点击数：23742014-4-9 来源：本站
1 杭州市委党校冰蓄冷系统概况
杭州市委党校迁建项目位于杭州市之江国家旅游度假区转塘科技园浮山东路，总用地面积140300㎡，总建筑面积106296.27㎡。其中地下室面积16247.36㎡，地上建筑面积90048.91㎡，由教研楼（19276.17㎡）、综合楼（7900.40㎡）、图书馆（7816.30㎡）、文体馆（3721.36㎡）、食堂（5697.52㎡）、后勤辅助用房（6931.44㎡）、学员宿舍楼（38723.72㎡）等组成。该工程设计日尖峰负荷5992KW。
空调系统配备空调工况制冷容量为424RT、制冰工况为276RT的双工况螺杆冷水主机两台，主机电功率269KW，制冷主机采用R22冷媒。
本工程设计采用部分蓄冰模式，合理配置主机和蓄冰容量，使系统的效果和经济性得到完美地结合。
主机上游，蓄冰盘管位于下游的组合模式，使从板式换热器回来的乙二醇溶液先经过主机预冷后，再经过蓄冰设备进行降温。由于主机位于循环回路的上游，与主机位于下游相比，主机蒸发温度高，工作效率相应地提高。从而使整个系统的效率得到提升。此外，主机与蓄冰设备串联的模式，减少了乙二醇管路、阀门及相关配件，便于施工及维护管理，系统简单而紧凑。当蓄冰设备换热性能良好时，能够迅速进行蓄冰和融冰，亦能很好地实现大温差供水。
1 冰蓄冷系统自控方案——Metasys自控系统
本项目采用江森自控专有的、用于空调系统控制的Metasys自控系统。
冰蓄冷系统与常规空调系统不一样，常规空调系统的冷源主要是制冷机组，而冰蓄冷系统的冷源包括制冷机组和贮冰装置。因此，不象常规系统只有单一的制冷模式，冰蓄冷系统具有多个运行模式，且须根据设计日时间表运行。
在制冰模式时，系统要考虑制多少时间的冰，制多少量的冰，在供冷模式下，系统更需考虑如何运行制冷机组，如何分配融冰量来满足负荷，这些，单单靠操作人员操控显然是不合理的，一般冰蓄冷系统都需要一套配套的自控系统，来保证正常的运行。
江森自控作为大型空调设备制造商本身，在冰蓄冷技术的领域里，也建立了自己独特的理论。设计的冰蓄冷系统可以做到系统配置合理，系统控制简单，而运行费用最省。为用户提供更舒适、更方便的工作环境，从而提高办事效率，并且达到节省人手，减少费用支出的目的，大大减轻用户在使用过程当中管理上的麻烦。
1.1 冰蓄冷系统运行策略
1.1.1 系统设计概述
本工程总体设计如下：
Ø 冷水机组和蓄冰设备采用串联连接（Series arrangement）
Ø 在乙二醇回路中，冷水机组位于蓄冰设备的上游（Chiller
Upstream）
Ø 以融冰优先为主，主机优先为辅的优化控制运行模式操作（Ice priority）
Ø 采用大温差供冷送风分配（Lower leaving brine Temperature of Supercool air distribution ）
Ø 操作方便简洁
个性化的导航式用户界面，便于用户监控和管理；
1.1.1 蓄冰工况 —— 双工况机组制冰
当Metasys控制系统的预设时间表显示制冰时间到了，同时冰位传感器显示需要制冰，此时Metasys系统发出指令改变制冷机组的工况，改变出口设定温度-6.5oC （可调节）。制冷机组会满负荷运行直到机组的出口温度达到–6.5oC。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（负荷设定满载运行）
基载主机2关闭
冷却塔5a、5b开启，5c关闭
乙二醇循环泵6a、6b开启（频率设定48Hz）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b关闭
冷却泵14a、14b开启，14c关闭
乙二醇回路电动阀Vi 1、Vi4全开，Vi 2、Vi3关闭
水侧电动阀Vi 9、Vi10开启，Vi 5、Vi6、Vi 7、Vi8 、Vi 11关闭
Ø 蓄冰工况模式结束
· 冰位传感器显示蓄冰装置满
· 满足预定的蓄冰时间表的条件
冰蓄冷系统制冰模式控制原理图见下图。
备注：以下每种模式的控制原理图，主要截取了乙二醇溶液回路和冷冻水循环回路部分，主要体现每种不同模式下各蝶阀的控制。其中电动阀Vi 9、Vi10、Vi 11为冷却塔蝶阀。完整的控制原理图请参考系统控制原理图。
1.1.1 空调工况 —— 单融冰供冷模式
按照预设的时间表，Metasys系统会自动切换到空调工况，开始融冰以满足负荷要求。
通常在此模式下，制冷机组是停机的，相应的冷却水泵及冷却塔也被关闭，乙二醇泵会被启动，来循环系统。当出水温度显示过高，而且存冰量不足，此时系统会自动的启动制冷机组，来补充冷量的不足。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b关闭
基载主机2关闭
冷却塔5a、5b、5c关闭
乙二醇循环泵6a、6b开启（根据Ti3温度变频，保证Ti3恒定在6℃左右）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b按人工指令开
冷却泵14a、14b、14c关
电动阀Vi 3开启；Vi4关闭，Vi1、Vi2调节（通过调节Vi1、Vi2的开度保证Ti2点温度恒定3.5℃左右）
水侧电动阀Vi 5全开，Vi6、Vi 7、Vi8、Vi 9、Vi10、Vi 11关闭
Ø 单融冰模式结束
· 判断（Ti3- Ti2）是否≥2.6℃，若是则切换到融冰+双工况机供冷模式
· 判断时间程序是否处于单融冰模式允许时段，若否，则切换运行模式
冰蓄冷系统单融冰模式控制原理图见下图。
1.1.1 空调工况 —— 基载主机供冷模式
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b关闭
基载主机2开启
冷却塔5a、5b关闭，5c开启
乙二醇循环泵6a、6b关闭
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b人工指令开启
冷却泵14a、14b关，14c开启
水侧电动阀Vi 6、Vi 11全开，Vi5、Vi 7、Vi8、 Vi 9、Vi10关闭
Ø 基载主机供冷模式结束
判断自控系统时间程序是否为常规工况主机供冷允许时段，若否，则停止基载主机供冷模式，切入下一运行模式。
冰蓄冷系统基载主机供冷模式控制原理图见下图。
1.1.1 空调工况 —— 融冰+双工况主机供冷模式
Metasys系统按照预设的时间表，进入制冷机组和蓄冰装置同时供冷状态，采用融冰优先，此时保持制冷机组的出口温度为预设的值，系统按设计的融冰量在空调工况下等量融冰。以融冰为优先操作模式，尽量减少主机的运行时间，因此实际运行成本最低，在部分负荷时，尤为明显。
设定制冷机组的出口温度，Metasys控制系统会根据实际的负荷变化情况来调节制冷机组的负荷情况。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（程序设定主机出口温度6.5℃,双工况主机根据Ti1进行上载下载,当Ti1＞6.5℃时双工况机上载,当Ti1＜6.5℃时双工况机下载）
基载主机2关闭
冷却塔5a、5b开启，5c关闭
乙二醇循环泵6a、6b开启（程序给定频率48Hz）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b人工指令开启
冷却泵14a、14b开启，14c关闭
乙二醇回路电动阀Vi3开启，Vi4关闭，Vi1、Vi 2调节（调节Vi1、Vi 2开度保证Ti2点温度恒定3.5℃左右）
水侧电动阀Vi 5、Vi 9、Vi10开启，Vi6、Vi 7、Vi8、Vi 11关闭
Ø 融冰+双工况主机供冷模式结束
判断自控系统时间程序是否为融冰+双工况机供冷模式允许时段，判断（Ti3- Ti2）是否＜8.1℃，若两者中有一项为否，则停止模式融冰+双工况机供冷，切换到基载主机+双工况主机+融冰联合供冷模式。
冰蓄冷系统融冰+双工况主机供冷模式控制原理图见下图。
1.1.1 空调工况 —— 基载主机+双工况主机供冷模式
Metasys系统按照预设的时间表，进入制冷机组供冷，基载主机单独供冷模式时冷冻水出口温度＞7℃（可调），则双工况主机开启，以补充冷量。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（设定出口温度3.5℃,双工况机根据Ti6上载和下载，确保Ti6恒定在5℃左右）
基载主机2开启（设定满载运行）
冷却塔5a、5b、5c开启
乙二醇循环泵6a、6b开启（程序设定频率48Hz）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b按人工指令开
冷却泵14a、14b、14c开启
乙二醇回路电动阀Vi 2、 Vi3全开，Vi1、Vi4关闭
水侧电动阀Vi 9、Vi10、Vi 11开， Vi 7、Vi8关，Vi 5、Vi6调节
Ø 基载主机+双工况主机供冷模式结束
判断冷冻水出口温度是否≤7℃，判断自控系统时间程序是否为常规工况主机+双工况主机供冷模式时段，若两者中有一项为否，则停止常规工况主机+双工况主机供冷模式，切入下一模式。
冰蓄冷系统基载主机+双工况主机供冷模式控制原理图
1.1.1 空调工况 —— 基载主机+双工况主机+融冰联合供冷模式
Metasys系统按照预设的时间表，是否为可基载主机+双工况主机+融冰供冷模式时段，判断融冰+双工况供冷模式或基载机+双工况机供冷模式下冷冻水出水温度是否＞7℃，若两者都是，则启动基载主机+双工况主机+融冰供冷模式。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（程序设定主机出口温度6.5℃,双工况主机根据Ti1进行上载下载）
基载主机2开启（程序设定满载运行）
冷却塔5a、5b、5c开启
乙二醇循环泵6a、6b开启（程序设定频率48Hz）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b按人工指令开
冷却泵14a、14b、14c开启
乙二醇回路电动阀Vi3开，Vi4关闭，Vi1、Vi 2调节（调节Vi1、Vi 2开度保证Ti2点温度恒定3.5℃左右）
水侧电动阀Vi 9、Vi10、Vi 11开启， Vi 7、Vi8关闭，Vi 5、Vi6调节（Ti6设定温度为5℃）
Ø 基载主机+双工况主机+融冰联合供冷模式结束
判断自控系统时间程序是否为可基载主机+双工况主机+融冰供冷模式时段，若否，则停止基载主机+双工况主机+融冰供冷模式。
冰蓄冷系统基载主机+双工况主机+融冰供冷模式控制原理
1.1.1 空调工况 —— 双工况主机蓄冰+基载主机供冷模式
Metasys系统按照预设的时间表，判断自控系统时间程序是否为蓄冰时段（时段23:00-7:00），判断是否有冷冻水泵处于运行状态，若两者都是，则启动双工况主机制冰+基载主机供冷模式。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（程序设定出口乙二醇温度为-6.5℃）
基载主机2开启(程序设定冷冻水出口温度为5℃)
冷却塔5a、5b、5c开启
乙二醇循环泵6a、6b开启（程序设定频率为48Hz）
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b按人工指令开
冷却泵14a、14b、14c开启
乙二醇回路电动阀Vi 1、Vi4全开，Vi 2、Vi3关闭
水侧电动阀Vi6、Vi 9、Vi10、Vi 11开启，Vi 5、Vi 7、Vi8关闭
Ø 双工况主机制冰+基载主机供冷模式结束
· 判断冷冻水出水温度是否≤7℃，判断自控系统时间程序是否为双工况主机制冰+基载主机供冷模式允许时段，若首项为否次项为是，则切入双工况蓄冰同时供冷+基载主机供冷模式；若次项为否，则切入基载机单独供冷模式。
· 若任一冰槽液位传感器液位达到设定上限液位，则切入基载机单独供冷模式。
冰蓄冷系统双工况主机制冰+基载主机供冷模式控制原理图见下图。
1.1.1 空调工况 —— 双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式
Metasys系统按照预设的时间表，判断自控系统时间程序是否为可双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式时段，判断双工况主机制冰+基载主机供冷模式下冷冻水出水温度是否＞7℃，若两者都是，则启动双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式。
Ø 设备及执行机构状态
双工况制冷主机1a、1b开启（程序设定出口乙二醇温度为-6.5℃）
基载主机2开启(程序设定冷冻水出口温度为5℃)
冷却塔5a、5b、5c开启
乙二醇循环泵6a、6b开启（程序设定频率为48Hz）
内循环泵7开启
冷冻泵8a、8b、9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b按人工指令开
冷却泵14a、14b、14c开启
乙二醇回路电动阀Vi 1、Vi 4开启，Vi 2关闭，Vi3调节（根据Ti4调节Vi3保证Ti4点温度恒定在3.5℃左右）
水侧电动阀Vi 9、Vi10、Vi 11开启，Vi 7、Vi8关闭，Vi 5、Vi6调节（基载机程序设定冷冻水出口温度5℃， Ti6设定温度为5℃，Vi 5、Vi6根据Fi2调节保证通过基载机的流量恒定在额定流量范围内）
Ø 双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式结束
· 判断自控系统时间程序是否为双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式允许时段，若否，则切入基载主机+双工况机制冷模式。
· 若任一冰槽液位传感器液位达到设定上限液位，则切入基载主机+双工况机供冷模式。
冰蓄冷系统双工况主机制冰同时供冷+基载主机供冷模式控制原理
