1 简介
1．1 工程概况
该建筑分为A、B、C、D四个区，建筑总面积为8万余m2，空调系统由某建筑设计院与北京传感星空公司联合主持设计。
1．2 冷、热站监控的主要机电设备其中空调冷、热水循环泵与冷水循环泵均为三用一备。
1．3 北京传感星空自控技术有限公司暖通工程师设计意图
“该系统变频、变流量并非为恒压差水泵变流量，而是在满足制冷机最小安全流量的前提下，确保最不利末端小环路(或末端参照点)的最小设定压差，实现系统变压变流量运行。如此才能更有利于水系统的节能。”
1．4 楼宇自控系统
系统选用Honeywell公司的XIj000系统，现场控制器(DDC)共22台，其中，XL50(共22点)7台，XL500(最大容纳128点)11台，冷、热站所有点位均在DDCl中。
楼宇自控系统中央站采用EBI系统。该系统采用分级控制，第一级：现场执行器、传感器；第二级：分站(现场控制器)；第三级：中央站(EBI操作系统)，有着相当高的运行稳定与可*性。监控程序可直接写入现场控制器中，即便中央站存在故障也不会影响整个系统的正常工作。但对于过于复杂的联动控制程序，受到模块数量的限制，不能完全在现场控制器中实现，部分监控程序也可在中央站完成。此时存在的一个问题是，一旦中央站瘫痪，联动程序将不能正常工作。这需要将现场控制器与中央站做良好分工，以便达到最高的系统稳定性。
1．5 监控点表(如表2所示)
1．6 监控原理图(如图1所示)
2 冷冻水系统
2．1 冷热泵启泵频率设定
2．1．1 确定冷水机组最低安全流量所对应的冷热泵锁定频率
(1)理论安全流量计算
因冷水机组自身对冷冻水流量有如下要求，最小安全流量不低于额定流量的50％，按额定流量390m3／h／计，算得最小安全流量为195m3／h／，在此基础上乘以1．2的安全系数，最小安全流量的理论计算值为234m3／h。
(2)实际安全流量测算
实际调试过程中，采用以下方法得到实际最小安全流量：手动模式下开启冷机使之正常工作，运行稳定后，将冷热泵频率调至40Hz，冷水机组未发出断流报警。进一步将冷热泵频率调至35Hz，冷水机组仍未发出断流报警。照此方法逐步降低频率，降低幅度随之减小，直至冷水机组发出断流报警。最终得到三台机组的最小安全流量及所对应的频率如表3所示。
2．1．2 保证最不利末端小环路压差所对应的冷热泵锁定频率
保证系统末端最不利受控压差点的设定最小值所需的最低频率，设计院给定的初步设定压差值△p=6mH2O。
为保证冷水机组的正常工作，在上面一点中我们已经可以确定，冷热泵的运行频率必须高于35Hz。那么，在此频率下实际测得的末端压差值△P可达到7mH20，此时，这个数值令我们感到很欣慰，因为这将意味着冷热泵存在15Hz的调频范围，对节能会起到较大作用。本工程调试初期是在四月末五月初，随着天气逐渐变热、人住率越来越高我们发现，A区的回水温度较B区高出1℃还多，在水系统重新调试平衡后，即便将冷热泵的频率调至50Hz，压差值△P也只能达到4mH20。这令我们深感不安，因为这样的话，冷热泵将不存在变频空间，也就无法起到节能的作用。为解决此问题，首先，我们就末端压差问题与设计院暖通工程师取得联系，得知△P≈6mH20是一个冗余度较大的设计值，可以根据现场实际情况做出相应调整；其次，当冷热泵频率为35Hz运行时，在最不利末端(B区27层)测得如下数据，实际的压差值△P≈3mR20，房间温度实测约为26℃且水阀并未全开，这也就说明压差设定值△P取为3mH20可以满足使用要求，且系统并未失调。那么，只要保证了冷水机组的正常运行，最不利末端小环路的压差值也同时得到了保证。
2．2 冷、热水循环泵调频
冷、热水循环泵频率调节在设计时采取负荷调频，即根据在线负荷与冷水机组(或换热器)的额定制冷(热)量的差值，调整冷热泵的频率，进而调节冷(热)水量，从而使得在线负荷与冷水机组(换热器)产生的制冷(热)量达到尽可能的一致。
实际调试运行过程中发现，使用负荷调频变流量的系统并不稳定，在排除了参数选取不当的因素后，我们发现当冷、热水循环泵、冷却水循环泵均采用定频工作，待冷水系统进入稳定工作状态后，冷水机组的冷冻水出口温度在7~10℃变化。这与我们以往接触到的情况并不一样，为此，我们与“大连三洋”取得联系，并从其提供的资料中获知，该机组采用了“蓄冷装置”，机组自动判断用户处负荷大小，当负荷减小时，该装置自动进入“蓄冷”状态，当负荷增大时，释放冷量，减少蒸汽消耗。从我们的观察，冷冻水出水温度的变化主要随着进水温度变化而变化。应该说，该装置针对定流量系统会起到节能作用，但对变流量系统，机组所检测的只是进、出水温度，而非实际的在线负荷
Q=G·△t·c／3600
式中：Q——在线负荷，KW；
G——流量，kg/h；
△t——供、回水温差，℃；
C——水的比热，KJ／kg℃。
从以上负荷计算公式中不难发现这一点，机组自身无法测得流量，自然也就无法得到真正的负荷。
实际中采用温差调频后，当冷冻水供、回水温差设为4℃时，在冷数机组进入稳定工作状态后，冷水机组的供、回水温度基本不再变化，供水约为8~10℃，回水约为12~14℃。当在线负荷较大时，现场供水温度基本处于10℃，但从图2中可以看出，只要冷却水温度适合，制冷量反而会更高，冷系统整体运行效率也比较高。
2．3 旁通调节阀的使用
该系统安装了旁通调节阀，但并不是传统意义上的压差旁通。在旁通阀的使用上，笔者有如下观点：
如果最不利末端小环路的压差值所对应的锁定频率小于冷水机组最小安全流量所对应的锁定频率，则必须安装旁通阀进行调解，以确保冷水机组的最小安全流量。也就是说，在负荷减小的情况下，当冷、热水循环泵频率调至冷水机组最小安全流量所对应的锁定频率后，循环泵的流量已经被锁定，此时随着负荷的继续减小，系统可使多余的流量通过调节旁通阀返回冷水机组，从而确保冷水机组安全、正常运行；
(2)如果最不利末端小环路的压差值所对应的锁定频率大于冷水机组最小安全流量所对应的锁定频率，那么系统可不安装旁通电动调节阀(理论上此情况只能出现在制冷水机组最小安全流量设定50％时才可能出现)。
3 冷却水系统调试
3.1 冷却泵启泵频率设定
3.1.1 冷却泵自身要求
在冷却泵的启泵频率的选择上，首先从冷却泵设备自身考虑。征询变频器的设备商(ABB)后获知，对非变频电机而言，变频器的频率在28Hz以上时，运行效率较高。因此，为保证冷却泵设备自身在高效区运行，泵的最低运行频率不应低于30Hz。
3．1．2 冷水机组要求
由于冷却水总管上并未安装流量变送器，因此无法准确获得冷却水流量，但大致可以算出，当冷却泵在40Hz下运行时，流量基本可以达到冷水机组的额定流量694m3／h，考虑到冷水机组在刚开始运行的时候，高温再生器温度并不高。另一方面，由于制冷量比较低，所以冷却水的流量可以相应的减少一些，从图3中不难看出这一点。因此，综合冷却泵自身与冷水机组两方面的要求，现场将启泵频率与最低运行频率设定为35Hz。
3．2 冷却水水温控制
按每台冷水机组对应两台冷却塔风机设计，因六台冷却塔风机同时运行的时间极少，可不考虑故障备用因素，当某台冷却塔风机在运行中一旦出现故障，可在手动模式下远方打开未开风机中的一台投入使用。
按冷水机组要求，冷却水最佳进水温度为32℃，所以将冷却塔风机启机温度设定为32℃，即冷却水进水温度达到32℃时开启冷却塔风机，为避免风机在灵敏区频繁启停，采用滞环控制，现场设定滞环区3℃，也就是说，当冷却水温度上升至32℃时，冷机所对应得两台冷却塔风机会自动打开；温度低于29℃时，冷却塔风机停机；冷却泵调频温差设计时设定为5℃，实际调试中现场为4~5℃。实际运行中调整冷却水供、回水温差设定值，进而调整冷却泵频率、流量，使冷却水供水温度趋向32℃。也就是说，冷却水的水温控制是由冷却塔风机与冷却泵变频调节流量共同完成的。此外，当冷却塔风机已打开且冷却泵的频率调至最高的情况下，冷却水的温度依然较高，可采取手动模式加开冷却塔风机以进一步降低冷却水温度。该项目在设计过程中，冷、热站的联动控制属于后来增加的内容，由于费用的问题，冷、热站的全部监控点都集中在一个DDC中完成，导致假点与控制模块(最大为128个)数量不足，在使用冷却水水温分级控制冷却塔风机的开启数量上无法实现自动。所谓分级控制是说，当冷却水温度达到32℃时，开启两台冷却塔风机，到34℃时再开两台，到36℃时再开两台。此控制方式在其它工程中已有成功案例，所以说上述控制方案若不是条件所限的话，是完全可以实现的。
楼宇自控系统在设计时，由于其它原因，只在供水管路上设计了冷却塔蝶阀。在调试过程中我们发现，由于冷却塔接水盘间相互连通，在冷却水的循环控制上，假如在开启1#冷机时，对应打开1#、2#冷却塔蝶阀，那么在冷却泵开启后，其它冷却塔接水盘中的水就会通过旁通管流入1#、2# 接水盘中，水量损失后会自动补水，最终导致冷却水溢出。鉴于这种情况，冷却塔蝶阀在联动开机时全部打开，对冷却塔风机已开启的冷却水而言为风机冷却，未开启的则为自然冷却，同样存在冷却效果。另一方面，经过冷却塔风机冷却过的冷却水又会流到其它接水盘中，降低了冷却效果。但不管怎么说，上述控制方式还是可以有效应对现场情况变化的，但从设计和功能完备的角度，笔者认为还是在供、回水管路上都安装冷却塔蝶阀、接水盘不联通并有效地加大水盘容量。业主从费用的角度出发固然没有错，但他们的一些不合理的要求，可能使系统无法正常工作。在这一点上，专业工程师应该特别注意，对可能影响到系统整体运行效果的设备，需要特别地坚持，否则，最终的系统不仅无法实现设计意图，甚至无法正常工作。楼宇自控系统的运行正常率之所以比较低，这也是其中的一个重要原因。
4 冷水机组调试
冷水机组的调试在整个冷站系统中是很简单的，只要根据设备商所提供的要求，启停控制无论采用无源干结点或者是脉冲点，对楼宇自控系统而言，实现起来都不困难。之所以在这里单独提到这一点，是因为一方面冷水机组是大型贵重设备，避免误操作而造成重大经济损失；另一方面，在我们其它的工程调试中曾遇到过，对方冷水机组要求延时1s的脉冲控制信号，我方正确给出此信号后，对方冷水机组不受控的情况，虽然最终查明问题并不是出自楼宇自控系统，但还是会存在扯皮等纠缠不清的问题。因此，在楼宇自控系统调试之前应要求设备供应商，在远程(楼字)模式下测试其启、停控制点，察看冷水机组是否可以正常开启及关闭，避免不必要的麻烦。
5 冷水机组、换热器台数控制
冷水机组、换热器台数控制在设计初期均采用负荷与冷机额定制冷量的滞环控制，所谓滞环是指，当实际负荷减小或增大时存在一个不灵敏区，避免系统在灵敏区频繁启停，起到保护设备并对减少电网冲击。滞环控制的优越性是显而易见的，该系统采用20％的向下滞环，也就是说当负荷增加时
当Qs≤QL时，启动一台冷机；
当QL≤Qs≤2QL时，启动两台冷机；
当2Q≤Qs≤3QL时，启动三台冷机；
其中，Qs在线负荷；QL：单台冷机额定制冷量
当负荷减小时：
当1．8QL<QS≤3QL时，三台冷机运行；
当O．8QL<QS≤1．SQL时，两台冷机运行；
当Qs≤0．8QL时，一台冷机运行；
从公式及图中可以看出：
向上滞环主要是从系统节能的角度出发，以一台冷水机组为例，当系统在线负荷增加至1．2QL时加开一台机组。
向下滞环主要是从使用舒适的角度出发，以一台冷水机组为例，当系统在线负荷减小至0．8QL时减至一台机组。此外，在线负荷无论增大或减小时，在2264KW、2x2264 KW、3x2264KW处出现拐点的可能性都不大，换句话说，在线负荷曲线的峰值恰好是冷水机组制冷量的整数倍的几率极低。从节能的角度讲，或许并不太有利；但从保护机组、延长机组使用寿命的角度上讲还是不错的选择。
6 冷站联动
表4中简单介绍了冷水机组的开机流程，实际的流程要比这个复杂的多，包含更多的保证、安全、限制条件。此外这个流程中还有两个问题需要明确。
6．1 开启多台冷水机组
表四中的流程对开启一台冷水机组不存在问题，但对开启多台机组时，由于先开了冷冻水蝶阀，会导致冷水机组的故障停机。这个问题在手动加开冷机时表现地尤为突出。这里的手动是指，当在线负荷仍小于冷水机组产生的制冷量时，强制将冷水机组联动打开，而并非是在台数控制模式下自动加开的。在台数控制模式下，系统如需加开冷水机组，一定是负荷较大，一台冷、热水循环泵的频率已经调至最高(50Hz)，此时的流量约为650m3／h，加开第二台冷机时，虽然打开了冷冻水蝶阀，一部分水量被分流，但根据以上表3不难看出，此时机组还不至于产生断流故障，冷却水水量也一样可以保证机组正常运行。如果是手动加开，冷、热水循环泵的频率很可能不是满载工作，流量无法达到650m3／h，这种情况下，联动控制打开冷冻水蝶阀，冷水流量在被分流后，冷水机组必然会因为冷水流量不足而停机。解决这个问题的方法主要有两种，一个是人工辅助操作；另一个是改变开机流程。最终目的都是保证一定的冷水流量，避免断流停机。
6．2关机流程
采用上面的开机流程后，关机流程不是开机流程的反向操作：在这里不知读者是否注意到，在该系统中所有的电动蝶阀都只有开状态反馈而没有关状态反馈，这其实又回到了我们在3．2中所提到过的点数不足的问题，细心的读者会发现冷、热站点数总计为114个，在这个DDC中除冷、热站所有的监控点外还包括其它的设备，无法再容纳总共12个蝶阀的关状态反馈点。因此，在台数控制模式下的联动关机是存在隐患的。假如说，某个时间段两台冷机在运行，由于负荷降低，需要关闭一台冷机，那么，按照通常认为的关机流程是开机流程的反向操作的话，联动程序会先关冷机，之后关冷却泵、冷热泵、冷却水蝶阀、冷冻水蝶阀，这样的流程必然会导致断流故障。为解决这个问题只有先关阀，后关泵。这个时候问题就暴露出来了，没有确定的蝶阀关状态反馈，何时关泵呢?那么只有在蝶阀的理论关闭时间(3.5min)的基础上再加一定的延时时间，这样我们就得到了关阀与关泵的理论间隔时间，也就是说，在蝶阀的关命令发出后，经过理论间隔时间后再发出关泵命令。应该说这并不是一种理想的解决方式，要想根本解决这个问题，要么人工辅助操作，要么增加蝶阀关状态反馈点，现阶段我们只有选取前者了。
7 热站联动调试
7．1 冷、热水循环泵最低频率确定
尽管换热器对水量没有特殊要求，但仍需保证系统末端最不利受控点的最小压差值所需的最低频率，设计院给定的冬季工况下的设定压差值△P≈4．5mH20。实际运行过程中，冷热泵的运行频率在35Hz时，实测值略低于设定压差值，考虑到设计值存在一定冗余量，因此，将冷热泵在冬季工况下的最低工作频率仍设为35Hz。
7．2 使系统高效、节能运行
从图4我们可以看到，换热器在进、出水总管上安装温度传感器，在3台换热器的进汽管路上安装电动调节阀，进水管路上安装电动蝶阀。电动调节阀可保证换热器出水温度恒定，随着室外温度的不同，可人工调整出水温度，以利于节能。在这里，有一点需要说明的是，设计中并不追求换热器的进、出水温差恒定，其原因主要是因为温差受到两方面因素的影响，冷热泵频率会导致流量变化；蒸汽调节阀会改变蒸汽量，这两点都会改变温差，最终的结果可能导致系统不够稳定。那么，不妨使用蒸汽调节阀恒定出水温度，产热量的调节交给冷热泵通过变频、变流量去完成。此外，当负荷较小时，即便将冷热泵的频率调到最低，系统的产热量依然比负荷高，可以通过蒸汽调节阀调整换热器的出水温度，使产热量与热负荷取得一致。细心的读者会发现，在整个冬季工况下，系统甚至可以不使用旁通调节阀，这实际上也进一步印证了我们上面关于旁通调节阀是否必要的观点。
另外，尽管冷热泵在冬、夏工况下均可使用，但性能、参数主要还是考虑冷水机组的技术要求。对换热器而言，一台换热器可以带两台泵，两台换热器可以带三台泵。楼宇自动控制系统实现一对一是没有问题的，但对这种一对多，多对多的情况，受到硬件条件的限制，无法实现全部自动，需人工必要的干预，以便达到更好的节能效果。
8 操作培训
楼宇自控系统“多工种配合”的自身特点，决定了它的调试工作必须建立在其它系统调试完成后的基础上。那么，工期要求上，尤其针对调试工作，较其它的工程单位就更紧一些。因此往往无法对运行维护人员做系统的操作培训，只是告诉维护人员系统该“怎么用”，但在“为什么这样用”的问题上缺乏系统、详细的讲解。
8．1 对楼宇自控系统不信任
在我们接触到的许多项目中，大都存在这样一种情况，就是对楼宇自控系统不信任。在这个项目中，以冷、热站为例，全部手动完全可以保证系统正常运行，但无法保证系统高效、节能地运行。变频泵只做定频运行，本身就是一种资源浪费，更不要提节能了。在实际工作中我们发现，这种不信任主要还是来自于对楼宇自控系统的不了解，一个系统的操作培训对消除这种顾虑相当必要、同时也很有益处。一方面保证了系统的高效运行，另一方面，工程商的维保工作也更好做一些。
8．2 楼宇自动控制系统不等于无人值守
除了上述情况外，还有些人将楼字自控系统理解成无人值守系统，这也是一种不正确的观点。其实上面我们多次提到过 “需要人工辅助操作”，要想使系统安全、高效、节能的运行，人工干预是必不可少的。
8．3 保证运行维护人员的业务素质
应该说，建设单位选择这套变频、变流量系统是需要相当魄力的，毕竟一次性投资较非变频系统费用支出要高出许多，但在不长的调试过程中我们已经看到了真实的节能效果，作为此工程的参与建设者，笔者也深感欣慰。可是再好的设计、再完善的系统都需要运行维护人员的精心维护才能达到最佳的运行效率。从这一点上讲，作为该建筑的物业公司，应该保证运行维护人员基本的业务素质。作为楼宇自控系统的工程商则有义务教授、提高他们在楼宇自控系统方面的专业知识，保证系统安全、高效、节能的运行。
9 结束语
在这个工程中笔者认为在备用设备的使用，冷水机组开、关机流程，旁通调节阀的使用、台数控制以及节能等问题上还存在值得研究、改进的地方。这需要在听取物业维护人员积累的运行经验与EBI数据库积累的数据基础上再行改进，以便做到更直接的控制和更有效的节能。
