弱電乾貨——群控方案

1。工程及系統概況

控制架構圖

群控系統控制架構圖

1。1系統框架

群控系統由三層網路構成：管理層、控制層以及裝置層。

管理層

集中管理系統的伺服器或工作站

網路介面

該系統軟體功能豐富、使用方便，有良好的相容性、擴充套件性和開放性。

控制層

每個機房現場控制系統

現場控制網路

現場控制器

現場控制器位於相關裝置控制櫃內。整個控制系統為完全的分散式控制，即使網路出現故障，現場控制器仍能獨立工作，具有集中管理，分散控制，資訊共享等優點。

裝置層

機房主要裝置

機房內的冷熱源及輔助裝置

裝置層為冷熱源裝置，一般為冷凍機等。

1。2設計依據

為了保證系統既能適應當今網路技術的發展，又具有極高的可靠性，系統設計以及裝置製造遵從以下設計依據、規範和標準

招標圖紙

招標招標檔案

中國工程標準化委員會標準

民用建築電氣設計規範 JGJ16-2016

建築節能工程施工質量驗收規範 GB 50411-2014

採暖通風與空氣調節設計規範 GB 50019-2015

智慧建築設計標準 GB/ 50314-2015

建築設計防火規範 GB50016—2014

資訊科技開放系統互連通用高層安全 GBT18237。4-2003

低壓成套開關裝置和控制裝置 GB/T7251。1-2013

低壓開關裝置和控制裝置 GB 14048。1-2008

中央空調水系統節能控制裝置技術規範 GB/T 26759-2011

公共建築節能設計標準 GB 50189-2015

2。集控功能設計

2。1冷水機房製冷系統的預冷啟動

在大樓的空調末端可能會提前執行，但經過整晚長時間的停運水管水的溫度升高，需要提前對水管中的水進行預冷，將水的熱量散發掉。此時群控系統會將1臺冷凍水泵作為迴圈水泵，水泵的頻率由最不利末端壓差進行控制，如大部分末端還未執行時，也可人為切成按照幹管壓差進行控制。之後群控系統會將設定為“預冷使用”的機組作為即將投入執行的機組，啟動與其相關的輔設（電動閥、冷卻泵、冷卻塔），輔設狀態正確反饋後啟動“預冷使用”冷水機組進行系統的預冷，預冷時的冷凍水溫度由冷水機組預設的溫度值進行自動控制。如果選定的機組無法投入執行（故障、手自動、通訊故障等），則投入後續機組。後續機組投入時控制程式會選定處於停止狀態，可以啟動，且執行時間或執行次數相對較少，並且冷量相近的機組作為即將投入執行的機組。在達到正常執行時間後，系統會進入正常加減載邏輯。

2。2冷水機房製冷系統的餘冷利用

正常情況下大樓下班時間負荷可能不是很大，同時水管中的冷凍水溫度可能還很低，此時可以用較少的機組去對應負荷，充分利用水管中的餘冷。當群控系統到達設定的“餘冷利用”時間後，群控系統會限定系統只執行選定的機組臺數（可設定）或以下的機組，或是啟動選定的“餘冷利用”機組，逐步停止其他所有機組的執行。當有多臺“餘冷利用”的機組執行時，冷凍水溫度由群控系統控制，只減機組臺數不加機組臺數；當僅有一臺“餘冷利用”的機組執行時，冷凍水溫度由冷水機組預設的溫度值進行自動控制。如果選定的機組無法投入執行（故障、手自動、通訊故障等），則投入備選機組，備選機組投入時控制程式會選定處於停止狀態、可以啟動、且執行時間或執行次數相對較少，並且冷量相近的機組作為即將投入執行的機組。

預冷啟動和餘冷利用示意圖：

以某辦公樓為例

2。3機組的加減機判斷

群控系統根據預設的負荷區間自動匹配適當的機組臺數組合，組合內加減的機臺數由冷凍水供水溫度值、溫度趨勢、時間因素、溫度偏差值及已執行機組的負荷率確定。增加機組臺數時，首先滿足冷凍水溫度高於設定的溫度偏差值（常規0。5度），溫度保持上升趨勢一定時間（常規10分鐘），當前已執行機組負荷率達到最佳點（常規95%左右）此時增加一臺機組及相關輔設投入到執行序列中；減少機組臺數時，首先滿足冷凍水溫度低於設定的溫度偏差值（常規0。5度），溫度保持下降趨勢一定時間（常規10分鐘），減少一臺機組後執行的機組仍可滿足負荷需求（如5臺同冷量機組負荷率在75%時，可減少一臺，負荷率在80%時不能減少臺數）時減少一臺機組。加減機組臺數會結合冷水機組的COP效能及對當前建築負荷值的讀取進行綜合控制。針對小的變頻機組及小的定頻機組是否加入到主要是結合兩種機組在不同冷卻水溫度下的表現作出的配對序列。配對執行的序列依據對冷卻水回水溫度的判斷，CSM會自動計算當前最佳的機組運行臺數組合，結合對機組執行延續性的考慮，對機組進行加減機的控制。

2。4冷水機組及附屬裝置的聯動

第一臺機組啟動

在系統啟動第一臺機組時，首先開啟冷凍水側閥門；在確認閥門開啟後，啟動冷凍水泵，並透過冷凍水流量感測器（或機組冷凍側壓差）確認冷凍水流量大於機組所需最小流量；之後開啟冷卻水側閥門；開啟對應冷卻塔進出水側閥門；在確認兩處閥門都開啟後，啟動冷卻水泵；之後在進行一定時間的延時確認後（可設定），啟動機組。

後續機組啟動

在啟動後續機組時，首先透過冷凍水流量感測器（或機組冷凍側壓差）確認冷凍水流量大於機組所需最小流量，然後開啟冷凍水側閥門；之後啟動冷卻水泵；在確認冷卻水泵啟動後，開啟冷卻水側閥門；開啟對應冷卻塔進出水側閥門；之後在進行一定時間的延時確認後（可設定），啟動機組。

最後一臺機組停止

在系統停止第一臺機組時，首先停止機組；在機組停止後立刻停止所有冷卻塔風機的執行；在機組停止後進行一定時間延時（保證機組高低壓正常回復）後，停止所有冷凍水泵及冷卻水泵；在確認冷凍水泵與冷卻水泵停止後，關閉冷凍側閥門；關閉冷卻側閥門；關閉冷卻塔閥門。

有其他機組執行時的機組停止

在系統中還有其他機組在執行時，系統停止機組時，首先停止機組；在機組停止後進行一定時間延時（保證機組高低壓正常回復）後，關閉冷凍側閥門，冷卻側閥門，對應冷卻塔閥門，並停止對應冷卻塔風機的執行；在確認冷卻側閥門關閉後，停止對應冷卻水泵。對冷凍水泵不做處理。

2。5冷卻水塔控制

冷卻塔原則上是依據室外溼球溫度和出水溫度值調節冷卻塔風機臺數，保證儘量低的冷卻水出水溫度。這樣有助於以提高水冷冷水機組的效率，從而提高整個系統的SCOP。

冷卻塔出水溫度設定值為室外溼球溫度加上一定的接近溫差（冷幅高）。

Tcwt=Twtb+ΔTapp

同時冷卻塔出水溫度設定值也不應小於機組高效區間允許的最小設定值，一般為20度。

以上海地區某辦公樓為例

在高溫季節（室外溫度大於設定值）時，冷卻塔臺數控制策略可以考慮N+1臺與冷水機組臺數作對應。

對於雙速風機先是逐臺順序開啟所有風機的低速檔，然後再逐臺順序開啟所有風機的高速檔，停止時是先順序停止所有高速檔，再順序停止低速檔。

冷卻塔控制邏輯圖

2。6冷卻泵

4臺大的冷卻泵和3臺小的冷卻泵分別與對應的水冷冷水機組做一對一聯動控制，包括備用泵在內的每臺冷卻泵輪換啟停，每臺冷卻泵的執行時間或執行次數相同，保證每臺冷卻水泵相同的使用壽命。當選定的或執行的某臺冷卻水泵出現故障時自動切入待執行的備用泵，同時發出報警提醒。

2。7冷凍泵

所有冷凍泵統籌考慮，不與冷水機組作對應控制。包括備用泵在內的每臺冷凍泵輪換啟停，每臺冷凍泵的執行時間或執行次數相同，保證每臺冷凍水泵相同的使用壽命。當選定的或執行的某臺冷凍水泵出現故障時自動切入待執行的備用泵，同時發出報警提醒。

冷凍水泵的頻率依照最不利端壓差的設定值進行PID控制載入或降載，同時在建築樓層進行檢修或維護時，可以切換成按照幹管壓差設定值進行PID控制。PID設定中還要包括流量變化率的限制值，一般機組要求流量變化率不超過額定流量的30%每分鐘。群控系統根據冷凍水泵選型時的效率曲線及執行中實際的效率曲線保持冷凍水泵高效執行。

最不利端控制壓差示例

幹管壓差控制示例

當冷凍泵達到載入水泵頻率時（載入水泵頻率點可設定），則啟動下一臺水泵；當水泵啟動後，所有水泵頻率慢慢達到一致，然後同步增減載，滿足負荷需求；當所有水泵頻率減小到最低頻率設定點後，開始延時，當延時後壓差仍未達到設定值，則停止一臺水泵。系統會監控當前冷凍水流量，當發現系統總流量小於正在執行機組的最小流量之和時，水泵不再進行減載。冷凍水泵的控制主要原則是低頻多泵，水泵初始執行階段可依據水泵選型時確定的高效區間控制，在後續除錯或執行過程中可根據現場實測情況對冷凍水泵的高效區間進行再設定並進行控制。由於影響冷凍水泵的效率的因素很多，如揚程、流量、水系統中的管阻、負荷特性等等，考慮到受控裝置的特點及目前尚無成熟可靠的針對性的策略，群控系統可依據大的原則對冷凍水泵進行變頻控制，即在保證負荷需求的前提下儘量讓冷凍水泵執行部分負荷區間（允許的最低頻以上執行）。