1、制冷系统自动监测与控制

 将制冷机、冷却水、冷水循环水泵、补水箱、集水器、分水器等一些辅助设备安装在专用设备间— 制冷站中。制冷站中的冷水机组生成的冷冻水通过分水器向各空调区的新风机组、空调机组或风机盘管（空调末端设备）提供冷冻水，冷冻水与这些末端设备进行热交换，升温后又返回制冷站的集水器，再经过冷冻水循环泵加压进入冷水机组进行制冷，整个过程循环进行。冷冻水系统由冷冻水机组、冷冻水循环泵、分水器、集水器、空调末端及一些辅助设备组成。在制冷过程中，通过对冷冻水供回水温度、流量、压力、压差、冷水机组运行台数和差压旁路调节的控制，实现对冷冻水系统的控制来满足空调末端设备对冷源的需求，同时实现节能目的。

 制冷系统的运行参数

 监控楼宇自控系统对制冷系统的一些主要运行参数：

冷水机组的进水口和出水口冷冻水温度

集水器回水温度与分水器供水温度（一般与冷水机组的进水口和出水口温度相同），这个温度反映末端冷水负荷的变化情况。

冷冻水供/回水流量检测。通过对冷冻水（供/回水）流量及供/回水温度检测，可确定空调系统的冷负荷量，并以此数据计算能耗和系统效率。

分水器和集水器压力差值（压差）测量。使用压力传感器测量分水器进水口和集水器出水口的压力，或直接使用压差传感器测量这两个水口的压力差。以供回水压差数据作为控制调节压差旁通阀的开度的依据。

对冷水机组运行状态和故障进行监测。

对冷冻水循环泵运行状态进行监测。

 2.制冷站水系统运行控制

 （1）冷水机组的连锁控制

通过编制程序，严格按照各设备启停顺序的工艺流程要求运行。冷水机组的启动、停止与辅助设备的启停控制须满足工艺流程要求的逻辑连锁关系。

冷水机组的启动流程为：

 冷却塔风机启动→冷却水泵启动→冷冻水泵启动→冷水机组启动。

冷水机组的停机流程为：

 冷水机组停机→冷冻水泵停机→冷却水泵停机→冷却塔风机停机。

冷水机组的启动与停机流程正好相反。冷水机组具有自锁保护功能。冷水机组通过水流开关监测冷却水和冷冻水回路的水流状态，如果正常，则解除自锁，允许冷水机组正常启停。

 （2）备用切换与均衡运行控制

 制冷站水系统中的若干设备采用互为备用方式运行。

为使设备和系统处于高效率的工作状态，并有较长的使用寿命，就要使设备做到均衡运行每次启动系统时，应先启动累积运行小时数少的设备，并能为均衡运行进行自动切换，这就要求控制系统对互为备用的设备有累计运行时间统计、记录和存储的功能，并能进行均衡运行的自动调节。

 （3）冷水机组恒流量与空调末端设备变流量运行的差压旁路调节控制。

 当流量过小时，自动停止运行，在冷水机组不适宜采用变流量方式，但对于二管制的空调系统，通过调节空调末端的两通调节阀，系统末端负荷侧的水流量产生变化。

在冷冻水供水、回水总管之间设置旁路，在末端流量发生变化时，调节旁通流量来抵消末端流量的改变对冷水机组侧冷冻水流量的影响。旁路主要由旁路电动两通阀及压差控制器组成。通过测量冷冻水供回水间的压力差来控制冷冻水供水、回水之间旁路电动二通阀的开度，使冷冻水供/回水之间的压力差保持常量，来达到冷水机组侧的恒流量方式，这种方式叫差压旁路控制。差压旁路调节是二管制空调水系统必须配备的环节

（4）两级冷冰水泵协调控制

 如果冷冻水回路是采用一级循环泵的系统，一般使用差压旁路调节控制方案来实现冷冻水回路冷水机组一侧的恒流量与空调末端一侧的变流量控制。

当空调系统负荷很大、空调末端设备数量较多，且设备分布位置分散，冷冻水管路长、管路阻力大时，冷冻水回路就必须采用二级泵才能满足空调末端对冷冻水的压力要求。

 （5）冷水机组的群控节能

 制冷系统由多台冷水机组及辅助设备组成，在设计制冷系统时，一般按{zd0}负荷情况设计冷水机组的总冷量和冷水机组台数，对应于不同的以及变化的负荷，通过冷水机组的群控实现节能运行。

 1）冷冻水回水温度控制法

冷水机组输出冷冻水温度一般为7度，冷冻水在空调末端负载进行能量交换后，水温上升。回水温度基本反映了系统冷负荷的大小，根据回水温度控制调节冷水机组和冷冻水泵运行台数，实现节能运行。这种方法就是冷冻水回水温度控制法。

 2）冷量控制法

使用一定的计量手段根据回水温度与流量求出空调系统的实际冷负荷，再选择匹配的制冷机台数和冷冻水泵运行台数投入运行实现冷水机组的群控和节能。在根据实际的冷负荷对投入运行的冷水机组与冷冻水循环水泵的台数进行调节时还要同时兼顾设备的均衡运行。

 （6）膨胀水箱与水箱状态监控

 膨胀水箱作为制冷系统中的辅助设备发挥着这样的作用：当冷冻水管路内的水随温度改变相应的体积也产生改变，膨胀水箱与冷冻水管路直接相连，当水体膨胀体积增加时，一部分水排入膨胀水箱；当对体积减小时，膨胀水箱中的水可对管路中的水进行补充。补水箱用来存放经过除盐、除氧处理的冷冻用水，当冷冻水管路中的冷冻水需要补充时，补水泵将补水箱中的存储水泵入管路。补水箱中设置液位开关对其运行控制，当水位低于下限水位时进行补充，达到上限水位时停止补充防止渗流。

 （7）冷却塔的节能运行控制

 来自冷却塔送的冷却水--冷却水进水，设计温度为32℃,经冷却泵加压送入冷水机组，与冷凝器进行热交换。

冷却水进水温度的高低基本反映了冷却塔的冷却效果，用冷却进水温度来控制冷却塔风机（风机工作台数控制或变速控制）以及控制冷却水泵的运行台数，使冷却塔节能运行。

利用冷却水进水温度控制冷却塔风机运行台数，这一控制过程和冷水机组的控制过程彼此独

                                                            3.制冷系统监测

（1）设备运行状态监控

冷水机组运行状态：运行状态信号取自于冷水机组控制器（柜）对应运行状态输出触点（或主接触器辅助触点）。

冷冻水泵启停状态：该运行状态信号取自冷冻水循环泵配电箱接触器辅助触点。

冷却水泵启停状态：此信号从冷却水循环泵配电箱接触器辅助触点取出。

冷却塔风机启停状态监控：监控信号从冷却塔风机启停状态监控配电箱接触器辅助触点取出。

水流开关状态监测：取自水流开关状态输出点。

 （2）参数监控点和故障监控

这些参数可以是水位、流量、温度和压力等。

膨胀水箱高低水位监测：信号取自补水箱高低水位监测传感器输出，如使用液位开关、水位高限、低限、溢流位设置等。

冷却塔高低水位监测：信号取自冷却塔高低水位监测输出点，如使用液位开关、设置水位高/低限。

冷冻水供/回水温度检测：信号取自安装在冷冻水管路上的供/回水温度传感器输出。

冷冻水流量检测：信号从安装在冷冻水管路上的流量传感器输出，如使用电磁流量

 冷冻水供/回水压力（或压差）检测：信号取自安装在冷冻水管路上供/回水压力传感器或压差传感器输出，如采用水管或液压传感器，并安装在集水器入口，分水器出口、冷冻水管道附近。

冷却水供/回水温度检测：检测信号从安装在冷冻水管路上的供/回水温度传感器的输出。

冷水机组启停控制：从DDC数字输出口（DO），到冷水机组控制器启停远程控制输入点。

冷冻水泵启停控制：从DDC数的DO口输出到冷冻水配电箱接触器的控制回路。

冷却水泵的启停控制：可从DDC的DO口（数字输出口）控制冷却水泵配电箱接触器控制电路。

 冷却水塔风机启停控制：由DDC的DO口接入冷却水塔风机配电箱接触器控制回路。

冷水机组冷冻水进水电动碟阀：从DDC的DO口输出到冷水机组冷冻水入口电动碟阀开关控制输入回路。

冷水机组冷却水进水电动碟阀：从DDC的DO口输出到冷水机组冷却水入口电动碟阀开关控制输入回路。

冷却塔进水电动碟阀：从DDC的DO口输出到冷却塔冷却水入口电动碟阀开关控制回路。

压差旁路两通阀调节控制：从DDC的AO口（模拟输出口）输出到压差旁路两通阀驱动器的控制回路。

 在系统设计中还要包含：手动和自动控制的切换线路设计；设备故障维修/更换等退出自动控制状态的线路设计。

                                                       4.制冷系统设备控制

对相关设备运行状态参数检测传感器对相关物理量的检测，通过中央监控管理系统和控制现场设备的DDC对制冷系统的运行进行全面的监控和管理。

在楼宇自控系统对制冷系统进行监控管理的软硬件系统设计、设置时，要解决好以下几个问题：冷水机组与辅助设备的连锁控制；设备故障报警/手动/自动切换控制，均衡策略运行控制；冷水机组侧的恒流量与空调末端设备变流量运行的控制策略、规律与具体实现方式。

 （1）冷水机组与辅助设备的自锁、互锁控制

制冷系统的启停顺序有严格的对应关系。

启动顺序：冷却塔风机→冷却水泵→冷冻水泵→冷水机组。

停机顺序：冷水机组→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机。

这种逻辑顺序关系借助于控制软件，并依靠电器开关触点自锁、互锁来实现。

 2）设备故障报警

 如果设备运行或工作状态出现故障后，监控系统给出报警，并自动停止相关设备的运行，同时对报警信号进行处理与记录。

 （3）备用设备的切换投入

在系统中的设备出现故障，除了报警外，控制系统将故障设备切离，同时将备用设备投入运行，使整个制冷系统正常运行。

 （4）均衡运行的实现

为实现制冷系统中的均衡运行，可通过启停设备的给定策略实施启动来实现。选择启动设备的策略有：

累计运行时间最少的设备优先启动。

当前停止运行时间最长的设备优先启动。

轮流排队启动。

选择停止运行设备的监控策略有：

累计运行时间最长的设备优先停止运行。

当前运行时间最长的设备优先停止运行。

轮流排队停止运行。

在工程实际当中，可采用单一策略，也可采用多种策略的组合

 （5）制冷系统的节能运行

 现代建筑中的空调系统耗在建筑能耗中占有相当高的比例，高达50—60%，其中冷热源设备和水系统的能耗又在空调系统总能耗中占有80—90%的比重，因此对于冷热源设备及水系统的节能运行控制，意义重大。制冷系统中的冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都是主要耗能设备，制冷系统的运行节能控制的内容主要是以上这些设备的单项节能及协调运行中的系统节能。

 制冷系统的节能运行控制主要措施:

1）根据具体的热负荷变化规律制定科学合理的设备运行时间表

2）制冷机组的节能群控

在有多台机型的制冷系统中，对机组进行策略合理的群控，使空调末端设备通过的冷冻水流量与实际的热负荷进行动态匹配，实现节能运行。对于单台冷水机组，可以使用调节主机运行状态，调节冷水机组冷却水入口温度来调节冷冻水泵、冷却水泵的能耗。根据空调系统实际的冷负荷来调节制冷机组运行的台数，同时调整制冷机冷却水的温度，使制冷量与实际冷负荷匹配。

 3）冷冻水循环泵的节能控制运行

空调冷冻水系统采用一级冷冻水泵和差压旁路调节控制构成冷冻水回路结构时，冷冻水泵为冷冻水提供压力来克服冷冻水传输管路中的阻力，并保证末端设备侧获得足够的压力；通过调节差压旁路的流量，保证末端及空调设备的正常工作。可根据实际空调系统的冷负荷，在满足工作压力、冷冻水流量的情况下调节冷冻水泵运行台数和差压旁路的设定值，使之节能运行。在冷负荷大的空调系统中，末端空调设备分布范围广，水系统管路长，此时冷冻水系统采用二级冷冻水泵来为系统提供正常工作所需的冷冻水压力。对于这种系统的节能运行，是通过调节二级冷冻水压力和冷冻水泵运行台数来控制的。

 4）冷却塔和冷却水泵的经济运行控制

根据冷冻机对冷却水温的要求，通过对冷却塔运行台数的控制，来实现冷却塔出水温度与设定值的匹配。还可以使用调速来实现这种控制。当冷却塔出水温度高于设定值，可增开一台冷却塔或将冷却塔中风扇的驱动电机转速提高；在对冷却塔台数的调节控制中，一个重要的因素是室外环境温度。总的来讲，合理地调节投入运行的冷却塔台数、调节冷却塔中风机和冷却水泵的运行台数（或通过调速控制）可较好的实现冷却塔、冷却水泵的节能运行。

 5、制冷站经济运行中的协调控制

实现对机组的启停控制、运行参数监测、故障报警、按照一定的控制策略进行经济运行控制，制冷机组还配置有较完善的安全保护设置。新的制冷机组的控制监测系统一般设置了标准的通信接口，并且支持BACnet协议和Lonworks通信协议。楼宇自控系统就可以对制冷机组进行高水平的运行状态控制、运行参数控制、经济运行控制及安全防护。

                                                               空调系统的自动控制

空调系统的任务就是进行空气调节，而空调末端设备是完成空气调节的装置。对空调系统进行自动控制使整个空调系统正常运行并保证环境参量满足要求。由于空调系统长时间运行，耗能很高，在楼宇设备运行电耗中占有很大的比重，必须对空调系统进行节能控制，对其运行进行优化管理。

空调系统控制主要包含：环境温度控制、空气湿度控制以及空气质量调节等内容。制冷时，以距地面1.2m处的空气水平风速为0.3m/s较为适宜，制热时，以距地面1.5m处的水平风速为0.5m/S为宜。在静止的空气中或恒定不变的风速场中，人体的环境感受和舒适感都降低。空调系统中的新风量调节可控制空气中的含氧量，通过过滤方式滤除空气中的悬浮物，保证空调环境的清洁度。

 空气调节设备主要有新风机组、空气处理机组、风机盘管、变风量系统、送风/排风装置等，这些设备在空气调节的过程中，各自发挥着不同的作用。

空调系统的自动控制

空调机组主要由新风阀、回风阀、排风阀、过滤器、冷/热盘管、送风机组成。控制系统中的现场设备由DDC、送风温度传感器、送风湿度传感器、防冻开关、压差开关、电动调节阀、风阀执行器等组成。

为节能运行，空调系统运行中要使用一部回风同时为满足对室内空气洁净度的要求，还要采用一定量的新风。空调机组的工作主要是对系统中的新风和回风混合后进行热湿处理，再送入到空调房间，调节室内空气参数达到预定要求。

空调机组常要承担若干个房间的空气调节任务，而不不同房间可能热负荷、湿度各不相同（热湿特性不同），还常要求不同房间有同的同标调节参数。这使得系统控制过程变得更复杂了。

新风机组工作时，仅考虑和处理室外空气参数变化对调节系统的干扰；而空调机组也同样要受到这类系统外扰动，但除此之外，还有：室内人员、设备散热、散湿量变化引起的干扰。调节系统必须有效地应对和处理这些系统外干扰；使被调节空间满足预定的温湿度要求，同时合理地降低运行能耗。

 2、定风量空调机组运行状态及参量监控

从室外的温度传感器和新风口上的风管式温度传感器采集室外和新风温度。

从室外的湿度传感器和新风口上风管空气湿度传感器采集室外和新风湿度。

安装在过滤网上的压差开关监测过滤网两侧压差。

从安装在送风管和回风管上的风管空气温度传感器采集送/回风温度。

从安装在送风管和回风管上的风管空气湿度传感器采集送/回风湿度。

使用安装在空调区域或回风管上的空气质量传感器（如CO传感器）进行空气质量监测。

采集由送风管上的风速传感器测出的风速对送风风速监测。

自安装在送风管表冷器出风侧的防冻开关采集防冻开关状态监测信号（在冬季温度低于0C的北方地区使用）。

通过送/回风机配电柜热继电器辅助触点处的开闭状态采集到送/回风机故障状态的监测。

 通过对送/回风机配电柜热继电器辅助触点，对送/回机运行状态进行监测。

从DDC的DO口到新风口风门驱动器控制电路，调节控制新风口风门开度。

从DDC的DO口到回风/排风风门驱动控制电路，控制调节回风/排风风门开度。

从DDC的AO口输出冷热水二通调节阀门驱动器控制电路控制调节冷热水二通调节阀门开度。

从DDC的AO口输出到冷/热水阀门的驱动控制器控制输入口，控制调节冷/热水阀门开度。

从DDC的AO口到加湿二通调节阀驱动器控制输入口，控制调节加湿阀门开度。

从DDC的DO口到送/回风机配电箱接触器控制回路，进行送/回风机启停控制。

 定风量空调机组的运行控制与节能运行

（1）连锁控制

定风量空调机组启动时的连锁控制顺序为：新风风门→回风风门→排风风门开启→送风机启动→回风机启动→冷热水调节阀启动→加湿阀开启。定风量空调机组停机顺序控制：关闭加湿阀→关闭冷热水阀→送风机停机→新风风门关闭→回风风门关闭→排风风门关闭。

（2）定风量空调机组的温度调节与节能运行

定风量空调机组中，用回风温度作为被调参数，由回风温度传感器测出的回风温度量传给DDC，DDC计算回风温度与设定温度的差值，按PID调节规律处理并输出调节控制信号。通过调节空调机组冷热水阀门开度调节冷/热水量，使被控区域的温度保持在设定值。室外温度变化通过新风温度来反映，新风温度值输入给DDC进行处理好后控制相应的调节阀开度，进而达到空调区域的温度控制。

       （3）空调机组回风湿度控制

由回风湿度传感器测出的回风湿度量值信号送回DDC，通过与给定值比较后产生一个偏差，经由给定算法（PI规律调节）后产生控制调节加湿电动阀开度，使被调节区域的空气湿度值满足设定要求。

（4）新风风门、回风风门及排风风门的控制

由新风温/湿度传感器和回风温/湿度传感器测出的温/湿度信号量值传送给DDC，DDC处根据这些数据进行焓差计算，按回风和新风的焓值比例及新风量的需求，调节新风风门和回风风门开度，同时使系统在趋近较佳的新风/回风比例上节能运行。 

（5）过滤器压差报警及机组防冻

在过滤网出现堵塞严重、压差开关报警。冬季时，还需要对机组进行防冻监测和控制。

（6）空气质量控制

使用CO、CO2等气体传感器监测室内空气质量，DDC接收到这些测出量后，进行对比运算，再输出控制信号调节新风风门开度，通过调节新风量供给来控制空调区域的空气质量。

（7）、空调机组的定时运行和远程控制

通过控制系统，按给定的时间表对空调机组进行定时启/停控制，并能对相关设备进行远程控制。