空调冷冻水系统控制

空调冷冻水系统控制

张红霞

摘要：通过某大厦空调冷冻水系统控制的介绍，表明只有在空调设计人员提供了准确的控制、测量
参数的基础下，才能实现冷水机组自动控制的目的，满足空调的设计要求。

Control of Refrigerating Water System for Air-Conditioning

Abstract: Through introducing the control of refrigerating water system for air-conditioning of a certain building, this paper demostrates that only when the designers of air-conditioning provide accurate controlling and measuring parameters, can the target of automatic control of cooling water unit be realized and design requirements for air-conditoning be satisfied.

Key words: air-conditioning system; refrigerating water system; cooling water unit; automatic control; controlling parameter

关键词：空调系统；冷冻水系统；冷水机组；自动控制；控制参数

随着楼宇设备自控系统的迅速发展，高层建筑空调冷水机组的群控设计已成为设备运行管理发展的必然趋势。由于该控制系统的设计属于跨专
业的设计，目前国内设计的程序为先设计好空调系统，再根据空调系统设计控制系统，因此，要求空调设计人员要熟悉自动控制器件，设计合理的空调测量仪器及调节设备，为冷冻水系统的自动控制提供准确的控制参数，使机组在满足空调运行要求的前提下，达到节能、高效，设备操作运行简单、方便的目的。现以某高层建筑的空调低区冷水系统控制为例加以说明。

1 冷水系统的基本控制的内容

冷水系统的基本控制要求包括以下内容：一是根据大厦的日程安排自动开关冷水机组；二是累计每台冷水机组运行时间，自动选择运行时间最
短的机组启动，使每台机组运行时间基本相等，延长机组的寿命；三是根据使用冷量负荷计算对冷水机组进行台数控制。
监控的基本内容见表1。图1、图2 表示冷冻水、冷却水系统的控制点。

表1 冷冻水,冷却水系统监控基本内容

监控设备及参数	监控内容
冷水机组	程序开关控制、运行状态、故障状态、手自动状态监测
冷冻水泵	程序开关控制、运行状态、故障状态、手自动状态监测
冷冻水温度	单台冷冻水供回水温度监测；冷冻水总供回水温度测测量
冷冻水流量	冷冻系统回水流量
冷冻水压差	冷冻系统压差测量，控制
冷却水泵	程序开关控制、运行状态、故障状态、手自动状态监测
冷却塔	程序开关控制、运行状态、故障状态、手自动状态监测 供水温度、旁通分流阀状态

2 冷水机组的群控

2.1 单台冷水机组的启动次序

其一，当单台冷水机组启动命令发出时，立即启动相应冷却塔系统开关；其二，延时15s，启动相应的冷却水泵；其三，再延时1min，启动相应冷
冻水泵；其四，再延时3min，启动相应冷水机组。

2.2 单台冷水机组的停止次序

其一，当单台冷水机组停机命令发出时，立即停冷水机组；其二，对于离心机组和螺杆机组，冷水机组停机后，延时15min，停冷冻水泵、冷却水
泵和相应的冷却塔系统；其三，对于吸收式溴化锂机组，当设备运行状态消失后，延时15min，停冷冻水泵、冷却水泵和相应的冷却塔系统。

2.3 冷冻水系统压差旁通控制

由于整个冷冻水供水系统是一个变水量系统，因此必须在供、回水干管上设旁通电动阀，以稳定供、回水压力差。根据分、集水器上测量的供回
水压差，由压差控制器根据供回水干管上的压差信号控制旁通电动水阀的开启，使供回水压差保持在0.12MPa，保持每台冷水机组的水流量基本恒
定。该旁通控制阀选用线性调节阀。

2.4 冷水机组启动运行的模式

设计根据新风温度决定白天冷水机组运行模式，见表2。

表2 冷水机组启动运行模式

新风温度(t ℃)	模式	开机次序
t>34	1	AR-AR-CC-CC-SC-SC
30<t≤34	2	AR-CC-CC-SC-SC
25<t≤30	3	CC-CC-SC-SC
15<t≤25	4	CC-SC-SC
t≤15	5	SC-SC

注:AR为吸收式溴化锂机,CC为离心机,SC为螺杆机.

上述启动模式，均已实现，运行良好。

2.5 根据冷负荷对冷水机组进行台数控制

原设计根据分、集水器上的供回水温差及回水流量计算出系统冷负荷：

Q=C×L×(T₂-T₁)

式中：Q———计算冷负荷；
          L———流量，L=L₁+L₂+L₃；
          T₂———回水温度；
          T₁———供水温度；
          C———水比热。
第一台冷水机组启动60min后，冷水机组出水温度基本达稳定温度，系统再启动负荷控制。每30min 把计算出的实际冷负荷与当前运行机组的额定冷量比较，当实际负荷小于当前机组的额定总负荷一定量时，减少相应的机组运行；当实际负荷大于当前机组的额定总负荷一定量时，增加相应的机组运行。实际运行中发现，机组根本无法实现根据实际冷负荷调整冷水机组的台数控制。例如，实际情况开启冷水机组的冷量负荷远不能满足空调末端需要，此时，冷冻水温由于制冷负荷的不足而水温升高，冷水机组出水温度超过设定值，冷水与风机盘管内空气的热交换效率不断下降，供回水温差却减小，供水流量未发生变化，而计算出的冷负荷却减小。这显然非真实所需的冷负荷。实际运行中发现，分水器的水温达16℃，集水器的水温为16.3℃，而冷却量计算的负荷却很小，不需增加冷水机组的台数。显然这种计算冷负荷的方法忽视了末端风机盘管的空气与水热交换效率的条件，因此，上述计算方法不合理。笔者认为，应以冷水机组额定出水温度为冷源的初始温度，冷冻水的回水温度实际测量，如图3所示冷冻水部分的控制参数设定。



冷负荷的计算，根据回水流量L₁,L₂,L₃，按冷水机组额定出水温度作为供水温度T_n1，每路回水温度T_n2，按照公式Q_n=C×L_n×(T_n2-T_n1)，总冷负荷Q=Q₁+Q₂+Q₃进行计算，这样计算的冷量与机组的额定冷量加以比较，以此决定增加或减少冷水机组的台数。这样计算的结果接近实际运行。
冷水机组冷负荷台数控制见表3。
2.6 冷却塔的控制

其一，当单台冷水机组系统启动命令发出时，立刻启动相应冷却塔系统开关；
其二，当单台冷水机组系统停机命令发出时，立刻停止相应冷却塔系统开关；
其三，当相应的冷却塔系统启动3min后，出水温度大于35℃时，发出冷却塔系统的报警信号，关闭冷水机组;
其四，当冷却塔系统的出水温度大于26℃，启动该冷却塔的温度开关；当冷却塔系统的出水温度小于23℃时，关闭该冷却塔的温度开关。

表3 冷水机组冷负荷台数控制

负荷范围(kW)	AR开启台数	CC开启台数	SC开启台数
100≤负荷≤300	0	0	1
300＜负荷≤600	0	0	2
600＜负荷≤1500	0	1	0
1500＜负荷≤3000	0	2	0
3000＜负荷≤6000	1	2	0
6000＜负荷	2	2	0

注:SC机组额定制冷量为351.6kW; CC机组额定制冷量为1758kW; AR机组额定制冷量为3516kW. 

其五，当且仅当冷却塔的系统开关和温度开关都为“ON”时，才启动冷却塔；否则关闭该冷却塔。
实际运行过程发现，在冬季或室外温度小于15℃的情况下，冷却塔启动频繁。冬季观察发现，1min-2min启动、停止一次，为此，SC冷却塔电机被烧坏一次。后冬季重新调整为冷却塔系统的出水温度大于30℃，启动该冷却塔的温度开关。冷却塔的启停间隔可降到10min。
其六，根据冷却塔的出水温度与""S比较，通过控制冷却塔旁通阀的开度，使冷却塔的出水温度不至低于19℃（螺杆机运行，冷却水温要求≥19℃）。

2.7 冷水系统的设备连锁

该冷水机组为YORK机组，自身带有一套电脑自控设备，负责该机组的安全运行，一旦冷却水、冷冻水系统的任一设备出现故障，均会自动停机。

2.8 对冷水机组进行等时间控制

其一，累计每台机组的运行时间；
其二，同类机组开机时，先开运行时间最短的机组，再开运行时间长的机组，关机时则相反，使同类机组的开机时间基本相等。

总之，根据空调冷冻水系统冷量负荷实现冷水机组群控的要求，对空调系统的设计提出了更高的要求，测量和控制系统也较温度控制、压差控制更为复杂、精确。今后，希望各位同仁在这方面有更多的信息交流。