随着十四五建筑节能和绿色建筑规划的发布，再结合国家2030碳达峰，2060碳中和的双碳战略，建筑节能的话题又一次回到了大众的视线。就目前建筑能耗来看，其中50-60%是由空调系统造成的，尤其是制冷空调，已成为建筑能耗的大头。可以理解为解决了空调制冷的能耗，能够在很大幅度上节约建筑总体耗能。

制冷空调的节能包含了制冷系统的操作调节，维护管理以及技术改造各个环节。结合常州行有嘉科技有限公司以往的空调暖通节能系统案例来看，在进行整体化的优化节能改造之后，耗能成本一般可以缩减20-30%左右，可谓是相当的客观。

一套优化节能的空调管控系统必然可以让制冷工作组始终处于高效运行状态，在满足环境和使用需求的前提下达到最大效能。能效提升的同时，还可以提高整体系统的安全性，减少零件磨损程度，降低维护和保养费用，延长使用寿命。因此，行有嘉数字能效平台的空调节能不仅能够对用户产生直接的经济收益，还具有多方的综合收益。除了对个体来说极具意义之外，从社会角度来看还可以实现节约资源，保护环境，减少碳排放，早日实现建筑零碳，助力国家碳中和战略。

冷机站可以采用常规BA管理系统软件进行控制，以自动或手动方式远程控制各设备的运行状况。在常规冷机/制冷压缩机能源管理系统中（例如常州行有嘉科技有限公司开发的数字能效平台），冷机站控制系统可将部分运行参数送往能源管理系统进行显示和集中管理。

通过冷机/制冷压缩机能源管理系统的管理，可以最大化地利用冷机站的现有设备；提高冷机站安全、自动、高效的运行水平；达到按用户侧的需要动态生产冷量的目的；实时收集冷机站运行数据；掌握系统设备维护信息；实现冷机站运行能耗较降低20％以上的节能目标。

为了实现冷机/制冷压缩机能源管理以及节能目标，行有嘉数字能效可以根据需求侧信息。辅助计算当前运行负荷水平和趋势。采用仿真手段动态模拟冷机站各部分的工作状况和性能，并在此基础上采用动态优化技术。在兼顾各种因素的同时，生成最安全、经济的冷机站运行方案。

 

一、系统工作

冷机站运行管理软件系统由两部分组成，常规BA系统和行有嘉数字能效平台。设备的开启、关停和水温的设定等信息先输八常规BA系统。再送到行有嘉数字能效平台，系统将这些信号与有关信息进行优化整合，生成高效的运行方案。

 

二、系统原理

影响冷机站工作的可变因素诸多，负荷、能源价格、蓄冷与释冷、设备性能等因素时刻影口向能源的消耗。只有在未来一个时间段内充分考虑这些因素的变化。才能保证冷机站在整个时间段内总的运行效率最优、成本最低。为此，行有嘉数字能效平台系统采用了动态优化系统技术。在动态优化系统中的优化引擎能够综合考虑各种时变因素，根据当前运行负荷厦变化趋势、设备的性能、能源的价格、用户节能要求、设备维护计划、系统的蓄冷等情况进行优化。从而获得初始运行方案。

数字能效平台的优化能力是由优化引擎和与其相密切配合的模拟仿真系统所实现的。

首先。能够求解复杂问题的优化引擎“设计”出初始运行方案（涉及2小时或更长时间段内各设备的启停和工作点)，送到具有自适应能力的模拟仿真系统。处理该方案下冷机系统的运行能耗、输出功率、水系统的温度和流量变化以厦末端的温度变化，然后根据计算结果“改进”初始方案。再送到仿真系统。周而复始。直至获得最佳运行方案。

仿真系统中的模型由静态模型和动态模型组成。前者主要描述设备在各种工况条件下稳定运行时的性能，后者主要描述各种因素与水温或室温变化率间的关系。冷冻水系统和建筑物本身也具有蓄热／冷效应(当制冷开始时，冷冻水水温逐渐降低、而建筑物各处的温度则以更缓慢的速度降低)，只用静态特性的模型技术是无法准确模拟和预测运行的情况。而全部采用动态模型会大大增加计算负担。采用静态为主，动态为辅的系统模型可以缓解这一矛盾。

无论是静态模型还是动态模型都是根据历史数据，采用统计方法建立的。由于主要设备(冷机、冷却塔、水泵等)的性能以及末端对制剞热的反应特性会随着时间、环境、和维护水平的不同而发生变化，而一成不变的模型不能反映这些变化并可能导致无效或不可靠的优化结果，所以仿真系统采用自适应机制缓解这一问题。它在空闲时将最新的运行数据加八训练样本(当数据集台过大时，最旧的训练数据将被剔除)然后重新建立相关模型。这种机制加上冷机和末端本身渐进式变化为主的特性。仿真系统中包台的模型能够对供应侧和需求侧的关键数据进行较高精度的模拟仿真。

 

冷机/制冷压缩机工作站工作在一个充满时变因素(负荷、能源价格、蓄冷与释冷、设备性能等)的环境中，只有充分考虑未来一个时间段内这些因素的变化才能保证冷机站在整个时间段内总的运行效率最优、威本最低。为此行有嘉数字能效系统采用了动态优化引擎(常用的动态优化方法包括二次规划、分支定界方法等)综合考虑各种时变因素从而获得最优运行方案。

冷热源控制系统主要由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、分水器、集水器、膨胀水箱、补水泵、水处理装置以及相应的阀门、各种冷水设备(如MAU空调、AHU空调、风机盘管等)组成；各设备通过管路连接起来，构成冷冻水系统和冷却水系统。

 

冷冻水系统:

a、定时控制：按照预先编排的时间程序控制系统启停；

b、根据冷冻水总管供、回水温度和回水流量，计算大楼实际冷或热负荷，进行机组台数控制，并控制相应的水泵；

c、根据控制器内部存储的机组累计运行时间，对机组进行时间均衡调节，系统的优先权设计：需要启动时，开启累计运行时间最短的机组；需要关闭时，关闭累计运行时间最长的机组；

d、按照正确顺序一次连锁启停设备；

启动：冷却水泵→冷冻水泵→冷却塔风机→冷水机组

停机：冷水机组→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机

e、根据空调水供、回水总管压差，PID调节旁通阀开度，保持集分水器供水压力稳定；

f、监测系统内各监测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时打印及故障报警。

 

冷却水系统：

a、现场控制柜监控：通过现场控制柜，控制器对循环泵进行启停控制，读取开关状态、故障报警、主备泵的切换等；读取一、二次管路上传感器采集的水温、水压力等参数；控制器按时间自动启停循环泵；

b、自动水温调节：控制器根据测量二次管路上的水温与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调节一次水进口调节阀的开度，使二次水温度保持在设定范围内；当二次管路水温高于设定值时，减小一次进水口调节阀开度，以减少热交换，从而降低水温。当二次管路水温低于设定值时，增大调节阀开度，增加热交换，从而提高二次水水温；自动调节使调节阀开度达到一个稳定值，减少水阀频繁开关所带来的电能损耗与阀门执行器的损耗；根据温差的大小控制循环泵开启的数量。

c、设备连锁控制：调节阀与循环泵连锁，当循环泵开启时调节阀自动启动PID调节，当循环泵停止时调节阀自动关闭。

d、维修指示：现场监控器记录设备的运行参数和累计运行时间，平衡设备使用率，提醒管理人员定期检修。

e、报警及数据记录：监控中心显示各个监控点回检状态；监控中心及时显示报警信息，包括时间；故障报警包括：循环泵故障报警和补水箱高、低液位报警

f、监测监视内容：循环泵手、自动状态、运行状态；换热器一次侧热水供回水温度、供水压力；

我们在考虑冷水机组配置时，应注意避免下列四种情况。

 1、要避免机组台数过少，台数过少存在的问题有：

(1) 负荷可靠性下降，一旦负荷高峰时机组出现故障，影响的比例就大；
(2) 负荷适应性差。因为综合性建筑中往往配置有娱乐场所等，其面积不大、冷负荷也不大，而娱乐场所又往往有提前和延长制冷要求，机组台数少，意味着单台制冷负荷大，一旦开启，负荷就不适应，对离心式机组，往往易发生喘振现象，所以选择离心机组，要满足20%～40%负荷时能适应最小冷负荷的需要。
(3) 机组台数过少，机组低负荷运行的概率高，由于机组在低负荷下运行的COP低，因而能耗会增高。

 

2、要避免机组台数过多，机组台数过多有如下缺点：

(1) 单机容量下降，机组COP下降，能耗高；
(2) 机组台数多，配置的循环水泵也多，水泵并联多，并联损耗高；
(3) 机组台数多，配置的循环水泵多，占用机房面积就大。
(4) 机组台数过多，也意味着可能出现故障点增多。

3、要避免不恰当的使用多机头机组(包括多机头风冷热泵或模块化风冷热泵、模块化冷水机组)。

4、要避免一味地采用等容量机组。采用等容量机组，机房布置也许会划一整齐，备品备件会少，但工程中往往有小负荷的不同使用功能的场所，如采用等容量机组，就容易造成负荷适应性差的缺点。