浅谈高效机房时代的机房自控系统

最近和同行展开了多场交流：高效机房时代，机房自控有什么不同？数据为王，机房管理系统起什么作用？所谓算法，听起来好厉害，它是怎么运行的？和以往的控制方式有什么不同？目前国内各种算法都有什么技术流派，水平到底如何？时代变迁，暖通的未来还有机会吗？

结合自身实践，和同行们交流一下关于暖通机房自控系统的一些知识，共同提高。

近年来高效机房已成为热门话题，也是低碳的重要实现路径之一。目前我国冷站综合效率普遍偏低，如制冷机房能效提升1%，空调系统能耗将会降低约0.4%。但如果冷站自控深化设计不到位或相关要求不明确，将会导致自控设计错漏较多，调试困难较大，势必会影响机房自控系统功能的具体实现。本文将从自控点位设置要求、自控功能、控制界面等方面进行相关阐述。

机房自控系统一方面实现自动化，节约大量人力成本，另一方可以根据系统负荷情况，准确控制机组的运行数量和运行工况，启停相应水泵，或降低水泵电机转速，从能实现节能运行的目的。同时，可实现机组轮换，故障保护，有助于延长机组寿命，提高设备利用效率。

一、机房自控系统的点位设置要求

  1.1设计单位应提供冷站自控具体点位表，点位表应明确点位类型、数量、所属设备或系统。特别要关注能量计、温度、压力等相关传感器的设置及精度要求。如有机会此方面内容可以进步与大家交流

1.2 冷站自控深化单位应进行深化设计，进一步与空调专业拉通，点表应细化到冷站自控点位原理图中，且需正确反映传感器的位置关系，同时电表和能量计亦需包含在原理图中。

1.3 设计应提供自控系统设计说明、平面图等。重点核实能量计的安装位置，确保安装满足前直管段不小于10倍内径，后直管段不小于5倍内径的要求以及DDC箱设计及相关布线等设计。

1.4设计需提供网络架构图，明确各类设备点位按何种通讯协议与上位机通讯，关注通讯协议，是否与IBMS等系统相匹配。

同时应让冷机、水泵、冷却塔厂家提供性能曲线图及效率等资料。

二、机房自控系统的功能要求

2.1 控制功能要求：

2.1.1 冷站自控首先应能实现无人值守功能，如需实现手动控制，可具备切换功能，以满足设备维修或时人工控制。

2.1.2需提供冷站设备顺序起停控制方案，包括主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、电动阀门、冷凝器在线清洗系统等。

2.1.3可实现制冷主机加减机优化控制，且可实现大小机组合和定频\变频机组合的加减机策略，如按冷机负荷率、回水温度、出水温度等综合指标控制等。

2.1.4可实现冷冻变频水泵优化控制，如通过最不利末端压差控制，当冷冻水末端环路较多时，可选择多组最不利末端压差，且需考虑主机流量变化率安全限定；并可实现泵组效率最优控制，如水泵台数和频率的优化组合。

2.1.5 如冷冻水形式为一/二次变流量系统，且一次泵设置变频，可实现一次冷冻变频水泵优化控制，如按泵组运行效率最优控制、一/二次侧水平衡控制等；

2.1.6 可实现商场每日正式营业前空调水预冷而机组提前加载时间设定或优化，和商场每日营业结束前利用余冷而机组提前减载的时间设定或优化。

2.1.7 可实现变流量运行时主机蒸发器的冷冻水流量保护，深化单位需提供选定主机的最低和最高流量设置要求。

2.1.8 可实现冷却变频水泵优化控制，如按冷机冷凝器进出水定压差（定流量）控制、过渡季冷却水温度较低时通过冷却水泵变频调节冷却水流量，并可实现泵组效率最优控制，如水泵台数和频率的优化组合。

2.1.9 可实现冷却水供水温度重设优化控制，如根据冷却塔和冷机整体运行效率最高控制冷却塔高低速、风机频率、台数，且需考虑主机低温保护。

2.1.10 可实现板式换热器的供水温度控制，如根据二次侧供水温度设定与反馈差值，调节一次侧电动阀开度。

对于以上要求，深化单位需根据产品特性和应用经验再次深化，明确各控制功能如何实现。

2.2 监测功能要求：

2.2.1 实现对冷站综合COP、每台冷机COP的实时监测及累积制冷量、累积冷站电量和累积冷站综合COP的监测。

2.2.2 实现对冷冻水泵输送系数、冷却水泵输送系数、冷却塔散热效率的实时监测。

2.2.3以水压图方式实现对冷冻水水路压降的实时监测，包括制冷主机蒸发器进出水压降、冷冻水供回水主管压降、冷冻水泵泵组压头、一二次侧板换压降、分区立管供回水压降、最不利末端的压差。

2.2.4以水压图方式实现对冷却水水路压降的实时监测，包括制冷主机冷凝器进出水压降、冷却水供回水主管压降、冷却水泵泵组压头。

2.2.5实现对设备的起停状态、自动/手动状态、故障状态、频率或高低速的实时监测，设备包括主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、板换、冷凝器在线清洗系统、补水箱、膨胀水箱等。

2.2.6实现对温度、耗电量、电动阀门、高低液位、制冷机内部参数等数据的实时监测，制冷主机内部参数应由主机厂家确认。

三、机房自控系统的界面要求

为实现系统的全自动化运行，全面动态实时监控冷源系统，自控界面应具有参数显示、设备状态、数据纪录功能，应该有控制策略实现各种工况下和条件下的自动控制。具有数据管理管理、安全管理、报警、报表等功能，界面应有强大的图形展示功能，使图形界面更加直观形象，操作更加便捷。

3.1 冷机自控界面首先应具备人机友好界面，以系统图方式显示冷站系统运行状态，以上提及的监测数据应清晰反映在系统图中。应有一键开关机功能。

3.2所有控制功能应以适当图形界面清晰显示，需呈现控制逻辑和控制参数状态，包括季节模式、温度、压差、主机负载率、主机电流、流量、频率、高低速等信息，方便操作人员判断控制效果；重要控制参数应留有人机交互接口，如冷冻水温度设定值、冷却水温度设定值、压差设定值、主机低温保护温度设定值、主机电流设定值、流量保护设定值、设备自动/手动切换。

3.2 应具备人机友好界面，以实物图方式显示设备运行状态，如主机、空调水泵、冷却塔、板式换热器等，以上提及的监测效率和相关数据应清晰反映在设备图中；主机信息需根据主机厂家提供的通讯协议获取。

3.3 利用冷冻水和冷却水管路的压力点监测，应以水压图的方式清晰表达冷冻水和冷却水的水路压力变化。

3.4 上述提及的数据除了实时显示在系统图、设备图中，还应以图表方式显示历史数据，显示时长不低于1年。

3.5 冷站自控实施单位将上述点位以适当图形界面方式显示，可实现数据分类、合并、累计、存储、导出等功能。

关于高效机房自控系统的基本要求简述如上，后续将与大家一起探讨冷机控制策略方面的内容。具体阐述冷机启停、加减机等控制策略，阐述并联节能策略、预冷控制、余冷利用、低温保护等相关内容以及冷冻泵变频控制、冷却泵变频控制、冷却塔变频控制和压差旁通阀控制等相关内容。高效机房涉及设备较多，系统较复杂，希望同仁们通过群策群力提高中央空调机房的综合效率，保证设备安全、节能的运行。