機房群控系統概要
建筑空調系統最大負荷輸出是由最不利環境條件所決定，在最不利環境條件下空調系統實現最大負荷運行。對于商業綜合體項目，空調系統在92%的時間內都在70%負荷以下波動運行，如下圖為某商業綜合體空調負荷頻率分布：
過去的幾十年，新建項目的中央空調系統大多重建設輕運維，對空調系統的控制基本上只有冷水機組、水泵、冷卻塔等設備的啟停邏輯。這其中的原因有很多，比如為了降低建設成本、縮減建設周期、沒有群控相關的技術支撐、沒有利益上的內在驅動力、運維人員技術水平欠缺等等。
目前國內成熟運行的機房群控系統比較少，多數項目的空調系統為追求運行的穩定性和安全性，采取的控制方式較為簡單，如水泵長期定頻運行，或者只進行水系統變頻控制，未能對整個空調系統進行集中控制，以實現運行能耗的優化。
機房群控系統的基本架構是以制冷主機為基礎，包括空調系統閥門、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔和補水定壓、水處理設備等。根據平衡建筑冷負荷所需要輸出的冷量對系統進行全局控制，以達到節約能源的目的。
機房群控系統的最基本功能是根據設定的加、減機條件和系統當前狀態對冷水機組自動執行加、減載控制，并根據設備分組對水泵、冷卻塔等設備進行聯鎖啟、停或變頻運行，達到節能高效和延長機組使用壽命的目的。同時，機房群控不僅要考慮冷水機組的能耗，還要考慮其附屬設備如冷卻塔、冷水泵、冷卻水泵的能耗。
機房群控系統的核心是群控策略，也就是控制邏輯。依據建筑物的空調負荷需求，自動調節優化控制多臺冷水機組及相關設備的運行，使機組制冷能力與系統負荷相匹配。群控系統需要在主機輸送給末端的冷量不足時進行加機，冷機負載率較低時進行減機，目的是盡可能減少電量消耗的同時為末端提供足夠的冷量。
機房群控系統監控對象
機房群控系統主要監控對象包括冷水機組監控、冷水系統監控、冷卻水系統監控、電動閥門和補水壓設備的監控。
1、冷水機組監控
3）冷水機組具有流量過小保護控制功能，當冷機變流量工作時，流量低于冷水機組允許值時，啟動冷機保護及控制功能。
2、冷水系統監控
6）冷水泵運行時發生故障，自動停泵，備用泵自動投入使用的監控;
6）冷卻水泵運行時發生故障，自動停泵，備用泵自動投入使用的監控。
4、電動閥門和補水定壓設備監控
5）對水處理器、自動加藥裝置的監控。
判斷冷源冷量是否滿足末端需求一般有兩種方式：
當冷源輸出冷量不足時，冷凍水溫度會逐漸升高超過冷水回水溫度設計值，此時進入加載冷機程序。
冷量優先的控制方式
根據節能標準要求，對冷機臺數控制采用冷量優先的控制方式：
3）監控冷水機組壓縮機實時電流，利用實時電流與額定電流比值來測算機組實際出力，由于對壓縮機電流進行了實時監控，也對機組有了很好的保護、壓縮機的電流占額定電流百分比是冷水機組的重要參數，一般都回在機組的控制屏幕上顯示，這種控制方式目前應用得最多。
業內被廣泛使用的美國ASHRAE制冷機房能效分級
冷水機組起動順序：開（加）機指令---制冷機組冷凝器側電動蝶閥打開---對應冷卻水泵啟動---冷卻塔按程序投入運行---冷凝器側水流狀態確認---制冷機組蒸發器側電動蝶閥打開---對應冷水循環泵打開---蒸發器側水流狀態確認---制冷主機開啟 。
冷水機組停機順序：關（減）機指令---制冷主機卸載至關閉---延時10分鐘（時間一般能根據項目情況調整）對應冷水循環泵關停---制冷機組蒸發器側電動蝶閥關閉---對應冷卻水泵關停---冷卻塔關閉---制冷機組冷凝側電動蝶閥關閉。
1、加載冷機流程：
1）已經運行的機組有充足的時間由負載0%至接近負載100%。開式啟動新的冷水機組→新冷水機組啟動的延遲時間已經結束（延遲時間可以設定）→新冷水機組禁止運行的命令未激活→新冷水機組沒有處于出錯、斜坡加載或處于斷電重起階段→新加載冷水機組立即啟動。
2、減載冷機流程
1）目前運行的機組臺數多于一臺。
2）在運行機組的平均負載小于設定值。
3）當主機內的溫度傳感器所測的冷水供水溫度低于當前的冷水供水溫度設定點與設定的允許溫度偏差值的0.6倍相加后的所得值。機組停機的延遲時問已經結束(延遲時間可以設定) →達到以上1~3的條件→機組馬上停機。
這種方式可以提高冷源系統的整體能效(COP)，因為冷水機組在同一冷卻水溫條件下，單臺冷機接近滿負荷時認為COP值是最高的（并無絕對，不同品牌的設備可能情況不一樣，這個最高效率點需冷機廠家提供）。
一般情況下，獲得較低的冷卻水溫度可以使冷機獲得更到的能效比，因此對于冷卻塔變頻風機，在冷卻塔出水溫度達到冷水機組冷卻水最低允許溫度之后，冷卻塔風機才開始調速，以確保冷卻塔出水溫度不低于最低允許溫度。
同時，在系統冷凍水供水溫度遠離其設定點時，軟啟動模式能夠防止系統冷量過量輸出，造成能源浪費。
例如，系統夜間停機，早上系統開機時，冷凍水管中的滯留水溫較高，群控系統可能會錯誤地計算出高于實際需求的系統冷負荷。軟啟動功能可確保冷水機房緩慢的加載，防止過快地產生過多冷量。（當然，對于需要空調區快速制冷的系統，則可考慮主機全開滿載輸出冷量，將空調水系統溫度迅速降下來，以達到空調末端最短時間進入設計工況，達到最大出力的狀態）軟啟動的機制是控制冷機的電流。在軟啟動模式下，冷機非滿載啟動（具體負載率根據冷機性能由廠家給出），直到有一個加機要求冷凍機才被允許運轉于滿載狀態。
在加載冷機時采用“軟啟動”模式，中央冷源監測與控制系統在收到加機信號后，首先對已運行主機進行降低負載率運行，然后啟動下一臺制冷主機，最后將多臺制冷主機同時加大運行工況。
在減載冷機時采用“軟關機”模式，中央冷源監測與控制系統在收到減機信號后，首先降低多臺制冷主機的負載率，然后停止列入減機序列的制冷主機。
在軟啟動模式下的加機算法與正常模式下的不同。在軟啟動模式，冷水機房群控監測系統回水溫度，如果這個溫度下降的速率不夠快，這就意味著需要更多冷量。冷水機房群控持續檢測每分鐘回水溫度的變化，如果變化率不大于操作人員的輸入值，加機定時器開始工作。
群控注意事項
1）群控系統應提供軟開機功能，加載新的冷機時，系統可將當前運行冷水機組的負荷降低到50%，這樣可以減小新開冷水機組對電網的沖擊，同時新開冷水機組可以較快的運行到高效工作區域。
2）運維人員可以設定冷水總供水溫度，或可以依據室外溫度來自動微調供水溫度，比如當時室內環境對除濕要求不高時，可以適當提高冷水溫度，可以提高系統整體運行能效，達到節能的目的。 3）一般而言，冷機運行在70%～100%負荷率時，冷機能效比可以維持在較高水平，因此在已開啟冷機平均負荷率較高時進行加機，此時加機能明顯提高冷水機組能效比、減少耗電量。
4）冷水機組在運行過程中如發生故障時，自動投入待命冷水機組。已發生故障的冷水機會被鎖定停機，直到該冷水機組故障被排除后，運維管理人員在監控電腦上確認后，該冷水機組才會加入以后的加減載隊列。
5）系統應設定待加載的冷水機組在啟動前會確認是否有足夠的冷水、冷卻水流量，及同時冷水機組自檢是否通過，條件滿足才會最終開啟壓縮機。
6）互為備用的冷水泵組、冷卻水泵組，根據“均等運行時間”的原則順序啟停各臺水泵。部分負荷時，多臺同容量的冷水機組，根據“均等運行時間”的原則順序啟停各臺冷機。
分享幾種冷機加減載方式
3）自動運行狀態的冷機數量≥1臺。由于中央空調系統具有大滯后、高耦合的特性，為避免冷水機組頻繁啟停，在此基礎上設定一個加、減機請求保持時間（15～30min）的條件。 其中，開機時間段和關閉冷凍泵時間段可通過時段管理平臺設置，首臺開機與末臺減機均根據已啟動（手動和自動）冷機數量進行判斷。
2、群控策略二
1）冷機加載條件：摘自《杭州某產業園空調冷源群控系統的設計》 建筑熱能通風空調 蒯標
冷機減機條件：當出現冷水池液位低時，則依次關閉所有設備；當出現某個供液泵過流或變頻器報警時，則立即停止相應的設備。
每臺機組對應一套比例-積分-微分（PID）調節功能。通過可編程邏輯控制器實時采集機組冷凍水出水溫度，不斷與目標值進行對比，由節能控制系統計算后，對冷水機組控制器發出指令，進而控制壓縮機的變頻調節。
實時采集冷水機組的啟停信息，進而判斷相應機組冷媒水泵的啟停和冷卻水調節閥的供電，實現機組開啟則相應輔助設備自動開啟的功能。機組冷水泵采用變頻控制，通過冷凍水供回水溫差△T1與目標值△T2 值進行對比，結合流量可調范圍來實現變流量調節；機組冷卻水，通過供回水溫差△T3 與目標值△T4值進行對比，結合流量可調范圍來實現變流量調節。
一般情況下，冷機高效區負荷率為75~100%。因此，控制系統采集當前冷水機組進出水溫度和流量信息（或者壓差信息），計算系統負荷率和單機負荷率，進行加檔和降檔程序，盡量使壓縮機工作維持75%負載率以上運轉。
加檔程序：當出水溫度大于設定值，持續時間5min（可根據項目情況設定）并且已運行的機組的負載率都持續大于95%（可根據項目情況設定）時，進行加檔程序。
降檔程序：當出水溫度小于設定值，持續時間5min（可根據項目情況設定）并且已運行的機組的負載率都持續小于75%（可調整）時，進行減檔程序。
系統加減檔的檔位設計，考慮實際運行中，末端負荷的大小是實時變化的，因此系統需要頻繁切換運行檔位，而在切換過程中各設備加載需要一定的響應時間，所以在檔位設計時為系統負荷切換觸發值留下一定裕量，使相鄰兩檔的系統負荷存在5%的重合區間。
摘自《工業冷凍水集群控制系統新型節能策略研究》 制冷技術 張歡
