冰蓄冷运行模式及控制分析
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第10卷 第5期制冷与空调2010年10月REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING72 75收稿日期:2010 01 25深圳某冰蓄冷中央空调系统运行模式及控制方式分析代焱(深圳奥意建筑工程设计有限公司)摘 要 以某冰蓄冷中央空调系统为例,详细分析冰蓄冷中央空调系统的几种运行模式及相应的控制方式,合理的控制方式能够最大限度地降低冰蓄冷中央空调系统的运行费用。
关键词 冰蓄冷;运行模式;控制方式;中央空调;节能Analysis of operation modes and control methods of one ice storagecentral air conditioning system in ShenzhenDai Yan(Shenzhen A +E Design Co.,Ltd.)ABSTRACT T aking one ice storage centr al air conditioning system in Shenzhen for ex am ple,analy zes several operation m odes and control m ethods of ice storage central air condi tioning sy stem in detail.Reasonable co ntrol methods can furthest reduce operation cost of ice storage central air co nditioning system.KEY WORDS ice sto rage;oper ation mo de;contro l metho d;central air conditioning;ener gy sav ing冰蓄冷中央空调系统与普通中央空调系统相比:可以移峰填谷、平衡电网负荷;结合峰谷电价政策,节省空调运行费用[1]。
冰蓄冷中央空调系统运行工况比较复杂,运行模式及控制运行方式是否合理直接关系到其经济效益和节能效果[2]。
郭齐传等针对冰蓄冷空调系统运行控制方式进行研究[3 5],但未对具体项目提出具体的控制方式。
笔者通过深圳某冰蓄冷空调项目,详细分析冰蓄冷中央空调系统的几种运行模式及相应的控制方式。
1 项目概况深圳某公共项目总建筑面积为8.7万m 2,采用冰蓄冷中央空调系统。
夏季设计日尖峰冷负荷为3648冷吨,设计日总冷负荷为55055冷吨时。
冷冻水供/回水温度为7 /12 ,制冷机房位于地下一层,冷冻水系统由末端膨胀水箱定压。
主要设备配置与技术参数如表1所示。
表1 冰蓄冷机房主要设备配置与技术参数名称设备型号规格数量/台功率/kW 基载制冷主机YKCFCFQ 75COF 制冷量:2110kW2386双工况制冷主机YSFYFYS 55CME 制冷量(空调/制冰):1758kW/1213kW3326乙二醇泵355m 3/h,38mH 2O 355空调冷冻水泵500m 3/h,36mH 2O 375基载主机冷冻水泵365m 3/h,36mH 2O 255双工况主机冷却水泵360m 3/h,26mH 2O337基载主机冷却水泵430m 3/h,26mH 2O 245基载主机冷却塔KSD N 800322双工况主机冷却塔KSD N 700315蓄冰装置钢盘管T SC 297M ,潜热:297Rt h27板式换热器换热量:1230Rt,乙二醇侧:3.5 /10.5 ,水侧:7 /12 2乙二醇膨胀补液箱有效容积2m 31第5期代焱:深圳某冰蓄冷中央空调系统运行模式及控制方式分析 732 系统运行模式及控制方式该项目冷源系统运行模式有以下4种工况:双工况主机制冰、双工况主机单独供冷、蓄冰装置单独融冰、双工况主机与蓄冰装置联合供冷,基载主机在各工况下均可根据需要开启或关闭。
冰蓄冷系统流程如图1所示。
图1 冰蓄冷系统流程图2.1 双工况主机制冰模式2.1.1 运行策略与控制调节方式在制冰工况下,由于乙二醇溶液在通过设备及管道时均发生了变化,系统阻力较联合供冷时小,乙二醇泵运行时变频器应设定某个频率(低档工频时的转速),确保乙二醇泵在定频流量下运行,节能且能够降低运行费用。
乙二醇泵变频器可根据水泵电流、冷水机组进出口温差(或压差)大小来设定频率,调试时确定该工况下乙二醇泵运行的频率,以备日后系统正常运行时,系统切换至该工况下乙二醇泵能够以此频率运转。
1)运行顺序。
电动阀V 2和V 4关闭!V 1,V 3和V 6开启!乙二醇泵(变频启动)!冷却水泵!双工况制冷主机!冷却塔。
2)板式换热器乙二醇侧温度低于2 (可调)时发出低温报警,并采取相应措施防止板式换热器冷冻水侧结冰,开启1台冷冻水泵定时循环。
3)在出现下列3种情况之一时制冰模式将停止:∀液位传感器P 1和P 2检测蓄冰装置蓄冰量,当液位升高至122mm,蓄冰装置蓄至额定冰量(8019Rt)时;#当双工况制冷主机乙二醇出口温度低于-6.8 (可调)时,或蓄冰装置的出口温度降至-5.6 (可调)时;∃未处于制冰时段(23:00%7:00)内。
4)自控系统记录系统工作的模式、设备投入运行台数、蓄冰装置进出口温度、主机进出口温度,形成控制点数据报表并绘制温度曲线。
2.1.2 控制方式1)检测蓄冰装置液位P 1和P 2,并取其平均值,计算蓄冰装置当前冰量。
2)检测冷却塔的出水温度,监测冷却塔的工作状态。
3)冷却塔出水温度低温控制设定为26 ,高温控制设定为30 (数值均可调,调试后确定)。
通过冷却塔回水温度变化,自动控制各自3台风机的开启台数。
当温度低于低温控制设定值时,停1台风机;当温度高于高温控制设定值时,开1台风机。
4)根据板式换热器乙二醇侧的温度变化,定时启动1台冷冻水泵循环5~10m in,防止板式换热器水侧冻结。
5)双工况主机乙二醇出口温度设定值为-6.0 (可调),主机制冰时进/出口设计温度为-1.33 /-5.0 。
6)采用3台双工况主机同时启停运行方式。
7)由乙二醇定压装置压力传感器P 3控制乙二醇补液报警。
2.2 双工况主机单独供冷模式2.2.1 运行策略与控制调节方式在主机单独供冷工况下,由于乙二醇溶液通过设备及管道时均发生了变化,系统阻力较联合供冷时小。
设定双工况主机出口温度为3.5 (可调)。
系统投入运行时首先运行冷冻水系统,随后冰蓄冷系统投入运行。
1)冷冻水系统∀基载制冷机组出口温度设定为7 。
#冷冻水泵按冰蓄冷系统、基载制冷机组供74 制 冷 与 空 调第10卷冷系统独立投入运行。
∃程序跟踪并显示冷冻水系统各传感器参数。
&自控系统记录系统的工作模式以及设备投入运行的台数等。
2)冰蓄冷系统∀运行顺序。
电动阀V1关闭!V2和V6开启,V3和V4调节!乙二醇泵(变频启动)!冷却水泵!双工况制冷主机!冷却塔。
基载冷冻水泵!基载冷却水泵!基载制冷主机!冷却塔。
#控制系统可根据空调冷负荷的变化开启制冷主机与相应的水泵与冷却塔风机的台数。
∃控制程序跟踪并显示冰蓄冷系统各传感器参数。
&自控系统记录系统工作的模式、设备投入运行台数、蓄冰装置进出口的温度、主机进出口温度、板式换热器进出口温度,形成控制点数据报表并绘制温度曲线。
2.2.2 控制方式1)检测冷冻水流量F1和冷冻水供回水温差(T4-T5)来测算末端负荷。
2)根据乙二醇回水温度T3控制主机及相应的水泵、冷却塔风机开启台数。
当3台主机同时运行时,乙二醇回水温度T3<7.2 (设定值,可调),停1台主机;当2台主机同时运行时,乙二醇回水温度T3<6.3 (设定值,可调),停1台主机,只开1台主机运行。
反之,当1台主机或2台主机投入满载运行还不能满足末端供冷要求时,立即再投入1台主机。
3)设定分集水器的压差值0.18M Pa(可调),末端变流量时可通过压差传感器控制旁通电动调节阀V5,以维持分集水器压差恒定。
当旁通增大,电动阀开度达到60%(根据回水温度,可调)时,停1台水泵。
当只有1台水泵运行,系统流量需求增大,水泵运行未满足压差值时,增开1台水泵,此时由压差传感器控制电动阀调节。
当电动阀全闭时,压差值持续增大,再增开1台水泵投入运行。
4)冷冻水供水控制温度T5设定值7 (可调),运用PID计算,调节阀门V3和V4的开度,双工况制冷主机自行调节其制冷量的变化。
5)冷却塔的控制及乙二醇补液报警控制参见2.1.2。
2.3 融冰单独供冷模式2.3.1 运行策略与控制调节方式系统投入运行时首先运行冷冻水系统,随后冰蓄冷系统投入运行。
1)冷冻水系统参见2.2.1。
2)冰蓄冷系统∀当系统指示融冰供冷,系统关闭制冷主机,由融冰提供全部冷量。
#运行顺序。
电动阀V2和V3关闭!V1, V4和V6开启,乙二醇泵(变频启动)。
基载冷冻水泵!基载冷却水泵!基载制冷主机!冷却塔。
∃由冷冻水供水温度T5(7 )控制乙二醇泵的变频。
&控制程序跟踪并显示冰蓄冷系统各传感器的参数。
∋自控系统记录系统的工作模式、设备投入台数、蓄冰装置进出口温度、主机进出口温度、板式换热器进出口温度,形成控制点数据报表并绘制温度曲线。
2.3.2 控制方式1)检测冷冻水流量F1和冷冻水供回水温差(T4-T5)来测算末端负荷。
2)检测蓄冰装置液位P1和P2,并取其平均值,计算蓄冰装置当前冰量。
3)设定融冰结束冰量,当前冰量小于100Rt (设定值,可调)时,停止该工况运行。
4)控制乙二醇泵的变频,调节进入融冰盘管的流量,确保冷冻水供水温度T5(7 )。
5)冷冻水泵的台数控制参见2.2.2。
6)乙二醇补液报警控制参见2.1.2。
2.4 双工况主机与蓄冰装置联合供冷模式(主机优先)2.4.1 运行策略与控制调节方式设定双工况制冷主机出口温度为3.5 (可调),确保主机不卸载运行,从而保证主机优先。
系统投入运行时首先运行冷冻水系统,随后冰蓄冷系统投入运行。
1)冷冻水系统参见2.2.1。
2)冰蓄冷系统∀运行顺序。
V6开启,V1和V2调节,V3和V4调节!乙二醇泵(变频启动)!冷却水泵!第5期代焱:深圳某冰蓄冷中央空调系统运行模式及控制方式分析75双工况主机!冷却塔。
基载冷冻水泵!基载冷却水泵!基载制冷主机!冷却塔。
#控制系统可根据空调冷负荷的变化开启制冷主机与相应的水泵及冷却塔风机的数量。
∃控制程序跟踪并显示冰蓄冷系统各传感器参数。
&自控系统记录系统的工作模式、设备投入台数、蓄冰装置进出口的温度、主机进出口温度、板式换热器进出口温度,形成控制点数据报表并绘制温度曲线。
2.4.2 控制方式1)检测冷冻水流量F1和冷冻水供回水温差(T4-T5)来测算末端负荷。
