冷水機組群控的策略

1、冷水機組的選型

冷水機組在暖通系統(tǒng)中占有很重要的地位，冷水機組的選擇不僅對工程設(shè)計來說至關(guān)重要，而且對系統(tǒng)的投資和后續(xù)的運行都會有影響。常見的冷水機組有水冷機組和風(fēng)冷機組，具體如何選擇，需要結(jié)合藥廠所在地的氣候條件來決定。

一般來講，水冷機的能效比（COP）要比風(fēng)冷機高，其原因為：空氣濕球溫度低于干球溫度，水冷機冷卻水溫度對應(yīng)的是濕球溫度而風(fēng)冷機冷卻溫度對應(yīng)的是干球溫度，在相同的制冷能力和相同的外界環(huán)境條件下，水冷機的冷凝飽和溫度小于風(fēng)冷機冷凝飽和溫度，溫度低對應(yīng)的壓力低，壓力低做功就少，所以水冷機的COP要高于風(fēng)冷機。

風(fēng)冷機組是一種室外機器，可放置在建筑物的屋頂或室外地面上，其冷凍水循環(huán)泵也可與機組放置在一起，無需占用機房。對水冷機組而言，應(yīng)提供機房，以保證設(shè)備（包括冷水機組、冷凍水循環(huán)泵以及冷卻水循環(huán)泵）的正常運行和使用壽命，并在建筑物的屋頂或室外地面上設(shè)置冷卻塔設(shè)備。所以水冷機組的造價要高于風(fēng)冷機組，綜合來看，在我國長三角地區(qū)兩者的綜合成本相差不大。

藥廠的冷負荷不僅來源于暖通系統(tǒng)，還涉及到工藝設(shè)備也需要冷量，因此藥廠通常還會配置離心機。為了避免冷水機組的故障造成整體冷量的不足，建議冷水機組配置的臺數(shù)不少于3臺。另外，考慮到冷水機組在冬季會有低負荷的運行，建議再配置一臺較小的磁懸浮冷水機組。

2、磁懸浮與普通離心機的對比

磁懸浮冷水機會利用磁力使得轉(zhuǎn)子處于懸浮狀態(tài)，因此它具有無摩擦、低噪聲、無油運行的特點，所以相對一般的冷機，在制備相同冷水量的情況下，它的耗電量更低，也就是具備更高的性能系數(shù)（即擁有更高的COP）。

表1

磁懸浮離心機與普通離心機的比較

此外，磁懸浮冷水機還擁有很高的IPLV（綜合部分負荷能效值），絕大多數(shù)時間都不是滿負荷運行，這個指標(biāo)有非常高的實際價值。表1中對磁懸浮離心機與普通離心機的一些具體參數(shù)進行了比較，圖1展示了三種類型冷水機組的COP變化。

圖1

三種類型冷水機組的COP比較3冷水機組群控的策略

在進行系統(tǒng)群控設(shè)計時，設(shè)定的目標(biāo)是讓COP最大化，即讓獲得的總冷量與總耗電量的比值達到最大（如圖2所示）。

圖2系統(tǒng)總COP計算邏輯

而不同形式的冷水機組，在不同工況下的COP是不一樣的。在選擇機組和群控策略時需要考慮到這點，以便系統(tǒng)能始終維持在較高的COP下運行。特別是對于磁懸浮冷水機組來說，只有在部分工況下運行時，它的性價比才會較高。圖2與圖3展示了環(huán)境溫度與負載對磁懸浮冷水機組的影響。

圖3磁懸浮冷水機組在不同環(huán)境溫度各負載下的實驗數(shù)據(jù)

在選擇冷水機組群控策略時，應(yīng)該參考圖1、圖3以及圖4的數(shù)據(jù)，盡量使機組維持在高COP的狀態(tài)，而不僅是將運行臺數(shù)控制在最少。當(dāng)然，為了獲得更好的節(jié)能效果，還需要考慮系統(tǒng)水力平衡的問題。

圖4磁懸浮冷水機組在不同負載各環(huán)境溫度下的實驗數(shù)據(jù)

對于水力平衡的問題，可考慮在系統(tǒng)中安裝機械式的靜態(tài)和動態(tài)水力平衡閥。另外，需考慮在必要的支路上安裝二次泵，以更好地協(xié)調(diào)水力平衡。只有在確保水力平衡不存在問題的情況下，才能夠通過回水溫度來判斷并進行冷水機組的加載。

圖5冷水機組群控邏輯策略

圖5展示的是一個冷水機組是否需要加載和卸載的邏輯策略，由于采用了磁懸浮的冷水機組，所以對于系統(tǒng)如何來加載和卸載須采用特殊的邏輯策略間（如圖6所示）。否則僅按照最少運行臺數(shù)的原則，不能夠達到能效利用的最大化，磁懸浮冷水機組將不能充分發(fā)揮作用。在加載和卸載的過程中，都需要用磁懸浮冷水機組來進行銜接。同時在這個銜接過程中，基本上都只是運行了磁懸浮冷水機組的部分工況，以達到最大化COP的目的。此外，在冬季室外氣溫較低的情況下，有的冷水機組型號還具有自由冷卻功能，可以最大限度地獲取外界的冷量，也有助于提高機組的COP。

圖6機組加載和卸載的邏輯策略4、結(jié)論

選擇合適的冷水機組，不僅需要考慮系統(tǒng)的冷負荷大小，還需要參考使用地的氣候條件。如果采用了離心機組之后還需要搭配小容量的機組，這個小容量的機組建議采用磁懸浮冷水機組。

冷機群控的目的是在確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下最大限度降低整體能耗，不僅要關(guān)注冷水機、冷塔、水泵等設(shè)備的配置選型，還要關(guān)注到各設(shè)備的運行是否在高效區(qū)間內(nèi)。因為磁懸浮冷水機組擁有更高的IPLV（綜合部分負荷能效值），所以群控的策略已經(jīng)不是減少使用的機組臺數(shù)，而是需要充分地利用磁懸浮冷水機組的IPLV優(yōu)勢。在冷負荷需要加載或者卸載的時候，都要采用磁懸浮來