摘要 

文章闡述了冷機臺數自動控制的方法，列舉了有關參數測量系統組建方案及不正確的測量方法。提出需要有關各專業相互配合，正確設計、施工及調試，才能使系統有可測性、可控性，達到節能效果。

目前，中央空調系統的冷源主要采用兩種，一種是機械壓縮式制冷，主要形式為以消耗電能換取冷量;另一種是熱力吸收式制冷，以消耗熱能(燃氣、蒸汽、高溫熱水)換取冷量，其電能或熱能的消耗都是可觀的，是建筑設備中能耗大戶。實際工程中，制冷機組一般設置兩臺或兩臺以上。為了減少運行費用、節約能源，多根據實需冷負荷來調節冷機的運行臺數，在《在智能建筑設計標準》(GB-T50314-2000)中將冷機臺數控制定為甲級設計標準條件之一。

根據我們對實際工程的考查，在冷機臺數控制方面有成功的范例，但也有失敗的工程，其成功與否，是由設計、施工和調試等諸方面決定的。本文詳細闡述了工程中出現的問題，提出解決的辦法，與同行商討，使設計、施工等各個環節保證實際工程能獲得可測性、可控性和節能性。

1 冷機臺數控制方式

實際工程中，對制冷系統中的聯動控制設備(冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔及相應電動蝶閥等)及制冷機等已納入BAS集散控制系統中，其中對冷機臺數控制可分為以下兩種方式。

1.1 操作指導控制

這種控制方式是根據集散監控系統實測冷負荷，一方面顯示、記錄實際冷負荷;另一方面由操作人員對數據進行分析、判斷，實施冷機運行臺數控制及相應聯動設備的控制。這是一種開環控制結構，其優點是結構簡單、控制靈活，特別適合對于冷負荷變化規律尚不清楚和對大型冷機的啟、停要求比較嚴格的場合。這種方法也是實施閉環控制方法的第一步，可為閉環控制摸索經驗。但操作指導控制的缺點是仍要人工進行操作，控制過程慢、實時性差，節能效果受到限制。

1.2 閉環控制

這種控制方式主要是根據實測冷負荷由DDC直接數字控制器自動控制冷機運行臺數以相應聯動設備，同時對冷負荷進行顯示和記錄。

這種控制方式屬閉環控制，由DDC直接承擔監控任務，所以實時性好，適應性強。并且由于DDC計算能力強，可實現各種復雜的控制規律。

以兩臺冷機臺數控制為例，按在線測到的冷負荷QC與一臺冷機額定制冷量QH相比較，如圖1所示，當QC在QH以內時，開動一臺冷機及相應聯動設備，當QC≥QH時，經延時(可設定)確認冷負荷有增長趨勢，啟動第二臺冷機及相應聯動設備。當負荷減少到QC≤(QH-△)時，經延時確認冷負荷有減少趨勢，則停止一臺冷機及相應聯動設備。應說明，啟、停冷機的邊界條件，例如△值的大小，應根據冷機具體要求而定。

2 實際冷負荷測量系統的組建及工程中存在的問題

2.1 冷負荷QC的計算

冷負荷QC的計算公式如下：

QC=CG(t2-t1)kW

式中QC—冷負荷kW;

C—水的比熱4.186kJ/kg℃;

G—負荷回水流量kg/s

t1、t2—冷凍水供、回水溫度℃

應特別說明，公式中G　　應為由負荷來的總回水流量，不應包括旁通流量;t2應為負荷來的總回水溫度，不應是回水與旁通水的混合溫度。

2.2　流量測量系統的設計、施工及其存在的問題

2.2.1 供、回水干管連接方式及冷量測量系統的組建

目前，中央空調系統負荷側水系統多為變流量系統(利用電動兩通調節閥調節)，而冷源側是定流量系統(保護冷機)。所以在供、回水系統中設有旁通閥。并利用供、回水干管壓差信號，通過DDC自動調節旁通閥的開度，維持供、回水干管壓差恒定。

常見冷站供、回干管的連接方式及測量組建系統如圖2所示，有四種方案。各測量參數都有安裝條件，例如流量變送器FT要求在其安裝位置的前、后(按水流方向)有一定長度的直管段要求，一般要求前10DN、后5DNDN——安裝管直徑，這是為了消除管道中流動的渦流，改善流速場的分布，提高測量精度和測量的穩定性。直管段的設計應按照具體流量變送器及管道中阻力件的情況，按說明書要求而定。為了延長流量變送器的使用壽命，要求流量變送器安裝在回水管路上，而避免安裝在供水管上。

在各種流量變送器中，電磁流量系無阻流元件，阻力損失小、流場影響小、精度高，直管段要求低，是常用的一種流量變送器。例如IFM4080K(F)電磁流量計，當精度為0.3級時，要求前10DN，后2DN;如果要求測量精度低于0.3級，則可放寬到前5DN，后2DN的要求。當測量系統不滿足測量條件時，輕者測量誤差大，重者讀數無意義。

2.2.2 各種測量系統優缺點的說明

(1)方案1在分水器與集水器之間連接壓差旁通管，由分水器引出一條供水管(到樓上再行分支)由負荷回來一條回水管(在樓上兩管匯合)接到集水器上。這種連接方法可以用一個流量變送器測量負荷回水總流量，且較容易滿足流量變送器直管段的要求，可從安裝條件保證測量精度和穩定性，可測性好。同時由于旁通管連接到集水器與分水器之間，對穩定地調節供、回水壓差有利。這是我們推薦的一種方案。

(2)方案2與方案1不同是在集水器安裝兩個回水管，故需采用兩個回水流量變送器和兩個回水溫度傳感器，按下式計算冷負荷。

QC=CG(t2-t1)kW

式中G—總回水流量，G=G1+G2kg/s

t2—回水當量溫度t2= ℃

這種方案雖然增加現場硬件但具有方案1的優點。

(3)方案3的特點是壓差旁通管連接在供、回水干管上，按這種連接方法，無論集水器上連接多少個回水管，均可采用一個流量變送器和一個回水溫度傳感器測量實際冷負荷，減少了硬件投資。但其調節供、回水壓差的穩定性不如方案1和方案2的好。這種方案在設計、施工中必須保證安裝流量變送器的回水管段足夠長，否則也可能失去可測性。

(4)方案4的流量變送器及回水溫度傳感器設計安裝位置是錯誤的，使系統失去可測性、可控性。方案4這種明顯的錯誤連接，在公開出版的書籍、雜志以及樓控集成商的投標書中不止一次的出現，甚至有些已完工的工程中就是這種連接，造成了浪費，失去了工程測量的實際意義。

除了如方案4這樣的錯誤設計之外，盡管采用方案1～3，但有的設計并沒有明確說明測量的安裝條件，忽視了對管路長度的要求，也使系統失去可測性。

2.2.3 供、回水干管施工及其存在的問題

冷站供、回水系統施工一般由工程公司水暖工程隊實施，按施工程序一般水施在前、弱電施工在后。

由于施工中各工種配合脫節，水施不按儀表安裝要求條件布管，僅按水路系統連接，為減少占地面積，使管路安裝非常緊湊，無法保證儀表足夠長直管段的要求。一旦后期發現要想整改也是非常困難，因為面對的是大口徑管路以及冷站面積的限制。

由于設計、施工中存在的問題，未能滿足儀表要求的測量條件，使昂貴的儀表閑置不用，造成業主投資上的浪費，又不能起到節能控制作用，無法節省運行費用。這種工程上的失敗，是業界的一種悲哀我們呼吁同行能引起重視。

3 設計、施工及調試中的幾點解決方法

3.1 規劃階段應考慮水路布置

參照實際工程，采用適宜的管路連接方案，保證冷站有足夠大的面積，為冷負荷測量準備組建條件。

3.2 各工種配合至關重要

樓宇控制工程本身就是多工種、多技術的綜合工程，參數測量更為重要。需要公用設備工程師、樓控工程師、現場施工工程師緊密配合，相互之間明確要求，才能保證測量系統的正確組建。

3.3 工程調試最終完成工程的重要環節

(1)系統在軟件支持下，應完成制冷系統設備的聯動控制，各聯動控制之間應有一定的延長時間(以min計);

(2)先開環控制，后閉環調整有利于系統投入。在投入閉環控制之前，先行操作指導控制，摸索空調負荷隨室外氣象條件變化規律及大廈內人員活動的變化因素進行人工操作，記錄日啟動次數;

(3)啟停負荷的邊界條件的設定。前面在談到臺數控制時，按實測負荷QC與冷機單臺額定制冷量(滿負荷)QH相比較，決定冷機的運行臺數。但是，應考慮到制冷機額定負荷時的COP值，(COP：制冷壓縮機的性能系數，COP=機組的凈制冷量/軸功率)，并不一定是最高的，而在部分負荷值更高。

當實際負荷值QC

(4)延長時間的設定。程序設定各啟停邊界條件的延長時間，按大連三洋一般最少為40min，其延時長短應根據現場情況酌情調整，對吸收式冷機來說冷機稀釋運轉時間為5～15min;

(5)日啟動次數的限定。根據冷機供貨廠家的建議冷機日啟動次數不宜頻繁，以延長冷機壽命，以蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機為例，連續使用比間歇使用更有利于延期使用壽命。