01 前言

工廠中央空調(diào)基本采用集中供應-分散使用冷凍水的結(jié)構(gòu)。冷凍水供水系統(tǒng)主要由冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔組成。這些設(shè)備依靠人工調(diào)節(jié)泵閥的啟停和頻率及冷機參數(shù)，難以適應天氣變化與生產(chǎn)環(huán)境變化。為了保證末端空調(diào)主機的需求，冷凍水系統(tǒng)通常供給過量冷凍水，造成能源浪費。

圖1-空調(diào)結(jié)構(gòu)

02 方案介紹

菲尼克斯電氣針對性的提出了節(jié)能優(yōu)化控制方案，實現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)的自適應調(diào)節(jié)。綜合使用這兩種節(jié)能方式的同時設(shè)定總冷量的約束，使其滿足末端空調(diào)的需求，在保障制冷有效性的前提下最大程度的減小了系統(tǒng)的能源消耗。

節(jié)能優(yōu)化控制器的核心理念是提供足量而非過量的冷凍水。通過分析冷凍水系統(tǒng)的供水溫度和回水溫度計算末端空調(diào)機組所需的冷量。當冷量負荷降低，通過降低水泵頻率和提升冷水機組供水溫度的方式實現(xiàn)節(jié)能。降低水泵頻率減小流量能直接降低水泵能耗。調(diào)高冷水機組供水溫度可提升冷水機組效率。冷水機組工作在COP較高的區(qū)域，減小冷機的能源消耗。

綜合使用這兩種節(jié)能方式的同時設(shè)定總冷量的約束，使其滿足末端空調(diào)的需求，在保障制冷有效性的前提下最大程度的減小了系統(tǒng)的能源消耗。

03 方案特點

菲尼克斯電氣利用PLCnext AXC F 3152強大的開發(fā)能力實現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化控制器。

借助AXC F 3152強大的網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)能力，與現(xiàn)場設(shè)備和能源監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。采集了水泵、冷機的功率、頻率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

通過辨識實驗獲取系統(tǒng)模型。得到了泵的功率-頻率，壓力-頻率以及冷機的COP-供水溫度等模型，實測模型與現(xiàn)場實際運行情況吻合。

在完成模型辨識后，建立了能耗最小為目標的約束優(yōu)化函數(shù)。充分利用PLCnext支持高級語言、可擴展功能等特性。通過引入優(yōu)化計算庫，使用C++完成了傳統(tǒng)PLC無法實現(xiàn)的解約束優(yōu)化算法的難題。

圖2-優(yōu)化計算能耗最低的運行參數(shù)

04 方案應用

在某冷庫的實施案例中，優(yōu)化控制器為中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)減少了9%的能源消耗。在17天內(nèi)節(jié)約電能26139.9kwh，平均每天節(jié)能1537kwh，給客戶帶來可觀的經(jīng)濟效益。

節(jié)能優(yōu)化控制器只需要AXC F 3152和網(wǎng)絡(luò)通信組件即可伴生在原有控制系統(tǒng)中，在較小的改造難度下可以實現(xiàn)了優(yōu)異的節(jié)能效果。

（來源：菲尼克斯自動化）