隨著十四五建筑節(jié)能和綠色建筑規(guī)劃的發(fā)布，再結合國家2030碳達峰，2060碳中和的雙碳戰(zhàn)略，建筑節(jié)能的話題又一次回到了大眾的視線。就目前建筑能耗來看，其中50-60%是由空調(diào)系統(tǒng)造成的，尤其是制冷空調(diào)，已成為建筑能耗的大頭?？梢岳斫鉃榻鉀Q了空調(diào)制冷的能耗，能夠在很大幅度上節(jié)約建筑總體耗能。

制冷空調(diào)的節(jié)能包含了制冷系統(tǒng)的操作調(diào)節(jié)，維護管理以及技術改造各個環(huán)節(jié)。結合常州行有嘉科技有限公司以往的空調(diào)暖通節(jié)能系統(tǒng)案例來看，在進行整體化的優(yōu)化節(jié)能改造之后，耗能成本一般可以縮減20-30%左右，可謂是相當?shù)目陀^。

一套優(yōu)化節(jié)能的空調(diào)管控系統(tǒng)必然可以讓制冷工作組始終處于高效運行狀態(tài)，在滿足環(huán)境和使用需求的前提下達到最大效能。能效提升的同時，還可以提高整體系統(tǒng)的安全性，減少零件磨損程度，降低維護和保養(yǎng)費用，延長使用壽命。因此，行有嘉數(shù)字能效平臺的空調(diào)節(jié)能不僅能夠?qū)τ脩舢a(chǎn)生直接的經(jīng)濟收益，還具有多方的綜合收益。除了對個體來說極具意義之外，從社會角度來看還可以實現(xiàn)節(jié)約資源，保護環(huán)境，減少碳排放，早日實現(xiàn)建筑零碳，助力國家碳中和戰(zhàn)略。

冷機站可以采用常規(guī)BA管理系統(tǒng)軟件進行控制，以自動或手動方式遠程控制各設備的運行狀況。在常規(guī)冷機/制冷壓縮機能源管理系統(tǒng)中（例如常州行有嘉科技有限公司開發(fā)的數(shù)字能效平臺），冷機站控制系統(tǒng)可將部分運行參數(shù)送往能源管理系統(tǒng)進行顯示和集中管理。

通過冷機/制冷壓縮機能源管理系統(tǒng)的管理，可以最大化地利用冷機站的現(xiàn)有設備；提高冷機站安全、自動、高效的運行水平；達到按用戶側(cè)的需要動態(tài)生產(chǎn)冷量的目的；實時收集冷機站運行數(shù)據(jù)；掌握系統(tǒng)設備維護信息；實現(xiàn)冷機站運行能耗較降低20％以上的節(jié)能目標。

為了實現(xiàn)冷機/制冷壓縮機能源管理以及節(jié)能目標，行有嘉數(shù)字能效可以根據(jù)需求側(cè)信息。輔助計算當前運行負荷水平和趨勢。采用仿真手段動態(tài)模擬冷機站各部分的工作狀況和性能，并在此基礎上采用動態(tài)優(yōu)化技術。在兼顧各種因素的同時，生成最安全、經(jīng)濟的冷機站運行方案。

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一、系統(tǒng)工作

冷機站運行管理軟件系統(tǒng)由兩部分組成，常規(guī)BA系統(tǒng)和行有嘉數(shù)字能效平臺。設備的開啟、關停和水溫的設定等信息先輸八常規(guī)BA系統(tǒng)。再送到行有嘉數(shù)字能效平臺，系統(tǒng)將這些信號與有關信息進行優(yōu)化整合，生成高效的運行方案。

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二、系統(tǒng)原理

影響冷機站工作的可變因素諸多，負荷、能源價格、蓄冷與釋冷、設備性能等因素時刻影口向能源的消耗。只有在未來一個時間段內(nèi)充分考慮這些因素的變化。才能保證冷機站在整個時間段內(nèi)總的運行效率最優(yōu)、成本最低。為此，行有嘉數(shù)字能效平臺系統(tǒng)采用了動態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)技術。在動態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)中的優(yōu)化引擎能夠綜合考慮各種時變因素，根據(jù)當前運行負荷廈變化趨勢、設備的性能、能源的價格、用戶節(jié)能要求、設備維護計劃、系統(tǒng)的蓄冷等情況進行優(yōu)化。從而獲得初始運行方案。

數(shù)字能效平臺的優(yōu)化能力是由優(yōu)化引擎和與其相密切配合的模擬仿真系統(tǒng)所實現(xiàn)的。

首先。能夠求解復雜問題的優(yōu)化引擎“設計”出初始運行方案（涉及2小時或更長時間段內(nèi)各設備的啟停和工作點)，送到具有自適應能力的模擬仿真系統(tǒng)。處理該方案下冷機系統(tǒng)的運行能耗、輸出功率、水系統(tǒng)的溫度和流量變化以廈末端的溫度變化，然后根據(jù)計算結果“改進”初始方案。再送到仿真系統(tǒng)。周而復始。直至獲得最佳運行方案。

仿真系統(tǒng)中的模型由靜態(tài)模型和動態(tài)模型組成。前者主要描述設備在各種工況條件下穩(wěn)定運行時的性能，后者主要描述各種因素與水溫或室溫變化率間的關系。冷凍水系統(tǒng)和建筑物本身也具有蓄熱／冷效應(當制冷開始時，冷凍水水溫逐漸降低、而建筑物各處的溫度則以更緩慢的速度降低)，只用靜態(tài)特性的模型技術是無法準確模擬和預測運行的情況。而全部采用動態(tài)模型會大大增加計算負擔。采用靜態(tài)為主，動態(tài)為輔的系統(tǒng)模型可以緩解這一矛盾。

無論是靜態(tài)模型還是動態(tài)模型都是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計方法建立的。由于主要設備(冷機、冷卻塔、水泵等)的性能以及末端對制剞熱的反應特性會隨著時間、環(huán)境、和維護水平的不同而發(fā)生變化，而一成不變的模型不能反映這些變化并可能導致無效或不可靠的優(yōu)化結果，所以仿真系統(tǒng)采用自適應機制緩解這一問題。它在空閑時將最新的運行數(shù)據(jù)加八訓練樣本(當數(shù)據(jù)集臺過大時，最舊的訓練數(shù)據(jù)將被剔除)然后重新建立相關模型。這種機制加上冷機和末端本身漸進式變化為主的特性。仿真系統(tǒng)中包臺的模型能夠?qū)獋?cè)和需求側(cè)的關鍵數(shù)據(jù)進行較高精度的模擬仿真。

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冷機/制冷壓縮機工作站工作在一個充滿時變因素(負荷、能源價格、蓄冷與釋冷、設備性能等)的環(huán)境中，只有充分考慮未來一個時間段內(nèi)這些因素的變化才能保證冷機站在整個時間段內(nèi)總的運行效率最優(yōu)、威本最低。為此行有嘉數(shù)字能效系統(tǒng)采用了動態(tài)優(yōu)化引擎(常用的動態(tài)優(yōu)化方法包括二次規(guī)劃、分支定界方法等)綜合考慮各種時變因素從而獲得最優(yōu)運行方案。

冷熱源控制系統(tǒng)主要由冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、分水器、集水器、膨脹水箱、補水泵、水處理裝置以及相應的閥門、各種冷水設備(如MAU空調(diào)、AHU空調(diào)、風機盤管等)組成；各設備通過管路連接起來，構成冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)。

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冷凍水系統(tǒng):

a、定時控制：按照預先編排的時間程序控制系統(tǒng)啟停；

b、根據(jù)冷凍水總管供、回水溫度和回水流量，計算大樓實際冷或熱負荷，進行機組臺數(shù)控制，并控制相應的水泵；

c、根據(jù)控制器內(nèi)部存儲的機組累計運行時間，對機組進行時間均衡調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的優(yōu)先權設計：需要啟動時，開啟累計運行時間最短的機組；需要關閉時，關閉累計運行時間最長的機組；

d、按照正確順序一次連鎖啟停設備；

啟動：冷卻水泵→冷凍水泵→冷卻塔風機→冷水機組

停機：冷水機組→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風機

e、根據(jù)空調(diào)水供、回水總管壓差，PID調(diào)節(jié)旁通閥開度，保持集分水器供水壓力穩(wěn)定；

f、監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)各監(jiān)測點的溫度、壓力、流量等參數(shù)，自動顯示，定時打印及故障報警。

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冷卻水系統(tǒng)：

a、現(xiàn)場控制柜監(jiān)控：通過現(xiàn)場控制柜，控制器對循環(huán)泵進行啟?？刂?，讀取開關狀態(tài)、故障報警、主備泵的切換等；讀取一、二次管路上傳感器采集的水溫、水壓力等參數(shù)；控制器按時間自動啟停循環(huán)泵；

b、自動水溫調(diào)節(jié)：控制器根據(jù)測量二次管路上的水溫與設定值的偏差，以PID（比例積分微分）方式調(diào)節(jié)一次水進口調(diào)節(jié)閥的開度，使二次水溫度保持在設定范圍內(nèi)；當二次管路水溫高于設定值時，減小一次進水口調(diào)節(jié)閥開度，以減少熱交換，從而降低水溫。當二次管路水溫低于設定值時，增大調(diào)節(jié)閥開度，增加熱交換，從而提高二次水水溫；自動調(diào)節(jié)使調(diào)節(jié)閥開度達到一個穩(wěn)定值，減少水閥頻繁開關所帶來的電能損耗與閥門執(zhí)行器的損耗；根據(jù)溫差的大小控制循環(huán)泵開啟的數(shù)量。

c、設備連鎖控制：調(diào)節(jié)閥與循環(huán)泵連鎖，當循環(huán)泵開啟時調(diào)節(jié)閥自動啟動PID調(diào)節(jié)，當循環(huán)泵停止時調(diào)節(jié)閥自動關閉。

d、維修指示：現(xiàn)場監(jiān)控器記錄設備的運行參數(shù)和累計運行時間，平衡設備使用率，提醒管理人員定期檢修。

e、報警及數(shù)據(jù)記錄：監(jiān)控中心顯示各個監(jiān)控點回檢狀態(tài)；監(jiān)控中心及時顯示報警信息，包括時間；故障報警包括：循環(huán)泵故障報警和補水箱高、低液位報警

f、監(jiān)測監(jiān)視內(nèi)容：循環(huán)泵手、自動狀態(tài)、運行狀態(tài)；換熱器一次側(cè)熱水供回水溫度、供水壓力；

我們在考慮冷水機組配置時，應注意避免下列四種情況。

?1、要避免機組臺數(shù)過少，臺數(shù)過少存在的問題有：

(1) 負荷可靠性下降，一旦負荷高峰時機組出現(xiàn)故障，影響的比例就大；
(2) 負荷適應性差。因為綜合性建筑中往往配置有娛樂場所等，其面積不大、冷負荷也不大，而娛樂場所又往往有提前和延長制冷要求，機組臺數(shù)少，意味著單臺制冷負荷大，一旦開啟，負荷就不適應，對離心式機組，往往易發(fā)生喘振現(xiàn)象，所以選擇離心機組，要滿足20%～40%負荷時能適應最小冷負荷的需要。
(3) 機組臺數(shù)過少，機組低負荷運行的概率高，由于機組在低負荷下運行的COP低，因而能耗會增高。

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2、要避免機組臺數(shù)過多，機組臺數(shù)過多有如下缺點：

(1) 單機容量下降，機組COP下降，能耗高；
(2) 機組臺數(shù)多，配置的循環(huán)水泵也多，水泵并聯(lián)多，并聯(lián)損耗高；
(3) 機組臺數(shù)多，配置的循環(huán)水泵多，占用機房面積就大。
(4) 機組臺數(shù)過多，也意味著可能出現(xiàn)故障點增多。

3、要避免不恰當?shù)氖褂枚鄼C頭機組(包括多機頭風冷熱泵或模塊化風冷熱泵、模塊化冷水機組)。

4、要避免一味地采用等容量機組。采用等容量機組，機房布置也許會劃一整齊，備品備件會少，但工程中往往有小負荷的不同使用功能的場所，如采用等容量機組，就容易造成負荷適應性差的缺點。