房间内的实际温度、水阀开度、外界温湿度和冷机负荷等参数,根据对冷冻水的供回水温度、房间内的实际温度的计算,在水泵运行安全频率范围内周期性调整冷冻水泵的运行频率;根据水泵的运行频率、水阀开度、外界温湿度、冷机负荷,在冷机出水温度安全范围内周期性调整冷冻水出水温度,以达到使冷源系统能耗最低的目的。由于本项目是全新风洁净空调,而且恒温恒湿实验室对温湿度要求比较高,需要对温湿度的变化有较快的反应,因此我们将循环计算时间初步定为15min。但在后续的实验过程中发现,冷冻水的出水温度有滞后的现象,当外界负荷发生变化时,冷冻水的出水温度没有及时的反应出来。所以将冷冻水出水温度计算的循环时间定为5min,经过查找文献和现场工作人员的经验,每隔5min调整一次冷冻水的出水温度不会影响冷机的能耗。
虽然在进行优化控制之前对空调冷源系统的运行数据和各设备进行了详细、深入的分析,但是在现场调试的过程中仍然出现了一些问题,本节描述了调试过程中遇到的部分问题及解决办法。在实验变水温优化控制的过程中,实验室的温度基本可以保持在20℃~24℃之间,但是湿度很难控制,经常出现偏高的现象,其中最不利末端的情况较为严重。冷机在低负荷的早晚两个时段会出现过停机保护的现象。在研究过程对出现的问题进行了分析,这是因为冷机的出水温度偏高,所以较小的冷冻水供回水温差带不走多余的湿度导致监控环境的湿度偏高;计算冷机最佳出水温度的公式中用到的温、湿度参数为整个控制环境的平均温度和平均湿度,这些数据可能没有反应出最不利末端的情况;冷机温度持续升高也会导致冷机出现停机保护的现象。
广一水泵厂家提供的信息可知实验中所使用的冷机的冷冻水出水温度设计值为7度,冷冻水的出水温度对冷机的性能指数COP有着重要的影响,冷冻水的出水温度越高,冷机的性能指数越高,冷冻水的出水温度与冷机的性能指数基本成线性增长,所以提高冷冻水的出水温度是节能优化控制策略的重要组成部分。但每台冷机都有一个出水温度设定值的安全范围,冷冻水的出水温度过高或者过低都会造成冷机的停机保护,冷机频繁的开启和关闭所造成的能源损耗会抵消部分因变水温而节省的能耗,而且冷机频繁的开启对冷机的使用寿命也会造成不好的影响。所以,在运行变水温优化控制策略之前需要给冷机冷冻水出水温度设定值一个变化范围。从节能和冷机安全运行的角度出发,将冷机冷冻水出水温度的下限定为7℃。
对运行优化控制策略之前的806个小时冷机冷冻水出水温度进行分析,除掉冷机突然停机造成的冷冻水温度瞬间过高和为0的情况,可明显看出冷冻水的出水温度基本上维持在5.5℃~10.9℃之间,如图1所示。可见在未执行变水温和变水量优化控制策略之前,冷冻水出水温度的波动范围为5.5℃到10.9℃,并且在此范围内,冷水机组及水泵可正常运行。所以从冷机安全和节能的角度出发,初步将冷冻水的供水温度上限设为10℃。
但是在后续的实验中发现当冷冻水的供水温度在此范围内变化时,冷机的安全运行状况和末端恒温恒湿的控制效果并没有完全达到控制要求。在优化控制策略的调试过程中,广一水泵厂根据实时监控的数据可以看出,在部分时段,空调系统的除湿效果并不理想并且会出现冷机停机的现象。
针对这些问题对各空调机组的使用时间段进行了统计,用于动物饲养室的空调机组为24小时运行,而其他位置的空调机组只有早8:00到晚16:30运行,所以在晚16:30之后一直到早8:00之前,空调系统的负荷都处于较低的状态,而白天的工作时间空调系统则处于负荷较高的状态,将两个时段的冷冻水出水温度的上限都定为10℃时,在广一离心泵白天负荷较高的时段中冷冻水不足以带走全部的热量和湿量,所以除湿效果不好。所以出于对冷机安全和除湿效果的考虑,将早8:00到晚16:00这段时间冷冻水出水温度的上限设为8℃,而其他时间的冷冻水出水温度的上限设为10℃。从后续的实验数据中可以看出,当冷冻水的出水范围控制在:早8:00到晚16:30为7℃到8℃;晚16:30到早8:00为7℃到10℃时,冷机可以安全运行并且可以得到很好的恒温恒湿的控制效果。
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