隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，商用建筑、工業(yè)建筑大量興建，其內(nèi)部普遍采用中央空調(diào)同一制冷供熱，但由于缺乏合理有效的統(tǒng)一管理與控制，普遍存在著高能耗的問題，一般中央空調(diào)能耗約占整個(gè)建筑總能耗的50％左右，對(duì)于商場(chǎng)和綜合大樓可能要高達(dá)60％以上，因此節(jié)約中央空調(diào)能耗是刻不容緩的。中央空調(diào)制冷系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)力中心，對(duì)維持空調(diào)系統(tǒng)的舒適性，可靠性，穩(wěn)定性有著極其重要的作用，對(duì)它進(jìn)行合理有效的優(yōu)化控制，既能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，也能實(shí)現(xiàn)能源的合理分配，獲得可觀的節(jié)能效果。
       在百吉福（天津）食品有限公司生產(chǎn)車間建設(shè)項(xiàng)目中，KMC樓宇自控系統(tǒng)對(duì)中央空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行了有效的監(jiān)控管理，創(chuàng)造了一個(gè)高效率，高質(zhì)量，高穩(wěn)定性的水系統(tǒng)，為空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)提供了良好的冷量支持。通過先進(jìn)的樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)，精確的控制、簡(jiǎn)潔友好的管理軟件和先進(jìn)的節(jié)能優(yōu)化程序，使該空調(diào)制冷系統(tǒng)完全滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)按時(shí)按需分配能量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

工程概況
       百吉福（天津）食品有限公司位于天津開發(fā)區(qū)，占地面積23366m2，廠房?jī)?nèi)部用于食品生產(chǎn)制造與臨時(shí)存儲(chǔ)，車間內(nèi)的平均溫度要求在23℃，比普通建筑環(huán)境更加苛刻，樓控系統(tǒng)除了需要滿足一般性的監(jiān)測(cè)與控制以及遠(yuǎn)程控制功能之外還要解決較高的冷量的需求與系統(tǒng)節(jié)能的矛盾，這也是系統(tǒng)控制的關(guān)鍵。
       冷凍系統(tǒng)分為冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)，冷卻塔冷機(jī)水泵流量相互對(duì)應(yīng)，冷凍水系統(tǒng)包括分集水器，冷凍水泵，及相關(guān)管路和閥門，系統(tǒng)要控制冷凍水系統(tǒng)及時(shí)將7℃冷凍水輸送至各末端設(shè)備，并且要維持一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)壓力，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔，冷卻水泵，制冷機(jī)的冷凝器部分以及相關(guān)管路和閥門，通過自控系統(tǒng)的控制，該部分具有將冷機(jī)冷凝器釋放的熱量即負(fù)擔(dān)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷產(chǎn)生的熱量及時(shí)釋放到大氣中的功能，應(yīng)使冷凝器進(jìn)水溫度在32℃，保證冷機(jī)保證冷凝器散熱效果。

冷凍水系統(tǒng)自動(dòng)控制

系統(tǒng)流程

       如圖所示冷機(jī)輸出7℃冷凍水，由冷凍水泵驅(qū)動(dòng)水系統(tǒng)循環(huán)，將冷凍水源源不斷送至空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管等末端設(shè)備，在末端表冷器進(jìn)行熱交換后，風(fēng)系統(tǒng)將冷量輸送至各個(gè)功能區(qū)域，冷凍水帶走風(fēng)系統(tǒng)的熱量，溫度升高至大約12℃，并經(jīng)回水管流回制冷機(jī)，再次被降溫至7℃，周而復(fù)始。在此期間，分集水器的旁通閥啟著穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用，有一部分盈余的冷凍水從旁通管路里直接流回冷機(jī)，而不經(jīng)過末端，這樣既能保證壓力穩(wěn)定又能滿足冷機(jī)的額定流量，保證冷機(jī)正常運(yùn)行。

控制功能

1．水泵控制
       水泵是維持系統(tǒng)流量的設(shè)備，是冷機(jī)正常運(yùn)行的前提，系統(tǒng)設(shè)有備用泵，但只是數(shù)量上盈余一臺(tái)，不規(guī)定某一臺(tái)泵為備用，為保證每個(gè)設(shè)備的使用壽命相同，采用優(yōu)化控制策略，當(dāng)需要開啟一臺(tái)水泵時(shí)先調(diào)用設(shè)備運(yùn)行記錄，查找運(yùn)行時(shí)間最短的一個(gè)泵開啟，如果所有泵的運(yùn)行時(shí)間大致相同則比較啟停次數(shù)，開啟啟停次數(shù)最少的一臺(tái)，這樣可使設(shè)備的使用壽命大致相同，延長(zhǎng)整套系統(tǒng)使用壽命。
2．壓差控制
       維持系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的性能有重要意義，當(dāng)供水壓力穩(wěn)定時(shí)，末端調(diào)節(jié)供冷量的穩(wěn)定性也大大提高，室內(nèi)溫濕度更容易維持。本系統(tǒng)分集水器之間各設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，設(shè)置壓力傳感器檢測(cè)供回水壓差，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥維持系統(tǒng)供回水壓差穩(wěn)定于2.5公斤，當(dāng)末端需求減小時(shí)，末端閥門逐漸關(guān)小，由于流量不變系統(tǒng)壓差增大，依靠PID算法，自動(dòng)增大閥門開度穩(wěn)定壓差，反之關(guān)小旁通電動(dòng)閥，當(dāng)閥門全開系統(tǒng)壓差仍然過高時(shí)，強(qiáng)行停止部分冷水機(jī)組和相應(yīng)的水泵，使系統(tǒng)壓差降低，在滿足設(shè)計(jì)壓差的基礎(chǔ)上保護(hù)設(shè)備在允許的壓力范圍內(nèi)運(yùn)行，盡量延長(zhǎng)使用壽命。

冷卻水系統(tǒng)自動(dòng)控制

系統(tǒng)流程

       如圖所示，如圖所示冷卻水流經(jīng)冷凍機(jī)冷凝器吸收冷機(jī)釋放的熱量溫度大約升至38℃，在冷卻泵的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)冷卻水管輸送至冷塔，在冷塔內(nèi)與大氣進(jìn)行熱交換，溫度降至32℃，經(jīng)冷卻水管流回冷機(jī)冷凝器，循環(huán)往復(fù)，及時(shí)地將熱量散發(fā)到室外，保證冷機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

控制功能

1．溫度控制
       冷卻水的進(jìn)水溫度對(duì)冷機(jī)穩(wěn)定高效運(yùn)行有著決定性作用。溫度過高導(dǎo)致冷凝器散熱效率降低，從而影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率。溫度過低，容易導(dǎo)致冷機(jī)結(jié)霜，所以一定要將溫度控制在額定范圍內(nèi)。本系統(tǒng)在冷機(jī)冷凝器進(jìn)水管上安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)水溫度，當(dāng)進(jìn)水溫度比設(shè)定值32℃高出1℃時(shí)，開啟一臺(tái)冷塔，此時(shí)在冷塔的作用下冷卻水溫度會(huì)逐漸下降，當(dāng)溫度下降至31℃時(shí)，關(guān)閉一臺(tái)冷塔，實(shí)現(xiàn)按時(shí)按需分配能量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2．水泵控制
       依舊按照冷凍水泵控制策略進(jìn)行優(yōu)化控制。

系統(tǒng)整體節(jié)能優(yōu)化
       由于系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)都是按照最惡劣的情況設(shè)計(jì)的，實(shí)際運(yùn)行中大多數(shù)情況并不需要設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)這一特點(diǎn)，控制系統(tǒng)在冷凍供回水管路上安裝了溫度傳感器，流量傳感器，檢測(cè)相關(guān)信號(hào)并根據(jù)公式 ： 
       Q=C×(T1－T2)×F
       實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)負(fù)荷。其中C是說的比熱，T2是回水溫度，T1是供水溫度，F(xiàn)為需要供水流量。

系統(tǒng)啟動(dòng)控制順序如下：

       開啟冷卻塔碟閥，開冷塔，開冷卻水碟閥，開冷卻水泵，開啟冷凍水碟閥，開冷凍水泵，開冷水機(jī)組，停止的順序正好相反。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)現(xiàn)根據(jù)啟動(dòng)順序分別開啟一臺(tái)冷塔兩臺(tái)水泵，一臺(tái)冷機(jī)，此時(shí)可根據(jù)負(fù)荷計(jì)算公式得出實(shí)際需要冷量，如果系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到一臺(tái)冷機(jī)的90％則打開第二臺(tái)冷機(jī)，隨著環(huán)境的變化，當(dāng)冷量需要不足每臺(tái)機(jī)組的50％，關(guān)閉一臺(tái)冷機(jī)。通過符合控制實(shí)現(xiàn)了能量的按需分配，如果系統(tǒng)平均應(yīng)對(duì)80％的負(fù)荷輸出量，則節(jié)能20％，對(duì)于冷凍系統(tǒng)這樣高耗電量的系統(tǒng)，節(jié)能效果十分可觀。
       系統(tǒng)同時(shí)也能按照時(shí)間分配能量，工作人員結(jié)合建筑物的使用情況，工作人員的作息時(shí)間等數(shù)據(jù)通過時(shí)間表設(shè)定系統(tǒng)適時(shí)的開啟與關(guān)閉，方便地實(shí)施系統(tǒng)的使用及管理制度，避免了能源的浪費(fèi)。

結(jié)語
       樓宇自控系統(tǒng)是建筑物的靈魂，一個(gè)完美地自控系統(tǒng)不僅能夠精確準(zhǔn)確地使機(jī)電設(shè)備發(fā)揮應(yīng)有的功能，還可以延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，最大限度實(shí)現(xiàn)節(jié)能，推廣前景十分廣闊。