湯繼保

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽 合肥 230031）

1 冷水機(jī)組的COP 重要性

COP 值（冷卻效率）實(shí)際上是熱泵系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的制冷量（產(chǎn)熱量）與輸入功率之比。在相同的工作條件下，比例越高，熱泵系統(tǒng)的效率越高，節(jié)能效果越好。因此，在比較制冷系統(tǒng)的COP 值之前，必須確定各熱泵系統(tǒng)是否處于相同的工作狀態(tài)，然后進(jìn)行計(jì)算和比較。不同類(lèi)型的冷水機(jī)組具有不同的功能和適用范圍，但我們可以根據(jù)冷水機(jī)組的COP性能指標(biāo)來(lái)讀取冷水機(jī)組的工作效率。該冷水機(jī)組COP 性能指標(biāo)值發(fā)生變化，部分負(fù)荷下的值應(yīng)小于滿載時(shí)的值，且值隨負(fù)荷的變化而變化，圖1 為COP 和負(fù)荷的功能圖。

圖1

大多數(shù)用戶使用大部分都是相同類(lèi)型的冷水機(jī)組。該冷水機(jī)組的COP 值是冷水機(jī)組的最大負(fù)荷，但用戶根本無(wú)法達(dá)到滿負(fù)荷。負(fù)載，因此冷卻器大部分時(shí)間在部分負(fù)載下運(yùn)行。在這種情況下，必須優(yōu)化冷卻器控制系統(tǒng)，并且可以增強(qiáng)冷卻器在部分負(fù)載條件下的自調(diào)節(jié)能力和COP值。只有這樣才能大大提高冷水機(jī)組的節(jié)能效果。

目前大型冷水機(jī)組有自己的能量調(diào)節(jié)機(jī)制，廠家配備了合適的協(xié)同機(jī)械來(lái)強(qiáng)化其能量調(diào)節(jié)機(jī)制的功能，使得冷水機(jī)組在滿載條件下仍能保持較高的COP，從而使整個(gè)機(jī)組更需要一個(gè)完整的控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。目前，機(jī)電一體化對(duì)于所有類(lèi)型的機(jī)械都很重要，因此冷機(jī)系統(tǒng)需要機(jī)電一體化，這些系統(tǒng)更先進(jìn)，節(jié)能更高。目前的技術(shù)條件是將本機(jī)的控制系統(tǒng)與冷水機(jī)組結(jié)合起來(lái)。通過(guò)這種方式，冷卻器自身的傳感器將值傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，然后控制系統(tǒng)根據(jù)這些信息調(diào)整冷卻器，這不僅可以確保冷卻器的調(diào)整，而且還可以確保冷卻器各部分的結(jié)構(gòu)。冷水機(jī)組可以穩(wěn)定運(yùn)行，并且可以提高冷水機(jī)組的工作效率以及其節(jié)能作用。

2 冷水機(jī)組的群控

2.1 冷水機(jī)組群控的意義

第一冷水機(jī)組控制具有節(jié)能功能。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的大小，啟動(dòng)相應(yīng)的機(jī)組，以節(jié)省能源和運(yùn)行成本。停止相應(yīng)的泵或降低泵電機(jī)的速度以節(jié)省能源。第二冷水機(jī)組群控制可以提高機(jī)組的使用壽命，而主動(dòng)群控制有利于延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命，提高設(shè)備的利用率。第三冷水機(jī)組控制具有保護(hù)設(shè)備，合理控制組，使系統(tǒng)更舒適，避免過(guò)冷，更容易滿足設(shè)計(jì)要求的功能。

2.2 群控模式類(lèi)型

第一種是回水溫度控制方法。通過(guò)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中制冷水系統(tǒng)回水溫度的測(cè)量，可以根據(jù)其值來(lái)確定要啟動(dòng)的冷卻器單元數(shù)，從而達(dá)到控制冷水機(jī)組數(shù)量的目的?；厮疁囟瓤刂品椒▽?duì)水溫的適應(yīng)性差，特別是在溫度較小時(shí)，誤差較大，不利于節(jié)能?？捎糜诒錅囟缺Ｗo(hù)和報(bào)警。但設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。標(biāo)準(zhǔn)尚不清楚。第二種是流量控制方法，其測(cè)量冷凍水流量以獲得流量信號(hào)，然后將流量值與冷卻器的額定流量進(jìn)行比較以控制冷卻器的數(shù)量。流量控制原理是建立在三個(gè)假設(shè)的基礎(chǔ)上的，這些假設(shè)與制冷水回水溫度常數(shù)在設(shè)計(jì)條件下的流量成正比，但實(shí)際上這三個(gè)假設(shè)不能建立，更不用說(shuō)同時(shí)設(shè)定了。盡管流量控制方法可以確保系統(tǒng)的流動(dòng)并且避免冷凍機(jī)的蒸發(fā)器凍結(jié)，但是它不能很好地適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載的變化。因?yàn)榫€圈的傳熱和流動(dòng)不是線性的。實(shí)驗(yàn)和研究表明，冷卻水流量與建筑物的熱負(fù)荷之間存在對(duì)數(shù)關(guān)系。這種關(guān)系隨冷水入口溫度、線圈的尺寸和結(jié)構(gòu)、線圈的表面積、與線圈表面接觸的空氣溫度、氣流速度等因素的變化而變化，不僅是非線性的，而且是一條隨多種因素變化的曲線。不可能反映負(fù)載的變化，因此不能有效地節(jié)省能量。三是熱控措施，通過(guò)測(cè)量回水溫度、水溫差和流量信號(hào)，然后根據(jù)熱力學(xué)公式計(jì)算這兩種信號(hào)，計(jì)算實(shí)際冷卻量、制冷量和制冷機(jī)制冷效果比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷水機(jī)組的質(zhì)量控制。熱控制方法具有良好的控制和節(jié)能效果。不能保證系統(tǒng)的流量，以防止冷卻蒸發(fā)器結(jié)冰。因此，不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。第四種是差壓控制方法，其中通過(guò)集水器和水分配器之間的旁通管提供電差壓調(diào)節(jié)閥。當(dāng)回流管之間的壓差增大時(shí)，用戶負(fù)荷和負(fù)荷側(cè)流量減小，然后調(diào)整旁路閥以增大旁路閥的開(kāi)度。然而，僅基于壓力差難以控制站的數(shù)量。差壓信號(hào)可由兩個(gè)壓力傳感器或直接由差壓傳感器獲得。每個(gè)項(xiàng)目的壓差是不同的，因?yàn)槊總€(gè)項(xiàng)目的供水系統(tǒng)是不同的。國(guó)內(nèi)外的一些論文建議消除差壓控制，并認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)不明確。

3 優(yōu)化冷水機(jī)組的COP 控制方案

首先，使用最新的控制邏輯將系統(tǒng)COR 作為不同類(lèi)型或類(lèi)型的性能指標(biāo)加載，并加載控制器數(shù)據(jù)庫(kù)中所選冷卻器尺寸的相應(yīng)COP 負(fù)載率(%)數(shù)據(jù)表和輔助設(shè)備的計(jì)算系數(shù)。系統(tǒng)中配置的冷卻器。通過(guò)從連接的冷卻器的控制器讀取數(shù)據(jù)并在整個(gè)冷卻器系統(tǒng)中安裝水渦流，水流，功率發(fā)送器或電流傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的操作參數(shù)。其次，通過(guò)監(jiān)控控制器的總出水量、回水溫度和系統(tǒng)流速，可以預(yù)測(cè)當(dāng)前的冷卻負(fù)荷，并且可以連續(xù)計(jì)算可選的運(yùn)行模式，以確定運(yùn)行哪個(gè)機(jī)組。然后，COP 優(yōu)化程序?qū)⒏鶕?jù)總負(fù)載計(jì)算每個(gè)運(yùn)行模式下每個(gè)冷卻器的負(fù)載率（%），并根據(jù)COP 負(fù)載率（%）計(jì)算整個(gè)冷卻器系統(tǒng)的負(fù)載率（%）數(shù)據(jù)庫(kù)中各種冷水機(jī)組的數(shù)據(jù)表和輔助設(shè)備的計(jì)算冷水機(jī)組系統(tǒng)的COP 值。當(dāng)停止單元改變操作模式時(shí)，優(yōu)化器將自動(dòng)調(diào)用啟動(dòng)和停止程序以實(shí)現(xiàn)模式切換。這樣，制冷系統(tǒng)就可以在最佳的COP 狀態(tài)下工作，從而優(yōu)化性能，節(jié)約能源。第三，通?；谛阅軠y(cè)試報(bào)告和單元的經(jīng)驗(yàn)公式獲得冷卻器的COP 負(fù)載率（%）數(shù)據(jù)表和輔助設(shè)備的計(jì)算系數(shù)的原始數(shù)據(jù)。然而，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能充分反映機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，不能涵蓋所有的運(yùn)行工況。此外，隨著設(shè)備的操作時(shí)間增加，設(shè)備的性能也會(huì)發(fā)生變化。因此，用固定數(shù)據(jù)表計(jì)算系統(tǒng)的COP 會(huì)與實(shí)際情況有一定的偏差。因此，優(yōu)化器應(yīng)具有自適應(yīng)功能。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際COP，單元的COP 和當(dāng)前運(yùn)行條件下的計(jì)算參數(shù)。然后，將單元的實(shí)際COP 和計(jì)算參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表和相應(yīng)單元的系數(shù)，相應(yīng)的操作條件和相應(yīng)的COP-負(fù)載（%）中，如圖2。

圖2

因此，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，優(yōu)化器會(huì)連續(xù)計(jì)算實(shí)際系統(tǒng)COP并同步更新表。第四，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)控制程序數(shù)據(jù)庫(kù)的COP 和系統(tǒng)的COP 進(jìn)行自適應(yīng)更新，以保持最優(yōu)控制邏輯的準(zhǔn)確性。優(yōu)化器自適應(yīng)地更新和累積系統(tǒng)的最新操作參數(shù)，然后基于這些參數(shù)選擇系統(tǒng)COP 的最佳操作模式。因此，系統(tǒng)可以隨時(shí)適應(yīng)環(huán)境和自身的變化，從而保證整個(gè)冷水機(jī)組系統(tǒng)始終處于最佳狀態(tài)。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，COP 優(yōu)化器及其數(shù)據(jù)嵌入在系統(tǒng)控制器硬件中。這不僅可以提高程序的運(yùn)行速度，而且可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，這需要控制器具有更快的計(jì)算和更多的內(nèi)存，優(yōu)化器更簡(jiǎn)單，更高效，并且必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的性能和可靠性測(cè)試。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，有必要對(duì)COP 值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)冷水機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能效果，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而保證方案的正確性和實(shí)用性。因此，冷水機(jī)組控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)必須依靠數(shù)據(jù)的支持，從各個(gè)方面對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化。有效地提高了冷水機(jī)組的運(yùn)行效率，提高了冷水機(jī)組的節(jié)能效果。