高效冷水机房系统设计和运行介绍

1、1/62/64/65/61/43/41/2技术交流会高效机房系统设计和运行介绍21/62/64/65/61/43/41/2高效机房系统设计及运行高效机房核心要素：01核心要素末端设备冷冻水系统加减机逻辑冷却水系统31/62/64/65/61/43/41/2高效机房系统控制系统温度优化减少输送能耗高效设备高效机房的核心要素变频/磁悬浮机组一级能效设备塔泵变频控制采用IE3电机高精度传感器效率优先的运行系统稳定性好自动化程度高准确计算负荷分布减少阀门弯头优化系统平衡减少旁通流量减少系统流量成本和能耗比例优化提高冷冻水回水温度降低冷却水供水温度41/62/64/65/61/43/41/2高效机房的整体概念系统统设计设计运行维护维护51/62/64/65/61/43/41/2冷冻水流量控制冷水机组加/减机控制冷却水流量控制冷却水温度控制冷冻冻机房的控制逻辑逻辑1/62/64/65/61/43/41/2末端的特性末端特性1/62/64/65/61/43/41/2末端的特性3-通阀控制2-通阀控制7107121277风机高转速712风机低转数710末端水力平衡末端流量与冷量并不同步多个末端水力不平

2、衡系统的温差并不一定是5度多数情况小于5度1/62/64/65/61/43/41/2冷冻水流量控制变频器压差传感器变频器空调末端压差传感器空调末端传感器在近端传感器在远端1/62/64/65/61/43/41/2 近近端端扬程扬程传感器传感器A A点点（近端）（近端）传感器传感器B B点点（远端）（远端）远端远端ABC压压差传传感器放置位置AB1/62/64/65/61/43/41/2水泵扬程压压差传传感器在水泵泵口 压压差传传感器在主管的末端水泵扬程固定不变 水泵扬程随负荷下降而降低1/62/64/65/61/43/41/2减少管路系统阻力（ BIM技术）1/62/64/65/61/43/41/2冷冻水一次泵设计 和运行二次泵系统，一次泵定流量，一机一泵冷冻水一次泵Chiller60%负荷Chiller711Chiller 60% 60% 60% 7107n 加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者旁通管流量低于单台机组10%加机计时）n 减机逻辑（旁通管流量高于单台机组110%减机）1/62/64/65/61/43/41/2全程变频系统一次泵定流量，二次泵变流量系统末端侧变频Chil

3、lerChiller全程变频主机侧满载ChillerChiller全程变频1/62/64/65/61/43/41/2主机与水泵分开控制系统的工作模式：l冷冻机负责制冷l水泵负责输送水l冷水机组与水泵的开启无需要对应主机的工作模式： any flow rate 任何水流量 any DT 任何温差主机与水泵的运行分开让系统更灵活1/62/64/65/61/43/41/2一次泵系统的适用性讨论Chiller一次泵二次泵三次泵第三回路M三、多个供冷区域扬程、使用时间、管路特性各不相同一、机组的流量变化率二、机组的最大最小流量ChillerChiller五、大小机搭配ChillerChiller四、多台机组1/62/64/65/61/43/41/2一二次泵同时变流量 分区域变频水泵的设置， 二次泵压差控制； 一次泵跟随二次泵流量FVSDVSDVSDT1T2MVSDVSDVSD 旁通管常闭 三次泵压差控制 一二次泵跟随三次泵频率1/62/64/65/61/43/41/2水泵的接法旁通管电动阀n 一机一泵系统统一机一泵对应主机前无电动阀电动二通阀二次泵(变频)末端二通阀控制一次泵旁通管末端二通阀控制

4、n 多机对多泵系统统多机对多泵主机前设置电动阀主机与泵之间有共公管一次泵1/62/64/65/61/43/41/2系统示意图ChillerChiller711Chiller711MOFF112.5%流量 90% 90% 60%负荷7Chiller60%负荷Chiller11Chiller 60% 60% 60% 710常规系统多机对多泵一机对一泵变频主机变频水泵变频冷塔定频主机定频冷塔定频冷却泵超量打水1/62/64/65/61/43/41/2技术路线选择 （高效VS变频）n 定频频主机应应采用“满载优满载优 先”模式运行. 尽量减少定频机开启台数(泵&塔) 受到各种限制，实际很难实现n 变频变频 机采用“部分负负荷优优先”模式运行 开启更多的主机来分担负荷，让主机运行在效率最高点上。 主机的高效区间与实际 运行区间重合传统系统高效主机变频系统1/62/64/65/61/43/41/2加减机逻辑旁通管流量加减机n 加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者旁通管流量低于单台机组10%加机计时）n 减机逻辑（旁通管流量高于单台机组110%减机）Chiller60%负荷ChillerChill

5、er 60% 60% 60% M机组效率曲线主机电流加减机n 加机逻辑（机组出口温度漂移达上限，或者电流达到90%加机计时）n 减机逻辑（当N台主机的电流N-1台的满载电流的80%时，进行减机倒计时机组和负荷效率加减机1/62/64/65/61/43/41/2主机与水泵的分开控制一机一泵的系统也能实现主机与水泵分开控制Chiller60%负荷Chiller711Chiller 90% 90% 711OFF112.5%流量112.5%流量一次泵变流量运行,流量变化范围40%130%1/62/64/65/61/43/41/2全变频系统冷却塔风机转速冷却泵流量控制离心机电机速度冷冻泵流量控制空调箱风量控制Total System Cooling Output总冷负荷Total System Energy Input总能耗系统示意图VFDsCooling Tower Fan SpeedCondenser Pump SpeedChiller Vane & SpeedChilled Water Pump SpeedAir Handler Fan Speed机组效率曲线冷水机组冷却塔泵能耗比例58%

6、58%36%36%6%6%1/62/64/65/61/43/41/2控制系统架构图机器学习层传感器与智能层控制层优化层云应用层楼宇自动化控制系统 CPO 10Operational Modules实时动态诊断与控制策略优化 OptiCx 优化平台设备层泵制冷机塔VAVs / CAVs空调箱变频器锅炉VFDsReal-Time AnalyticsSystem Diagnostics & Prognostics CPO-30 (OptimumLOOPTM) OptimumEDGETM OptimumAIRTM OptimumHEATTM预测性免费供冷 主机性能诊断动态启停 Web & Mobile Apps241/62/64/65/61/43/41/2冷却水系统设计冷却水系统设计 和控制251/62/64/65/61/43/41/2增加主机投资增加主机能耗增加冷塔投资增加冷塔能耗系统统初投资资分析系统统运行费费用分析不同冷却水温度选择选择30-37C31-3732-37C32-38C32-39C32-40C系统投资（万元）200198198195195196初投资增加（万元）2.2-0.6

7、0.0-3.4-3.5-1.91200小时节省（万）2.121.450.000.340.29-0.342400小时节省4.242.900.000.680.58-0.674800小时节省8.475.800.001.361.16-1.346000小时节省10.597.240.001.701.45-1.68261/62/64/65/61/43/41/2增加冷却塔容量的适用性讨论讨论风风机转转速 75% 80% 85% 90% 95% 100%冷却水温 28.4 27.827.226.726.325.8塔KW182225293338主机KW 605581572565558553小计KW 623603598594592590冷却水温 24.8 24.424.023.723.423.1塔KW273237434956主机KW 541535531527523519小计KW 569567568569572575冷却水温 24.8 24.424.023.723.423.1塔KW242934414856主机KW 528521514508502497小计KW 552549548548550553271/62/

8、64/65/61/43/41/2面积表示换热温差水侧压缩机做功37C32C12C7C冷却水温差冷冻水温差系统大温差主机大温差蒸发温度（冷媒侧）总温差冷凝温度（冷媒侧）冷冻水出口温度增加1，对主机效率的影响约3.55%冷冻水温差增加1，对主机效率的的影响为0.20.3%系统统温差VS主机温差1/62/64/65/61/43/41/237C32C常规系统7C12C温度优化37C31C7C15C提高冷冻冻水回水温度降低冷却水供水温度温度优化的概念增加冷却塔大温差末端减少管路系统减少输送能耗1/62/64/65/61/43/41/2温度优化的方向 系统统整体投资资和运行成本还还有相当大的优优化空间间 优化后系统的总体能耗下降优化后系统的总成本下降 冷水机组发展很快，高效、变频、磁悬浮应用越来越多，水泵能耗占比越来越高人工成本的上升导致管路系统的成本越来越高设备的成本比重在下降优化系统中各设备的投资与能耗比例末端设备 Vs. 管路系统塔泵能耗比例301/62/64/65/61/43/41/2冷冻冻水温度优优化冷却水温度优优化不同温度系统统能耗分析增加主机能耗增加主机能耗311/62/64/65/

9、61/43/41/2冷却水泵频率控制冷却水温负负荷%31C30C29C28C27C26C25C24C23C22C21C20C19C18C1001917171919171716151413131312901918181716161414131211111110801716161515141312121211121210701615151313131213111211101011601514131313121112119117875010121311111111109976654011101099999766544308838887765443320666565515343321555454544320322温差C5678910流量CMH209174149130116104功率KW736152464136功率节节省129754n 主机能耗受冷却水温差影响统计n 水泵能耗受冷却水温度影响统计5C温差6C温差7C温差8C温差 冷却水系统最佳的控制策略需要根据项目情况和设备 特性情况调整。 不用最佳控制策略问题 也不大321/62/64/65/61/43/41/2 冷量和流量需求并不相同，对流量的需要更多，系统温差偏小 二次泵靠压差控制，传感器放置的位置末端 全程变频的冷冻水系统，（一次泵VS二次泵） 多机对多泵VS一机对一泵 旁通管的设置冷冻冻水一次泵泵 满载优 先 VS部分负荷优先 旁通管流量VS 机组电流VS机组的负荷加减机 冷却水温度和冷却塔容量的选择 冷却水泵和水塔频率控制塔泵泵高效机房设计总结1/62/64/65/61/43/41/2

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