某办公楼制冷机房节能控制系统的方案设计

李志鸿

【摘 要】中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。它在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。因此，如何高效利用中央空调系统的能源和节能就成为迫切需要解决的问题。而CMS900环境设备与能源管理系统是一套完善的解决方案，该系统以实现建筑物中央空调系统设备控制、管理和能源管理为目的，旨在确保各区域要求的环境质量，在保障适宜环境的同时，尽可能降低系统运行能耗，在产品实现强电、弱电、节能一体化集成，减小实施风险，提高投资效益。

【关键词】中央空调；节能控制；CMS900

【Abstract】Central air conditioning is an indispensable energy consumption system in modern architecture.It provide people with a comfortable living and working environment， and consume a lot of energy.So how to improve the efficient use of energy and energy-saving central air conditioning system has become an urgent need to solve the problem. CMS900 environmental equipment and energy management system is a set of perfect solution. The system to achieve the building central air conditioning control system equipment，management and energy management for the purpose， to ensure the quality of the environment of the regional security requirements， in the appropriate environment at the same time， reduce the operation energy consumption as far as possible，integrated in the product realization strong， weak， energy integration， reduceimplementation risk， improve the benefit of investment.

【Key words】Central air-conditioning， Energy efficiency control，CMS900

1 制冷机房内受控设备及需监控内容

1 受控设备：双工况制冷主机4台。

主要监控内容：（1）启停控制 ；（2）运行状态显示 ；（3）故障报警 ；（4）冷冻水进出口温度；（5）冷却水进出口温度；（6）空调主机运行能耗检测、显示

2 受控设备：中高区循环水泵3台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵、变频器运行状态显示；（3）水泵、变频器故障报警；（4）台数控制；（5）变频控制；（6）变频器频率显示；（7）变频器频率设定；（8）水泵运行能耗检测、显示。

3 受控设备：大堂地暖循环水泵2台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵运行状态显示；（3）水泵故障报警；（4）台数控制；（5）水泵运行能耗检测、显示。

4 受控设备：低区循环水泵3台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵运行状态显示；（3）水泵故障报警；（4）台数控制；（5）水泵运行能耗检测、显示。

5 受控设备：冷冻水泵3台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵、变频器运行状态显示；（3）水泵、变频器故障报警；（4）台数控制；（5）变频控制；（6）变频器频率显示；（7）变频器频率设定；（8）水泵运行能耗检测、显示。

6 受控设备：冷却水泵4台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵、变频器运行状态显示；（3）水泵、变频器故障报警；（4）台数控制；（5）变频控制；（6）变频器频率显示；（7）变频器频率设定；（8）水泵运行能耗检测、显示。

7 受控设备：乙二醇循环泵4台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）水泵、变频器运行状态显示；（3）水泵、变频器故障报警；（4）台数控制；（5）变频控制；（6）变频器频率显示；（7）变频器频率设定；（8）水泵运行能耗检测、显示。

8 受控设备：冷却塔风机4台。

主要监控内容：（1）启停控制；（2）风机运行状态显示；（3）风机故障报警；（4）台数控制；（5）风机运行能耗检测、显示。

9 受控设备：空调机房管路。

主要监控内容：（1）冷冻（热）水供水总流量检测、显示；（2）冷（热）水供水总管温度检测、显示；（3）冷（热）水回水总管温度检测、显示；（4）分水器、集水器压差检测、显示；（5）外环境温湿度检测、显示；（6）各分支回水溫度检测、显示；（7）冷却水供回水温度检测、显示； （8）冷却水供水总流量检测、显示；（9）乙二醇供回水温度检测、显示；（10）乙二醇总流量检测、显示等。

2 CMS900环境设备与能源管理系统

CMS900环境设备与能源管理系统包括：CMS900设备与能源管理平台及BKS900中央空调能源管理系统。

CMS900环境设备与能源管理系统控制与管理的对象包括冷（热）源主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备，实现从冷（热）源站的运行、监视、控制和管理，真正满足项目空调设计的环境工况并确保运行能耗最低。

1 CMS900设备与能源管理平台

CMS900设备与能源管理平台主要由带彩色显示器的服务器和打印机组成，运行设备与能源管理中文图形软件，是中央空调系统运行数据统计、分析和能源管理的平台。设备与能源管理平台直接接入CMS900环境设备与能源管理系统局域网，它是系远程监视、控制、数据处理和中央管理的中心。管理人员和操作者可通过管理平臺所显示的各种信息以及系统所记录的各种信息来查看当前或以前整个中央空调系统的运行状况，也可以通过管理平台远程改变设备的运行状况，向各现场控制器发出各种控制指令，进行数据存储、报表打印，通过屏幕图形来控制设备运行或确定报警信息等。

2 BKS900中央空调能源管理系统

BKS900系统实现对冷（热）源中心相关设备的配电、监视、节能和管理。包括模糊控制柜、现场模糊控制箱、冷冻水泵智能控制柜、冷却水泵智能控制柜、冷却塔风机智能控制箱等现场设备。

BKS900中央空调能源管理系统全面采集影响中央空调系统运行的各种变量，传送至系统控制中心模糊控制柜，系统模糊控制软件依据模糊推理规则及系统的历史运行数据，推算出系统该时刻所需要的冷量（或热量）及系统的优化运行参数，并利用变频技术，自动控制水泵的转速，以调节空调水系统的循环流量，保证中央空调主机处于最高转换效率，保证中央空调系统在各种负荷条件下，均处于最佳工作状态，从而实现综合优化节能。

3 节能控制

采用模糊控制技术，通过对中央空调冷热源相关设备的运行参数的监测与采集，根据中央空调负荷的变化，动态调节系统各相关设备的运行参数，并采用优化的主机控制策略，从而提高系统的运行效率，实现系统运行中的总体、综合节能。包括以下节能优化策略功能，对中央空调系统进行节能控制。

1） 冷冻水系统的调节

中央空调能源管理系统对冷冻水系统采用模糊预期控制技术进行节能控制。根据空调冷冻水系统供回水温度、温差和流量的变化，通过中央空调能源管理系统的模糊预测控制技术预测出未来时刻空调负荷所需的制冷量和系统的运行参数，按照模糊推理规则，选择冷冻水系统的优化运行参数，调节冷冻水的循环流量，实现了空调冷媒流量跟随末端负荷的需求而动态调节，使得冷冻水系统运行在最佳工况，最大限度地节省了冷冻水系统的能耗。

2） 冷却水系统的调节

通过对冷却水泵和冷却塔风机的控制，实现系统效率最高。

中央空调能源管理系统对冷却水系统采用系统自适应模糊优化控制技术进行节能控制。当空调负荷发生变化时，模糊控制器依据所采集的实时数据和自适应知识库，进行模糊推理运算，动态调节冷却水泵，启停相应冷却塔风机，动态调节冷却水的流量使冷却水的流量逼近最佳冷却水流量值，从而保证中央空调系统随时处于最佳效率状态下运行。使得中央空调系统在不同的负荷、设备特性和外部环境条件下，均处于最佳工作状态（即系统COP值最高），从而降低了空调系统的能源消耗。

3） 热水系统的调节

通过模糊控制技术，通过检测热水系统供回水温度的变化，将当前时刻温差值与设计温差值进行比较，实现对热水泵流量的动态调节。

4） 冰蓄冷系统的优化控制

中央空调能源管理系统对冰蓄冷系统采用最佳效费比控制技术进行优化控制。根据历史运行记录数据预测次日空调负荷，根据不同时段电价自动选择主机优先或融冰优先。在满足末端负荷的前提下，每天使用完储存的冷量，尽量避免在电价峰价时段运行主机。充分发挥冰储冷系统优势，节约运行费用。

5） 冷水机组的群控

系统能够实现对冷水机组启停的自动辨别，并能够通过计算主机COP，对开机的台时数进行有效的控制。

4 基于CMS900系统的设计方案

在制冷机房内设备确定及监控内容明确的条件下，基于CMS900系统，我们制定出具体的节能设计方案，如下图所示：

5 结语

随着我国生产生活的发展，各种大型建筑能耗问题越来越引起关注，而中央空调的节能尤其是重中之重，利用CMS900设备与环境能源管理系统平台，通过网络与BKS中央空调能源管理系统进行连接，实现对空调系统的集中监视和设备信息管理，实现系统的全局节能优化控制，值得推广与普及。

参考文献：

【1】张永乐；中央空调变频智能控制系统设计[D]；郑州大学；2012.

【2】李玉街；智能模糊控制技术在中央空调节能控制中的应用[J]；电力需求侧管理；2007.

【3】臧大进；刘增良；优化控制技术在智能建筑节能中的应用[J]；巢湖学院学报；2009.

【4】李明海；中央空调水系统的优化控制与节能技术研究[D]；西安建筑科技大学；2011.

【5】江志斌，孙保群，江斌；制冷系统模糊控制若干问题的分析[J]；安徽工学院学报；1995.