解决方案 | 中央空调冷冻水系统节能优化控制

2024年07月05日

01 前言

工厂中央空调基本采用集中供应-分散使用冷冻水的结构。冷冻水供水系统主要由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔组成。这些设备依靠人工调节泵阀的启停和频率及冷机参数，难以适应天气变化与生产环境变化。为了保证末端空调主机的需求，冷冻水系统通常供给过量冷冻水，造成能源浪费。

图1-空调结构

02 方案介绍

菲尼克斯电气针对性的提出了节能优化控制方案，实现冷冻水系统的自适应调节。综合使用这两种节能方式的同时设定总冷量的约束，使其满足末端空调的需求，在保障制冷有效性的前提下最大程度的减小了系统的能源消耗。

节能优化控制器的核心理念是提供足量而非过量的冷冻水。通过分析冷冻水系统的供水温度和回水温度计算末端空调机组所需的冷量。当冷量负荷降低，通过降低水泵频率和提升冷水机组供水温度的方式实现节能。降低水泵频率减小流量能直接降低水泵能耗。调高冷水机组供水温度可提升冷水机组效率。冷水机组工作在COP较高的区域，减小冷机的能源消耗。

综合使用这两种节能方式的同时设定总冷量的约束，使其满足末端空调的需求，在保障制冷有效性的前提下最大程度的减小了系统的能源消耗。

03 方案特点

菲尼克斯电气利用PLCnext AXC F 3152强大的开发能力实现了节能优化控制器。

借助AXC F 3152强大的网络通信开发能力，与现场设备和能源监测系统进行数据交互。采集了水泵、冷机的功率、频率等关键数据。

通过辨识实验获取系统模型。得到了泵的功率-频率，压力-频率以及冷机的COP-供水温度等模型，实测模型与现场实际运行情况吻合。

在完成模型辨识后，建立了能耗最小为目标的约束优化函数。充分利用PLCnext支持高级语言、可扩展功能等特性。通过引入优化计算库，使用C++完成了传统PLC无法实现的解约束优化算法的难题。