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AI节能盒子系统学习手册——老杜跑现场之高效机房全局优化 第二章
AI节能盒子系统学习手册——老杜跑现场之高效机房全局优化 第二章老杜常说，搞冷站不能只看设备铭牌，得把管线摸清楚。冷站里看似独立的四大件——冷机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，其实通过水管和逻辑关系紧紧绑在一起。动一个，其他三个都会跟着动。 咱们一个一个说。 冷机是心脏，压缩机在里面做功，把冷冻水降温送到末端，同时把热量通过冷却水排出去。冷冻水泵负责把降温后的冷冻水送到商场各层的空调箱和风机盘管，末端吸完热量变热了，再通过回水管回到冷机，重新降温。冷却水泵负责把冷却水送到冷却塔，在塔里把热量散到空气中，降温后再回到冷机的冷凝器，帮压缩机排热。 这四样东西，表面上各自独立，实际上环环相扣。老杜给你讲几个现场最常见的耦合关系。 第一个关系：冷却塔降频，冷机反而多耗电。 很多人想当然：冷却塔风机降频，风机功率降了，不就省电了吗？没错，风机确实省电了。但冷却塔风机降频之后，散热量减少，冷却水回到冷机的温度就会升高。冷却水温度一高，冷机的冷凝压力就升高，压缩机需要做更多的功才能把热量排出去，冷机的功率就上去了。 老杜算过一笔账：冷却塔风机从50赫兹降到40赫兹，风机功率大概能省30%左右。但冷却水回水温度可能从30度升到32度，冷机功率可能上涨6%到8%。如果冷机功率基数大，这6%到8%涨上去的电，可能比冷却塔风机省下来的还多。所以单独看冷却塔省电没意义，得看系统总功率。 第二个关系：冷却泵降频，冷机也得多耗电。 冷却水泵降频，流量减少，泵的功率按立方关系下降，省了不少电。但流量减少之后，冷凝器里面的水流速变慢，换热效率下降。热量排不出去，冷凝压力还是升高，冷机功率又上去了。 这里有个平衡点：流量不能太大，太大泵耗高；也不能太小，太小换热差，冷机高压保护甚至跳机。老杜在现场调试的时候，经常要反复试几次，才能找到这个最佳流量点。 第三个关系：冷冻泵降频，蒸发器有最小流量保护。 冷冻水泵降频省的是输送能耗，但流量降到一定程度，蒸发器里的水流速太低，换热效率下降，而且很多冷机有蒸发器最小流量保护，低于这个值冷机会报警甚至停机。所以冷冻泵的变频范围不是无限的，得受冷机蒸发器最小流量比例的限制。 第四个关系：冷机台数减少，单台负载率提高，效率可能更好。 比如两台冷机并联运行，总负荷只有一台满负荷的60%。如果两台都开，每台只跑30%的负载，这时候冷机效率很低，因为压缩机在低效区间运行。如果关掉一台，让另一台跑60%的负载，可能反而更省电。当然，这要看具体冷机的性能曲线，有些冷机在60%负载时效率最高，有些在80%。 理解了这些耦合关系，咱们再来看现场需要关注哪些关键参数。 冷冻水供水温度和回水温度，装在冷冻侧总管上。这两个温度的差值反映了末端负荷的大小。温差大，说明末端需求大；温差小，说明需求小。供冷量就是根据流量和温差算出来的，它是整个优化算法的核心输入——算法要知道你现在需要多少冷，才能决定开几台冷机、跑多少频率。 冷却水供水温度和回水温度，装在冷却侧总管上。供水温度是冷却塔出来的水，回水温度是冷机冷凝器出来的水。这两个温度反映了冷却塔的散热能力和冷机的排热状态。冷却水回水温度越高，说明冷机冷凝压力越高，压缩机越吃力。 室外湿球温度，这个参数装在冷却塔附近。它是什么概念？就是冷却塔理论上能把水冷却到的最低温度。冷却塔出塔水温不可能低于湿球温度，只能无限接近。湿球温度越低，冷却塔散热能力越强，冷机越舒服。所以夏天湿球温度高的时候，冷却塔压力大；冬天湿球温度低的时候，冷却塔有富余能力可以降频。 冷机电流百分比，这个参数直接反映冷机的负载率。老杜特别看重这个数，因为它关系到两件事：一是冷机是否在高效区间运行，二是是否接近防喘振的最小负载率。离心冷机尤其要注意喘振问题，负载率太低的时候，压缩机容易喘振，对设备损伤很大。 最后说说能耗敏感度。老杜不喜欢听那种笼统的说法，什么冷却水降1度省3%。这个数太粗了，现场用起来会出事。 根据老杜手头的数据和厂家提供的曲线，冷却水进水温度变化1度，冷机的能效比变化大概在3%到4%之间。但这个数不是固定的：在冷却水温度比较高的时候，比如32度附近，每降1度能效比能提升约4%；在温度比较低的时候，比如21度附近，每降1度只提升约3.3%。而且不同负载率下，这个敏感度也不一样。低负载的时候，冷却水温度对能效的影响更显著。 冷冻水侧就不一样了。冷冻水温差变化1度，对冷机能效的影响只有约0.1%，几乎可以忽略。所以全局优化的时候，冷却水温度是最敏感的杠杆，冷冻水侧主要是满足末端需求，不是优化的主攻方向。 湿球温度每降低2度，冷机高效运行区间的能效比能升高约0.2，最高效率点对应的负载率会增大约3%。这意味着天气一变，冷机的最佳工作区间就跟着变了。所以固定不变的控制策略肯定不行，必须动态调整。 把这些关系摸透了，你就明白为什么老杜总说冷站是个系统工程。动冷却塔要考虑冷机的反应，动水泵要考虑冷机的保护，动冷机台数要考虑每台负载率是否落在高效区间。 下一章，老杜带你算细账，看看智能盒子到底是怎么把这些关系量化成数字，然后算出最优方案的。 风叶小站运维节能体系技术白皮书 v3.0 风叶小站运维节能体系·科技节能番外篇从手搓到智控——物联网与边缘智能驱动的暖通系统协同优化技术