冷冻站的工艺流程和控制 P38

智能建筑设设备自动化化系统工程程情境4冷热源系统统的控制任务务1冷冻冻站站的的工工艺艺流流程程和和控控制制复习习回回顾顾PAU的自自控控原原理理？？AHU与PAU控制制方方案案的的异异同同？？FCU的监监控控管管理理？？内容容提提要要5.1冷冻冻站站工工艺艺流流程程的的认认知知5.2冷冻冻站站的的控控制制5.3BAS对水水泵泵、、风风机机等等设设备备的的监监控控5.4冷水水机机组组的的群群控控5.5空调调冷冷冻冻水水循循环环系系统统的的控控制制5.6空调调冷冷却却水水系系统统的的控控制制5.7热源源设设备备的的控控制制引例例下面面是是选选自自筑筑龙龙BBS论坛坛的的关关于于““机房房群群控控、、ba控制制哪哪个个更更合合适适？？”这这一一话话题题的的讨讨论论。。最近近做做一一个个酒酒店店工工程程时时遇遇到到一一个个难难题题，，对对于于冷冷水水机机组组、、冷冷冻冻水水泵泵、、冷冷却却水水泵泵、、冷冷却却塔塔可可以以使使用用机机组组厂厂家家专专业业的的控控制制系系统统也也就就是是机机房房群群控控，，也也可可以以由由楼楼宇宇自自控控ba统一一做做控控制制，，据据说说机房房群群控控可可以以更更好好的的控控制制参参数数，，更更有有利利于于节节能能。。哪位位使使用用过过机机房房群群控控或或是是比比较较了了解解的的朋朋友友请请谈谈谈谈你你们们是是怎怎么么做做得得，，那那种种方方式式更更好好些些，，造造价价上上的的差差别别会会有有多多大大，，如如果果使使用用机机房房群群控控在在机机组组招招标标时时需需要要提提出出那那些些具具体体要要求求，，比比如如控控制制点点位位的的要要求求等等。。机房房群群控控与与机机组组厂厂家家有有什什么么关关系系，，不不是是所所有有的的机机组组厂厂家家都都做做这这个个方方面面的的；；一一般般机机房房群群控控也也是是自自动动控控制制厂厂家家做做的的，，机机组组厂厂家家有有的的在在做做，，但但这这也也是是属属于于自自动动控控制制专专业业，，机机组组厂厂家家内内专专有有个个研研发发或或自自控控的的部部门门做做这这个个！！如果果由由机机组组厂厂家家做做这这个个，，只只是是对对数数据据的的采采集集能能更更专专业业一一些些，，适适合合运运行行人人员员的的管管理理！！但但自自控控的的设设备备都都是是外外面面采采购购的的，，自自控控不不是是很很专专业业！！我认认为为楼宇宇自自控控统统一一做做比比较较好好，但但需需要要设设备备厂厂家家对对自自控控协议议要要敞敞开开，签签订订购购买买设设备备时时一一定定要要签签署署通通讯讯协协议议要要敞敞开开这这一一条条，，否否则则还还会会花花钱钱！！专业业的的自自控控公公司司是是首首选选…………………所谓谓冷冷机机厂厂家家做做群群控控，，无无非非是是总总包包后后再再分分包包而而已已，，系系统统深深化化设设计计只只要要完完善善了了，，其其实实根根本本无无所所谓谓谁谁的的优优劣劣；；选选好好的的硬硬件件和和软软件件最最根根本本，，调调试试则则需需要要结结合合实实际际运运行行工工况况，，这这点点设设备备商商是是占占优优的的~~。我们们这这地地方方两两种种都都有有，，但但都都不不好好用用，，主主要要不不管管是是群群控控也也好好BA自控控也也好好，，只只是是一一种种减减少少人人力力资资源源成成本本的的投投入入而而达达到到自自动动控控制制的的目目的的，，但但是是实实际际情情况况是是，，在在主主机机房房你你还还需需有有人人值值班班，，而而且且要要专专业业人人员员不不可可，，加加上上主主机机昂昂贵贵，，设设备备众众多多，，运运行行调调试试要要花花很很多多时时间间，，因因此此，，主主机机自自控控还还不不适适合合中中国国目目前前民民营营企企业业。。但但针针对对酒酒店店来来说说，，用用BA比较较好好了了，，因因为为BA功能能强强大大，，特特别别是是对对未未端端新新风风机机组组系系统统有有完完善善的的控控制制和和监监测测功功能能，，BA也能能用用照照明明系系统统、、给给排排水水系系统统、、电电梯梯系系统统等等应应用用。。因因此此，，在在主主机机房房建议议使使用用监监测测点点，，不不要要采采用用自自动动控控制制点点，，可留留备备用用位位置置给给以以后后扩扩展展，，这这样样费费用用也也少少了了。。引例例案例例小小结结上述述BBS论坛坛的的讨讨论论主主要要就就冷冷热热源源设设备备控控制制的的实实施施方方式式做做了了讨讨论论。。有主主张张设设备备本本身身自自带带的的控控制制系系统统（（即即网网友友helloly所说说的的“机房群控”方式）来完成成控制的。自自带的控制系系统有其专业业性的优势，，比如“对制冷机的性性能比较了解解”，“对数据的采集集能更专业一一些”。有主张由BAS系统来实施机机组控制的。。BAS系统可以更好好的实现集成成，但前提是是厂家“通讯协议要敞敞开”。也有认为“在主机房建议议使用监测点点，不要采用用自动控制点点”。这些观点，后后文将详细介介绍。5.1冷冻站工艺流流程的认知5.1.1中央空调系统统冷源概述冷热源设备是是HVAC的核心设备工艺复杂、节节能技术手段段丰富对这些设备的的监控质量优优劣直接影响响运行经济效效益冷热源设备与与水系统的节节能控制是衡衡量BAS成功与否的关关键因素之一一。冷源的作用为中央空调在在供冷时提供供冷量的来源源冷源有两类：：天然冷源一般是指深井井水、山涧水水等温度较低低的水可直接用水泵泵抽取供空调调系统的喷水水室、表冷器器等空气处理理设备然后排放掉获得较难人工冷源使用制冷设备备以人工方法法制取的冷量量如，实际工程程中的空调系系统制冷机是空调调系统中消耗耗能量最大的的设备5.1.1中央空调系统统冷源概述中央空调系统统中的冷源常称为冷冻站站所在的房间称称为冷冻机房房冷冻站一般包包括如下三个个部分：冷水机组Chiller冷冻水分配系系统（冷冻水系统统）ChilledWaterDistributionSystem把冷冻水传输输和分配到各各末端用户冷冻水将从各各末端用户吸吸收的热量在在蒸发器中传传递给制冷剂剂冷却水循环系系统（冷却水系统统）HeatRejectionSystem制冷剂吸收的的热量在冷凝凝器中传递给给冷却水冷却水系统将将热量排放到到大气环境中中5.1.1中央空调系统统冷源概述冷水机组通常常有：蒸气压缩式制制冷机在空调系统中中是应用最广广泛的制冷设设备以消耗电能作作为补偿，通通常以氟利昂昂或氨为制冷冷剂吸收式制冷机机吸收式制冷以以消耗热能作作为补偿以水为制冷剂剂，溴化锂溶溶液为吸收剂剂可以利用低位位热能和高温温冷却水蓄冰制冷机组组5.1.1中央空调系统统冷源概述冷水机组通常常有：蒸气压缩式制制冷机吸收式制冷机机(absorptionchillers)蓄冰制冷机组组在中央空调中中的应用也越越来越多基本思想：让制冷设备在在电网低负荷荷时（夜间））工作制冰利用冰的融解解热(335kJ/kg)进行蓄冷将冷量储存在在蓄冷器中在用电负荷的的高峰期（白白天）向空调调系统供冷蓄冰制冷的作作用可以调节电网网负荷起到削峰填谷谷、缓和供电电紧张的作用用5.1.2冷水机组的工工作原理制冷系统是指通过外能能量的加入，，实现热量从从温度较低的的物体(或空间)转移到温度较较高的物体(或空间)的能量转换系系统。冷水机组把制冷系统中中的压缩机、、冷凝器、蒸蒸发器、节流流阀等设备以以及电气控制制设备组装在在一起，专门门提供冷水的的设备实际上就是一一个制冷系统1.蒸气压缩式制制冷系统工作作原理蒸气压缩式制制冷系统的组组成压缩机、冷凝凝器、节流机机构(如膨胀阀、毛毛细管等)、蒸发器制冷工质，即即制冷剂5.1.2冷水机组的工工作原理2.吸收式制冷系系统工作原理理吸收式制冷与与压缩式制冷冷的比较相同点：都是利用低压压制冷剂的蒸蒸发产生的汽汽化潜热进行行制冷区别：压缩式制冷以以电为能源而吸收式制冷冷以热为能源源溴化锂制冷的的适用范围不不如压缩式制制冷吸收式制冷的的制冷工质通通常是溴化锂锂水溶液水为制冷剂，，溴化锂为吸吸收剂蒸发温度不低低于0℃民用建筑的空空调系统中，，空调冷水的的温度通常为为6～7℃，因此还是比比较容易满足足的。5.1.2冷水机组的工工作原理吸收式制冷系系统的工艺流流程5.1.2冷水机组的工工作原理3.制冷机的性能能系数COP把制冷机作为为一个系统输入该系统的的能量包括压压缩功w和蒸发吸热量量q0，输出的能量量为qk在制冷循环中中，把单位质质量制冷量q0与单位质量绝绝热压缩功w之比称为制冷冷机的性能系数（CoefficientofPerformance，COP）COP是针对空调设设备节能的评评价指标COP越大=>产生同等冷量量的功耗越少少制冷机的COP一般都大于1通常介于2.5~7.0之间5.1.2冷水机组的工工作原理如何提高制冷冷机的COP？（1）COP与冷凝温度、、蒸发温度有有关冷凝温度应越越低越好，而而蒸发温度应应越高越好=>可降低制冷剂剂在冷凝器和和蒸发器中的的压差=>降低压缩机功功耗在正常空调工工况下，冷凝凝温度每降低低1℃或蒸发温度每每升高1℃=>系统的COP能提高1.5％～2.5％左右但是，冷凝温温度和蒸发温温度是有限值值的制冷机的运行行对冷凝温度度有最低要求求最高蒸发温度度受系统的要要求及空调末末端运行条件件的限制（2）COP还与制冷量有有关制冷量变化会会=>压缩机工作负负荷的变化=>压缩机效率随随之变化一般来说，在在相同蒸发温温度和冷凝温温度下单级压缩制冷冷机在高负荷荷时的效率比比在低负荷时时要高离心式制冷机机在制冷量约约为80％～85％时，其COP最高5.1.3某冷冻站的运运行流程分析析某冷冻站工艺艺流程如图5.11所示5.1.3某冷冻站的运运行流程分析析组成：3台冷水机组据建筑冷负荷荷的情况选择择运行台数冷却水系统组成3台冷却塔3台冷却水循环环泵管道系统作用：向冷水水机组的冷凝凝器提供冷却却水冷冻水系统组成：冷冻水循环泵泵集水器、分水水器管道系统作用：把蒸发器提供供的冷量传送送到冷水用户户如，空调机组组和风机盘管管等5.1.3某冷冻站的运运行流程分析析工艺流程热工过程？热热量如何传递递？开启顺序：先启动外围设设备，最后启启动核心设备备外围设备备：包括冷却却水和冷冷冻水系系统的阀阀门和水水泵、冷冷却塔风风机保证冷凝凝器和蒸蒸发器中中有一定定的水量量流过否则会造造成制冷冷机高压压超高、、低压过过低，引引起电机机过流，，造成机机组损害害核心设备备：冷水机组组停机顺序序？冷水机组组都随机机携带有有水流开开关水流开关关的电气气接线：：串联在在制冷机机启动回回路上，，起到流流量保护护作用5.1.4冷冻站机机电设备备的启停停顺序冷水机组组是空调调系统的的核心设设备冷冻站机机电设备备包括哪哪些？冷水机组组、相应应的冷冻冻水泵、、开关蝶蝶阀、冷冷却塔、、冷却水水泵等1.冷冻站机机电设备备间的电电气联锁锁目的：保证整个个系统安安全运行行在启动或或停止的的过程中中冷水机组组应与相相应的冷冷冻泵、、冷却泵泵、冷却却塔等电电气联锁锁只有所有有附属设设备正常常运行后后，冷水水机组才才能起动动；而停车时时的顺序序则相反反，应是是冷水机机组优先先停车当有多台台冷水机机组并联联且在水水管路中中泵与冷冷水机组组不是一一一对应应连接时时，则冷水机机组冷冻冻水和冷冷却水接接管上应应设有电电动蝶阀阀以使冷水水机组与与水泵的的运行能能一一对对应进行行该电动蝶蝶阀应参参加上述述联锁5.1.4冷冻站机机电设备备的启停停顺序2.冷冻站机机电设备备启停的的逻辑顺顺序时间假日日程序控控制按照事先先编制的的时间假假日程序序控制每次启停停的逻辑辑顺序控控制开启顺序序：冷却塔=>冷却水循循环系统统=>冷冻水循循环系统统=>冷水机组组注：冷水水机组启启动前须须确保：：冷冻水水、冷却却水循环环系统均均已启动动停机顺序序：与上述相相反这些功能能都需要要BAS来实现。。5.2冷冻站的的控制概概述5.2.1BAS对冷冻站站控制的的思路冷热源监监控的特特点大多数冷冷热源机机组均带带有厂家家成套的的自动控控制装置置系统本身身能独立立完成机机组监控控与能量量调节的的功能留有与外外界的通通信接口口机组内部部运行一一般不由由BAS监控，而而由其自自带的控控制系统统负责当与BAS系统相连连时，需需考虑机组成套套控制系系统包含含哪些监监控功能能如何与BAS进行数据据通信冷热源机机组提供供的通信信接口形形式通常常有两种种：一种为总总线通信信接口如：RS232／RS485／LonWork／BACnet可以实现现BAS与主机的的完全通通信一种为干干触点接接口只能接受受外部启启停控制制，向外外输出报报警信号号等，功功能相对对简单思考：当当主机自自带控制制系统与与BAS通信接口口不一致致时，怎怎么办？？5.2.1BAS对冷冻站站控制的的思路BAS与设备自自带控制制系统的的通信关关系处理理做法1：BAS不与机组组的控制制器通信信做法2：BAS采用机组组制造商商提供的的管理系系统做法3：BAS与冷源主主机通信信实际工程程中，BAS对成套设设备的监监控一般般是以“只监不控控”为主5.2.1BAS对冷冻站站控制的的思路做法1：BAS不与机组组的控制制器通信信BAS另外在冷冷冻水、、冷却水水管路上上安装水水温传感感器，流流量传感感器，在在配电箱箱中通过过交流接接触器辅辅助触头头、热继继电器触触点等方方式取得得这些主主机的工工作状态态参数，，通过端端子排或或交流接接触器控控制设备备的启停停BAS不能深入入到主机机内部，，对其内内部运行行参数无无法检测测如压缩机机吸排气气的压力力、润滑滑油压力力和油温温等都冷热源机机房还必必须有人人专门值值守主机设备备不能放放心地交交由BAS管理5.2.1BAS对冷冻站站控制的的思路做法2：BAS采用机组组制造商商提供的的管理系系统冷热源设设备厂商商提供的的管理系系统能够监控控和管理理冷冻站站或锅炉炉房内的的全部设设备是一个独独立的冷冷热源监监控管理理系统这种方式式可提高控控制系统统的可靠靠性和简简便性从整个中中央空调调系统优优化的角角度看该系统仅仅关注冷冷冻站（（或锅炉炉房）内内的水压压以及水水温的变变化不能完全全反映系系统的特特性而HVAC还与空调水水系统有关关节能控制效效果仍然是是可观的，，仍不失为为一种上佳佳的选择方方案5.2.1BAS对冷冻站控控制的思路路做法2示例：YORK公司的冷水水机组自带带监控系统统ISNTM：ISN——IntegratedSystemsNetworksBAS通过YORKTalk译码器与冷冷冻机监控控系统ISN相连，实现现通信=>BAS读取ISN系统的所有有信息，同同时也可通通过YORKTalk实现对机组组的启停等等控制。ISN实现的功能能⑴基本参参数的测量量⑵基本的能能量调节⑶冷冻系统统的全面调调节与控制制5.2.1BAS对冷冻站控控制的思路路做法3：BAS与机组自带带控制系统统通信设想若各设备之之间的通信信协议统一一，则可实实现大楼内内的各种机机电设备无无缝的连接接。=>BAS与机组的通通信=>BACnet协议由ASHRAE学会制定ASHRAE：AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers，美国采暖通通风空调制制冷工程师师学会其目的是解解决建筑物物各种机电电设备的互互连问题尚在推广中中，但尚未未得到广泛泛应用今后的趋势势实现通信协协议的统一一是发展方方向5.2.2冷冻站监控控实例图5.11是一典型的的采用压缩缩式制冷的的冷源系统统(冷冻站)，监控设计计结果如图图5.13所示。5.2.2冷冻站监控控实例1.受控对象的的工艺流程程分析该冷冻站工工艺流程分分析参见5.1.3节。2.监控需求分分析一般根据业业主的需求求和相关标标准进行BAS监控的需求求分析。该系统的监监控要求有有如下目的的和功能。。1)压缩式制冷冷系统实行行监控的目目的①保证冷冷冻机蒸发发器通过稳稳定的水量量以使其正正常工作；；②向空调调冷冻水用用户提供足足够的水量量以满足使使用要求；；③在满足足使用要求求的前提下下，尽可能能提高供水水温度，从从而提高机机组的COP值，同时减减少系统的的冷量损失失，实现系系统的经济济运行。2)压缩式制冷冷系统的监监控功能①启停控控制和运行行状态显示示；②冷