⽬前，国家及地⽅对⼤型数据中⼼电能利⽤效率(PUE)要求在不断提⾼，例如2019年上海要求新建数据中⼼的PUE值在1.3以下，改建数据中⼼PUE值在1.4以下。
⾯对国家政策的不断缩紧，优化数据中⼼能源架构，加快数据中⼼节能⼯作迫在眉睫，因此占整个数据中⼼能耗约40%的暖通空调系统节能⼯作也逐渐成为国内外专家研究的重点。COP较低的风冷系统逐步转变为COP更⾼的⽔冷系统，从定频设备到变频设备，从单纯冷⽔机组制冷再到采⽤⾃然冷源供冷，可以说从暖通空调系统设备选型上，暖通空调节能技术及配套设备逐渐完善。然⽽，硬件的优化如果没有匹配的软件⽀撑，则暖通空调系统节能效果就⽆法明显体现。因此，从实际出发，保证系统运⾏安全的同时，从暖通空调智能化控制系统控制参数采集点及相关控制逻辑⽅⾯进⾏优化，对暖通空调系统设备运⾏进⾏⽐例积分微分(PID)控制调节，从⽽使暖通空调系统达到安全、绿⾊、⾼效、节能的运⾏状态。
01
现状、问题及能⼒瓶颈
①现有的暖通空调智能控制系统多为⾮暖通空调专业⼈员编制，对系统运⾏、设备特性、控制需求不熟悉，造成系统控制混乱，既不安全⼜不节能;
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②暖通空调系统智能化设计存在图套图现象，即⼀图多⽤，抄袭前⼈作品，部分设计⼈员不懂现场、缺少创新，系统运⾏冷量⼤于实际需求冷量，导致冷量冗余区间过⼤，造成暖通空调系统运⾏⼤量能源的浪费，且因设备长期运⾏造成磨损，缩短设备使⽤寿命;
③设计者与系统编程者不参与后期运维，故⽆运维管理经验，设计内容不符合实际情况，导致设计逻辑与实际需求偏差较⼤。
02
节能控制应⽤及优化
基于暖通空调楼宇设备⾃控系统(BA)，对系统各项运⾏数据进⾏采集，通过调整冷⽔泵、冷却⽔泵、冷却塔、末端空调及运⾏模式5个部分的控制参数采集点、控制阈值及控制逻辑，使其可以根据末端负载情况进⾏精确的设备加载和加机，减少系统运⾏冗余空间，降低设备运⾏能耗，使其达到安全、⾼效、绿⾊、节能的运⾏状态。
管⽬前数据中⼼的冷⽔泵控制逻辑⼤多为监测数据机房最不利点压差来控制冷⽔泵运⾏频率，且最不利点⼀般选择在数据机房最⾼层供回⽔管中间点。但在实际应⽤过程中，供回⽔压差难以⼀次设定成功，
且随着每层楼机架上架数量不同，最不利压差点也难以确定，需随系统运⾏情况实测设定，若业主单位⽆专业暖通空调⼯程师，则该数据⼏乎不会进⾏调节。另外，温差相对于压差更能反映负载的供冷需求。因此，为⽅便控制冷⽔泵，减少后期调试⼯作量，建议将末端压差控制改为分集⽔器温差结合末端温差控制。
表1给出了最不利点压差控制与分集⽔器温差控制的优缺点的对⽐。
针对分集⽔器温差控制滞后的问题，通过采集末端总管温差数据解决(传感器布置见图1)。如在南京移动某在建数据机房，该建筑共6层,1层为制冷机房,2～6层为数据机房。设计机架4520台，单机架功耗7kW，配10台4400kW低压离⼼机组，空调设计供/回⽔温度为12℃/18℃。具体控制逻辑如下:
①采⽤供回⽔管温差控制,⽐较分集⽔器温差及楼层供回⽔管温差;
②判断最⼤温差是否⼤于设定温差;
③若最⼤温差⼤于设定温差，则根据系统设定温差PID⾃动调节冷⽔泵频率。
2 ✦根据供回⽔总管温差控制冷却⽔泵运⾏频率
现在常⽤⽔系统冷却⽔泵变频控制⽅式有以下3种:
①根据冷却⽔供⽔温度调节
即采集冷却⽔泵出⽔温度，对⽔泵进⾏PID调节。此调节⽅式较单⼀，灵活性不⾜，受外界环境影响较⼤，且在不同供冷模式下控制参数不同，需经常调节;
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②根据冷⽔机组冷凝压⼒或冷凝温度控制
即根据冷⽔机组冷凝压⼒(温度)，在保证机组不发⽣冷凝压⼒⾼报警的基础上设定控制阈值，依据该值对冷却⽔泵进⾏PID 调节。此调节⽅式较单⼀，灵活性不⾜，受室外环境影响较⼤，且在⾃然供冷模式下⽆法使⽤;
③根据冷⽔机组或板式换热器进出⽔温差控制
⼤部分的暖通空调智能化设计皆根据此模式进⾏调节，分别采集冷⽔机组和板式换热器的进出⽔温差控制冷却⽔泵，且温度监测点⼤多设在阀门后端。该种设置⽅法因模式变换，温差采集点需要调整，逻辑控制较复杂。且对于冷却⽔并联系统，温差控制点的选择将导致多台冷却⽔泵运⾏时频率不⼀致，个别低频⽔泵压头不⾜，造成系统流量失衡。图2为根据冷⽔机组或板式换热器冷却侧进出⽔温差控制的传感器布置⽰意图。
以上3种为最常见的冷却⽔泵控制设计，针对以上3种控制逻辑存在的问题，建议对冷却⽔泵控制参数采集及相关逻辑进⾏优化——根据冷却⽔供回⽔总管温差进⾏控制。在冷却⽔系统供回⽔总管或供回⽔总环路管道上增加温度传感器，如图3所⽰，通过供回⽔总管温差进⾏冷却⽔泵变频控制。该控制⽅式不受供冷模式影响，且对于环路并联冷却⽔泵频率控制均为供回⽔总管温差控制,⽽⾮各制冷单元供回⽔温差控制，保证了各泵运⾏频率相同，避免⽔量失衡问题产⽣。
3 ✦根据冷却⽔出⽔温度与⽬标值的差值控制冷却塔运⾏台数及频率
南京某数据中⼼冷却塔采⽤三风机冷却塔，原BA控制设定为3台冷却塔风机同时开启，根据冷却塔出⽔温度同步变频。该⽅法仅控制冷却塔风机运⾏频率，未考虑冷却塔风机运⾏台数的加减情况，因此造成过渡季节冷却塔3台风机均30Hz运⾏，总风量⼤于实际需求风量，从⽽导致冷却塔出⽔温度过低，造成冷⽔机组喘振。因此，这种控制逻辑不仅不利于冷⽔机组运⾏，还会造成⼤量能源浪费。针对以上问题，建议调整冷却塔控制逻辑，见图4。
4 ✦根据负载情况调整末端空调运⾏参数
⼀般末端空调风机与⽔阀可通过不同参数进⾏调节，以下以南京某数据中⼼末端空调调节为例进⾏说明。
⼀般末端空调风机与⽔阀可通过不同参数进⾏调节，以下以南京某数据中⼼末端空调调节为例进⾏说明。
该数据中⼼共5层，机柜3063台，列间空调998台，冷⽔供/回⽔设计温度为14℃/19℃。该列间空调风机转速通过回风温度控制,⽔阀开度通过送风温度控制。微模块采⽤冷通道封闭，调整前送/回风温度设定为20℃/32℃，夏季冷通道送风相对湿度⼤多为80%以上。
该数据中⼼原末端空调参数⼚家设置不合理，机房冷通道湿度报警周报警数1424条，送风温度过⾼报警1966条，极⼤降低了维保⼈员⼯作效率，且末端空调能耗较⼤，能源浪费严重。
通过对⽐相同负载微模块列间空调不同送回风温度下冷通道相对湿度及列间空调功耗，选择安全节能的控制参数，在冷⽔供⽔温度为14℃的情况下，将列间空调送/回风温度改为22℃/30℃。
通过对列间空调运⾏参数进⾏调整后，每周送风温度过⾼报警数为69条，报警总数下降约96.5%，每周送风湿度过⾼报警数为108条，下降约92.4%，调节效果明显。将调整前后空调运⾏功率进⾏对⽐发
现，末端空调功率由原来的189W降⾄150W，调整后具有明显节能效果，单台空调节能率为20.6%。
现在列间空调运⾏⼤多为空调设备⼚家进⾏设备⾃控，不接⼊BA控制系统，建议后期空调设备⼚家可将系统升级为⾃适应系统,⾃动筛选最优运⾏参数。
5 ✦利⽤蓄冷罐进⾏冷⽔机组间歇节能运⾏
对于数据中⼼⽔冷空调系统，为提⾼⾃然冷源利⽤率,⼀般设置冷⽔机组供冷模式、冷⽔机组+板式换热器供冷模式及⾃然冷源模式，这3种模式根据室外湿球温度进⾏⾃动调节。并在此基础上，为保证系统持续供冷能⼒,⼀般配备蓄冷罐作为后备冷源。
当前期机房电⼦信息设备(IT)负载率较低时，为提⾼冷源利⽤率，避免冷⽔机组因负载较低造成频繁启停或喘振，建议采⽤蓄冷罐间歇释冷模式进⾏机房供冷，即冷⽔机组部分冷量先对蓄冷罐进⾏蓄冷，然后冷⽔机组停⽤，利⽤蓄冷罐存储的冷量进⾏机房供冷，当蓄冷罐冷量释放到⼀定程度后，再开启冷⽔机组进⾏机械供冷。
以江苏⼴电某数据中⼼为例，说明间歇释冷逻辑。该数据中⼼⼀期设计机柜2000台，配备3台单台制冷量为3200kW的冷⽔机组，冷⽔供/回⽔设计温度为12℃/18℃。初期启⽤200台机柜，单机柜功率为3kW，最初未考虑蓄冷罐间歇运⾏，导致冷⽔机组运⾏负载45%以下，易发⽣机组喘振问题。经调整后，夏季蓄冷罐⼀次充冷后可持续运⾏1h以上。具体控制逻辑如下:
①冷⽔机组电流百分⽐持续低于45%(可调)，延时2min，或冷凝器饱和温度超过37℃(可调)，延时2min，冷⽔机组停机;
saba-018②当分⽔器温度⾼于14℃后，蓄冷罐进⼊放冷模式，如图5所⽰;
③当分⽔器温度⾼于18℃后，延时2min，冷⽔机组开机，执⾏充冷模式;
④检测冷⽔机组电流百分⽐，重复步骤①～③。
03
结束语
随着数据中⼼节能⼿段不断推陈出新，节能⾃控系统也应与时俱进，吸取以往节能⾃控系统中总结的
经验，因地制宜、因时制宜，探索更加贴近现场的节能控制⽅法，使暖通空调系统运⾏可以更好地与IT负载契合，在保证系统稳定运⾏的同时，降低空调供冷冗余量，提⾼暖通空调系统节能效果。
另外，在⾃动控制系统中，传感器等监测设备及电动蝶阀等电控设备故障率⾼、传输延时及相关暖通空调和电⽓设备未按类型进⾏电能⾃动监测、记录，导致设备能耗统计困难等问题也是影响暖通空调节能改造效果及节能⾃控系统稳定运⾏的重要因素。
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