冷热源系统控制调节（优化）

冷冻水循环系统的控制：

冷冻水系统的控制目标：冷机制冷量及其输配满足末端冷用户的需求；降低冷机、冷冻水泵、末端空调设备的能耗。

冷冻水系统的控制目标的实现：使供冷量与末端需冷量匹配；确定最优的冷机运行台数、冷冻水量、冷冻水供水温度。

冷机制冷量-水流量特性：

冷冻水流量不可变时：负荷降低时，供回水温差从设计值降低到下限，冷机工作在等流量变冷量线上。

冷冻水流量可变时：负荷降低时，流量降低，供冷量降低，冷机工作在“设计温差-设计流量-最小冷量-最小水量”组成的梯形区域。

冷机的经济运行区：冷冻水流量小于某一经济流量。

         

末端供冷量-水流量特性：

表冷器的换热特性：

非线性：流量降为1/2，冷量仅降低约1/4，供回水温差升为Δt=0.75Qr/(0.5GrCp)=1.5Δtr。

不同控制下的末端换热特性：

对于水阀连续调节的末端：风量、风温不变，水量降低，供回水温差＞设计温差（5℃）。

对于水阀无调节的末端：负荷降低时，风温降低、水量不变，供回水温差＜设计温差（5℃）。

         

对于水阀通断调节的末端：

负荷降低时，水阀开启的末端的流量大于设计流量，供回水温差＜设计温差（5℃）。

对于水阀、风机连续调节的末端：风量降低、水量不变时，供回水温差＜设计温差（5℃），水量降低时，供回水温差升高。

         

不同控制下的末端换热特性总结：

制冷侧与末端用冷侧的输配系统配置及控制：

①通断水阀的末端：

一级泵系统能较好匹配末端与冷源；冷负荷太小，使水量小于下限时，需设旁通管；旁通管阀门控制根据分集水器压差控制。

         

②连续调节水阀的末端

对一级泵系统，由于负荷减少时水量减少较快，需设旁通管；旁通管阀门控制根据分集水器压差控制；当末端需要的水量较小时，大部分流量流经旁通阀，水输送系数WTF低。

         

为了提高WTF，可采用二级泵系统，一级泵只负责克服冷机阻力及集水器到二级泵入口的管道阻力；一级泵、二级泵间设旁通管，当末端流量小于冷机运行的最小流量时，旁通多余水量。

         

一级泵控制：一机对一泵；变水泵转速维持供回水温差为设计值；满足最小流量要求。

二级泵：

定速泵：检测泵进出口压差，压差＞正常范围，停一台泵，压差＜正常范围，开一台泵。

变速泵：根据供回水压差，同步调节各水泵转速。

旁通管逆向混水问题：

成因：水力不平衡引起阻力大的末端开大阀门，造成二级泵流量超过一级泵，高温回水混入冷机出水，造成供水温度升高，阻力大的末端继续开大阀门，恶性循环。

解决对策：加止回阀，调节一级泵流量 =二级泵流量。

         

制冷侧与末端用冷侧的输配系统配置及控制：

无调节水阀的末端：

采用一级泵系统时：一机对一泵；

采用变速泵时：调节水泵转速，维持供回水温差为设计值；满足最小流量要求。

低冷负荷水泵台数调节时：

水泵工作点右偏，为了提高水泵效率，采用二级泵系统。

         

冷冻水温度的确定：

冷冻水侧影响冷机能耗的因素：

冷冻水温度：温度越高，冷机能耗越低；

冷冻水流量：流量越大，冷机能耗越低；

冷负荷：负荷越小，冷机能耗越小，COP可能降低。

         

冷冻水温度对末端换热的影响：

冷冻水温度越低，需要的水流量越小；水流量越小，水泵能耗越小。

冷冻水温度的确定需要求解优化问题获得。

冷冻水温度还需要满足除湿要求。

         

基于规则的冷冻水温度确定：

主要考虑室内除湿要求来确定：室内设计状态，25℃，60%，露点温度为16℃。

室外空气干燥，露点低于14℃时，可通过新风除湿，除湿对冷冻水温度没有要求，可取能使总能耗最小的水温。

当室外空气露点温度为14~17℃时，冷冻水温度取7~9℃。

当室外空气露点温度高于17℃时，冷冻水温度取5~7℃。

通过改变冷冻水温度改善末端的运行：         

对于有连续调节水阀的末端系统：

二级泵水量大于一级泵水量，出现逆向混水、供回水温差过小时，可通过降低供水温度，降低二级泵水量，提高供回水温差。

对于有通断水阀的末端系统：供回水温差小是由于部分阀门关闭、造成开启阀门的流量过大，不能靠改变冷冻水温度解决，只能降低水流量来解决。

对于无调节水阀、风量可变的末端系统。

供回水温差过小，是循环水量过大造成的，与供水温度无关，供水温度主要由除湿要求决定。

对于完全没有控制的末端系统：供水温度由房间的热状况决定，可以由房间温度与设定值的偏差，反馈决定供水温度设定值。

         

蓄冷系统的优化控制：

蓄冷的目的：

减少装机容量；实现电力的移峰填谷；降低运行费（并不降低能耗）；制冷、用冷解耦。

         

蓄冷方式：

水蓄冷：完全混合型、温度成层型。

         

冰蓄冷：冰盘管式、冰球式、动态冰（dynamic ice）、过冷水制冰、刨冰型。

         

蓄冷系统的运行调节：

负荷预测：预测第二天的冷负荷，确定当晚的蓄冷量。

神经网络的方法；基于历史数据方法。

         

循环水系统的优化控制：

循环水系统的目的：

将冷热量从冷热源输送到末端；

         

通过减少循环水量G实现水泵节能；

当某个末端风量开到最大也不能满足房间温度要求时：增加循环水量，降低供水温度。

改变循环水系统运行参数的原则：

至少有一个末端阀门全开，且室温满足设定值：

如何了解是否出现了末端不满足的现象？

规定最少的水流量或供回水压差。

需要各个末端与冷热源通信；

调节水系统运行参数，需选择合适的时间步长，至少为5~8倍末端调节过程的时间常数。

小型热源的控制调节：

锅炉的控制调节：

自带控制器，楼宇自控系统不对锅炉进行直接控制，通过信息交互，了解其运行状态，修改设定值。

         

换热器的控制调节：调节蒸汽阀的开度，控制供水温度。

         

供热循环水的控制调节：定循环水量，调供水温度，满足末端的用热需求。

供热循环水供水温度的确定：

a. 根据室外温度前馈控制

采用滑动平均避免室外温度波动的影响：

         

难以满足所有房间的供热需求。

b. 根据室外温度及回水温度确定供水温度

实际工况符合设计工况时，能实现很好的控制；

准确的参考设计工况难以取得，采暖换热非线性定常，使得该方法也有控制不好的情况。

         

c. 采用通信手段，测量采暖房间的室温，统一分析，调控供热系统的运行。

从实测室温中如何找到代表温度：

需要一种选择算法，剔除无代表性的点；考察测点温度随时间的变化规律。

确定室温后，采用反馈算法，确定供水温度。

         

d. 供热循环水量可变时

根据末端水力平衡状况，确定下限水量，优先控制水量；

根据末端室温，调节供水温度，供水温度达到上限时，增加水量。

本文来源于互联网，暖通南社整理编辑于2021年11月3日。