一、恒壓差控制

恒壓差控制是指通過恒定冷凍水供回水壓差來調(diào)節(jié)冷凍水流量。通過安裝在冷凍水系統(tǒng)管路上的壓差傳感器檢測到冷凍水供回水壓差，將實測壓差與設(shè)定壓差進行比較，然后根據(jù)二者之間的偏差采用PID 控制技術(shù)來對變頻冷凍水泵進行變頻控制，從而對冷凍水泵進行流量調(diào)節(jié)。由于壓差響應(yīng)的時滯性比較小，當負荷側(cè)流量波動頻繁時，壓差能夠較快跟隨流量的變化而變化，調(diào)節(jié)時間較短。但是，由于冷凍水系統(tǒng)的負荷與壓差之間沒有直接的關(guān)系，空調(diào)負荷的變化不能準確地通過壓差的變化來描述；同樣，壓差的變化也不能準確地反映負荷的變化。因此，將壓差作為被控變量來調(diào)節(jié)冷凍水流量，不可能保證冷凍水流量準確地隨著負荷變化而變化。冷凍水系統(tǒng)中供回水管路之間的壓差是由其阻力產(chǎn)生的。當冷凍水流量沒有發(fā)生明顯變化時，水流阻力也不會發(fā)生明顯變化，此時壓差是不會改變的。但是，如果冷凍水流量不變，當空調(diào)負荷變化時，冷凍水溫度會隨之改變，而壓差卻沒有改變。此時，恒壓差控制便失去對冷凍水流量的有效控制。因此，恒壓差控制僅僅適用于負荷變化并伴隨有明顯的冷凍水流量變化，從而有壓差變化的場合。

二、恒溫差控制

恒溫差控制是指通過恒定冷凍水供回水溫差來調(diào)節(jié)冷凍水流量。通過安裝在冷凍水系統(tǒng)管路上的溫度傳感器檢測到冷凍水供回水溫差，將實測溫差與設(shè)定溫差進行比較，然后根據(jù)二者之間的偏差采用PID控制技術(shù)來對變頻冷凍水泵進行變頻控制，從而對冷凍水泵進行流量調(diào)節(jié)。由于冷凍水供回水溫差的變化可以直接反映空調(diào)負荷的變化，因此，將冷凍水供回水溫差作為被控變量，可以獲得比較好的控制效果。但是，由于溫度采集點離空調(diào)末端有一定的距離，并且空調(diào)管路比較長，冷凍水要經(jīng)過一個循環(huán)(一定時間)后，其溫度變化才能反映出來。因此，恒溫差控制也具有時滯性，當前時刻所檢測到的冷凍水供回水溫差，實質(zhì)上反映的是一段時間以前的溫度變化。將其作為被控變量來調(diào)節(jié)冷凍水流量，也不可能保證冷凍水流量準確地隨著負荷變化而變化。當空調(diào)負荷發(fā)生突變時，由于溫度變化的時滯性導致冷凍水流量不能及時地跟隨負荷的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)動作，存在較大的控制時間滯后，影響了控制的及時性和快速性。

以上兩種控制方法都采用了經(jīng)典的PID控制。PID控制需要通過對比例系數(shù)Kp積分時間常數(shù)Ti和微分時間常數(shù)TD進行整定。這種整定過程實質(zhì)上是對比例、微分和積分三部分控制作用的折中，整定過程中三個參數(shù)之間互相影響，很難收到預期的效果。PID控制無法解決穩(wěn)定性與準確性之間的矛盾。加大控制作用，可以使偏差減小，準確性提高，但卻降低了穩(wěn)定性；反之，如果限制控制作用，可以保證穩(wěn)定性，但是卻又降低了控制作用的準確性。

三、變水量控制策略

變水量節(jié)能控制是要使冷水所載的冷量及冷卻水所帶走的熱量與不斷變化的末端負荷相匹配，從而能夠節(jié)約水輸送環(huán)路水泵的運行費用。隨著溫度和濕度以及其他環(huán)境因素的變化，空調(diào)系統(tǒng)的負荷會發(fā)生變化，所需的水量也會隨著負荷的變化而變化。

通常情況下，由于冷水機組絕大多數(shù)都在低負荷的情況下運行，如果水泵的頻率與負荷的變化不匹配，會造成嚴重的大流量小溫差現(xiàn)象。在進行變水量節(jié)能控制時，要保證各設(shè)備在大范圍內(nèi)變流量運行的同時，將出水溫度控制在允許的范圍內(nèi)。

在冷凍水泵變頻、冷卻水泵定頻的情況下，采用變水量控制策略，通過控制冷凍水泵的頻率來改變冷凍水的流量，達到減少冷凍水泵的耗能的目的。由于僅僅通過溫差控制來實現(xiàn)水泵的變頻，會使水泵頻率波動較大，影響控制的穩(wěn)定性。因此，可以在溫差控制的同時，對末端空調(diào)機組的水閥開度進行控制，通過末端空調(diào)機組水閥開度和末端溫差來控制水泵的頻率，可以在保證末端負荷冷量需求的同時，大大減小冷凍水泵的能耗，從而達到較好的控制效果和節(jié)能效果。

四、基于負荷預測的冷凍水流量動態(tài)控制

負荷預測控制是指基于對空調(diào)系統(tǒng)負荷的預測而對冷凍水流量進行控制。負荷預測控制是一種超前控制，它通過對冷凍水系統(tǒng)供水溫度、回水溫度、流量、溫差和室外環(huán)境溫度等參數(shù)進行檢測，對數(shù)據(jù)進行分析、處理，采用先進的負荷預測方法，推理出空調(diào)系統(tǒng)“未來時刻”的負荷，提前對冷凍水泵進行變頻控制，對冷凍水流量進行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)提供的冷量與負荷需求的冷量相匹配，限度地減小偏差。

1.基于負荷預測的冷凍水流量模糊控制技術(shù)，當系統(tǒng)運行時，首先通過負荷預測技術(shù)對空調(diào)負荷進行預測，通過當前時刻的冷凍水系統(tǒng)供水溫度、回水溫度、流量、溫差、空調(diào)區(qū)域?qū)嶋H冷量、室外環(huán)境溫度和室外太陽輻射強度等參數(shù)，預測出下一時刻的空調(diào)負荷(即空調(diào)區(qū)域所需冷量)，將其傳送給模糊控制器。模糊控制器通過比較得到被控空調(diào)負荷偏差及偏差變化率，利用模糊控制規(guī)則庫中的一系列控制規(guī)則，經(jīng)過模糊推理，得到可以獲得預期冷量的系統(tǒng)優(yōu)化運行參數(shù)(如冷凍水流量) 的模糊控制值，并對其進行清晰化處理，將其轉(zhuǎn)換為的控制量，通過執(zhí)行器去控制冷凍水泵(被控對象)的運行臺數(shù)和轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)冷凍水流量，為下一時刻提供空調(diào)設(shè)備所需的冷量。

將當前時刻的實際負荷與預測負荷進行比較，根據(jù)二者的偏差對預測負荷控制效果進行評估，并根據(jù)比較和評估情況，對負荷進行實時在線修正：當空調(diào)實際負荷大于預測負荷時，提高冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，從而增大冷凍水流量，以增加冷量供應(yīng)，保證空調(diào)末端對冷量的需求；當空調(diào)實際負荷小于預測負荷時，降低冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，從而減小冷凍水流量，以減小冷量供應(yīng)，減少多余的冷量輸送。

將負荷預測控制技術(shù)與模糊控制技術(shù)結(jié)合起來，對冷凍水泵進行變頻控制，通過不斷地反復檢測、反復比較和反復調(diào)節(jié)，就可以實現(xiàn)空調(diào)負荷所需冷量與冷凍水泵所提供的冷量相適應(yīng)，使得冷凍水系統(tǒng)始終處于的冷量供應(yīng)狀態(tài)，節(jié)省冷凍水泵的能耗。

2.冷凍水流量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊預測優(yōu)化控制技術(shù)作為一類優(yōu)化控制算法，預測控制與通常的離散控制算法不同，不是采用一個不變的全局優(yōu)化目標，而是采用滾動式的有限時域優(yōu)化策略。這意味著優(yōu)化過程不是一次離線進行的，而是反復在線進行的。這種有限優(yōu)化目標的方法，在理想情況下只能得到全局的次優(yōu)解。但其滾動實施，卻能顧及由于模型失配、時變和干擾等引起的不確定性，及時進行彌補，始終把新的優(yōu)化建立在實際的基礎(chǔ)上，使控制保持實際上的。預測控制的三個特征，即預測模型、滾動優(yōu)化和反饋校正，正是一般控制論中模型、控制和反饋概念的具體體現(xiàn)。預測控制的滾動優(yōu)化和反饋校正始終建立在實際控制過程的基礎(chǔ)上，能夠有效地克服控制系統(tǒng)中模型不、非線性和時變等不確定性的影響?？梢詫⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與非線性預測優(yōu)化控制結(jié)合起來，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊預測優(yōu)化控制方法對冷凍水流量進行預測控制。采用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為預測模型，以自調(diào)整模糊控制器作為優(yōu)化控制器，采用多步預測方式，系統(tǒng)的優(yōu)化性能指標綜合考慮負荷偏差(即空調(diào)負荷實際冷量與預測冷量之間的偏差)小和冷凍水泵的能耗小這兩方面因素。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊預測優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于建立中央空調(diào)系統(tǒng)的負荷預測模型需要的相關(guān)變量很多，各變量之間的關(guān)系相互耦合，錯綜復雜，而且中央空調(diào)系統(tǒng)具有很強的非線性和時變性，采用傳統(tǒng)的機理建模方法不容易實現(xiàn)。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法避開了傳統(tǒng)意義上具有確定數(shù)學關(guān)系的模型，它利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學習能力和良好的逼近非線性映射的能力，在非線性系統(tǒng)建模中有明顯的優(yōu)勢。因此首先利用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立對象的負荷預測模型。采用三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為中央空調(diào)系統(tǒng)的負荷預測模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型由輸入層、隱層和輸出層組成。將k時刻的室外太陽輻射強度、室外溫度、室外相對濕度、冷凍水系統(tǒng)供水溫度、回水溫度、流量、溫差、空調(diào)區(qū)域?qū)嶋H冷量和冷凍水泵的變頻器控制電壓等作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型的輸入，將k+1時刻的空調(diào)負荷冷量作為模型的輸出。在對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型參數(shù)進行辨識時，應(yīng)注意到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化問題。為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力，采用貝葉斯正則化方法來對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型進行辨識。然后采用多步預測性能指標來訓練自調(diào)整模糊控制器，對于每一個采樣時刻，性能指標只在涉及從該時刻起的未來有限時段內(nèi)進行優(yōu)化。到了下一采樣時刻，優(yōu)化時段同時向前推移，這樣便可以保證點的獲得，也能減輕搜索點過程中的計算量，使控制策略反應(yīng)更及時。

后將自調(diào)整模糊控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型相結(jié)合，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊預測控制策略對冷凍水流量進行預測控制。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊預測控制策略對中央空調(diào)冷凍水流量進行控制，可以取得良好的控制效果，同時又能根據(jù)性能指標的要求降低冷凍水泵的能耗，從而在滿足空調(diào)負荷要求的同時，也達到了節(jié)省冷凍水泵能耗的目的。

五、冷水機組群控策略

對冷水機組實施群控優(yōu)化控制，可以節(jié)約能源，在滿足末端負荷的基礎(chǔ)上減少制冷機的運行數(shù)量，并且可以對制冷機的使用時間進行優(yōu)化控制。上位機通過與冷水機組實時通信獲得冷水機組的負載率、運行狀態(tài)等參數(shù)，根據(jù)單臺制冷機的負載率或多臺制冷機的平均負載率來控制冷水機組起動或停止的臺數(shù)，根據(jù)每臺冷水機組的總運行時間決定優(yōu)先關(guān)閉或是優(yōu)先起動幾號冷機。

冷凍站變流量和變水溫綜合節(jié)能優(yōu)化控制策略冷水機組的COP一般不出現(xiàn)在滿負荷時，而是出現(xiàn)在部分負荷時。制冷機的出水溫度設(shè)定值對COP 有著重要的影響。提高制冷機的出水溫度(即冷凍水出水溫度)可以提高COP的值，二者基本呈線性關(guān)系。冷凍水出水溫度每升高1℃，COP 提高2%～4%。因此在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上盡量提高冷機出水溫度可達到節(jié)能的目的。但是為了滿足末端機組對環(huán)境的要求，通常應(yīng)設(shè)定冷機出水溫度的上下限，這個限值可根據(jù)冷機長期運行的結(jié)果獲得。在變流量系統(tǒng)中，隨著冷凍水溫度的變化，水泵能耗與制冷機能耗在一定程度上相互影響。冷機與冷凍水泵的能耗關(guān)系。制冷機的能耗隨著冷凍水溫度的提高線性降低。同時，由于需要較大的流量來滿足末端的需求，水泵能耗會隨之非線性上升。冷機與水泵能耗之和先下降到點然后上升。因此，在某一部分負荷下，會存在一個冷凍水供水溫度，使冷機和水泵的能耗之和小。