，控制系统自动选择五种运行工况中的一种运行。用户根据自身对空调的要求，在满足空调负荷需求情况下，自控系统应根据气候条件变化作出逐时负荷预测，根据预测数据，自控系统及时改变运行策略和适当调整系统的供水温度及供回水温差。除在设计负荷情况下，采用设计的低温供水外，其余工况应适当调整供水温度，实现控制策略最优化，最大程度节省运行费用。宁波电业局峰谷电时间表初定如下：（如有调整，依据电业局公布为准）8:00~11:0011:00~13:0013:00~22:0022:00~第二天8:00峰电谷电峰电谷电控制策略优化如下：(1)、冬季：依据户外温湿度传感器，及用户确定供热要求，如当气温低于某一值时，采用供热工况运行；(2)、夏季：依据户外温湿度传感器、系统负荷的变化，及用户确定供冷要求，采用按设计的供冷工况模式运行，具体如下：8:00~11:00、13:00~22:0---在部分负荷时，采用融冰优先的制冷模式运行；若遇室外气温升高到某一温度值，蓄冰冷量不能满足全天的冷负荷需求时，自控系统转换为融冰优先的联合制冷模式运行；当系统在设计负荷情况下，采用设计既定制冷模式运行。自控系统依据户外温湿度和逐时负荷预测的变化，及时转换制冷模式；11:00~13:00---依据逐时负荷预测，若蓄冰冷量不能满足全天的冷负荷需求时，利用低谷电，以双工况空调主机空调工况下运行；若空调主机满负载运行仍无法满足系统冷负荷需求，可转换为以空调主机运行优先的联合制冷运行模式；22:00~第二天8:00---此时采用双工况空调主机制冰工况运行。该时间段内系统有空调冷负荷需求时，由基载制冷空调主机提供系统所需冷负荷。以上控制策略运作开始和结束时间，应根据电业局的峰谷电时段，以及用户对建筑物空调要求和实际负荷需求及时做出调整。3、结束语以上是根据图1系统流程图做出的基本的冰蓄冷空调自控系统，而不同类型建筑物，如商场、酒店、办公楼、医院、体育馆或是综合性建筑物，因其用途和负荷特点，配置的冰蓄冷空调系统也有所差异，自控系统应根据建筑物的不同要求而设计相应的运行方式和运行策略，而及时、合理的运行管理也是系统节能和降低费用的重要环节。总之，冰蓄冷空调自控系统合理应用，直接影响到整个系统的运行可靠性、稳定性和节能性，最终实现节省运行费用的目的。4、参考文献［1］冰蓄冷系统的评价方法刘芳北京太阳能研究所［2］中央空调节能系统设计指南（三）冰蓄冷系统特灵空调2008［3］智能楼宇技术设计与施工秦兆海周鑫华清华大学出版社北方交通大学出版社2003