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這篇文章的契機(jī)來源于幾天看到的問題，在該問題下我也簡(jiǎn)單的回答了一下。

顯然這是一個(gè)非常好的問題，對(duì)于搞暖通控制的人來說，運(yùn)行策略的優(yōu)劣直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行能效，即便是相同的設(shè)備，控制策略不同，其終的運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)有很大差異。好的運(yùn)行策略必然來源于對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備工作特性的準(zhǔn)確了解和建模。

建模也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)于冷水機(jī)組可以讓廠商提供不同水溫、不同負(fù)荷下的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通常稱為loadline。使用這些loadline即可通過數(shù)據(jù)回歸建立模型；冷卻塔的也可以讓廠商提供響應(yīng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸，隨后將冷卻塔模型、冷水機(jī)組模型以及水泵模型聯(lián)動(dòng)即可動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)控制。

下面我使用excel嘗試簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了一下，冷水機(jī)組部分采用小二乘法將來自廠商的50組負(fù)荷點(diǎn)數(shù)據(jù)回歸為容積流量和壓縮效率的某型式的數(shù)學(xué)模型。這樣就可以根據(jù)蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和制冷量計(jì)算出冷水機(jī)組的COP和運(yùn)行功率等參數(shù)。下圖為回歸后的效率島，橫坐標(biāo)為容積流量，縱坐標(biāo)為運(yùn)行壓比。

冷卻塔這邊我沒有拿到足夠多的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單的采用定流量、變頻調(diào)節(jié)風(fēng)速的冷卻塔，其中功耗 P=P0n2" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">$�={�}_0{�}^2$ ;冷卻塔接近溫度 Δt=2+2/n" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">$\mathrm{\Delta }�=2+2/�$ ，其中 P0" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">${�}_0$為99%轉(zhuǎn)速時(shí)的冷卻塔的額定功率， n" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">$�$ 為轉(zhuǎn)速比。當(dāng)n=99%時(shí)，冷卻塔的接近溫度為4℃（注意，這里的模型只是為了演示建模過程，并不代表實(shí)際的數(shù)學(xué)物理模型）。

假設(shè)項(xiàng)目采用了1臺(tái)250RT的離心機(jī)，配套1臺(tái)額定功率為 P0" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">${�}_0$ =7.5kW的冷卻塔，通過在excel中分別建立壓縮機(jī)模型和冷卻塔模型，我分別考察了以下幾種情況：

①99%負(fù)荷需求，濕球溫度為30℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速為91%左右時(shí)。

②99%負(fù)荷需求，濕球溫度為26℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速為87%左右時(shí)。

③60%負(fù)荷需求，濕球溫度為26℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速為83%左右時(shí)。

我們大概可以看出一個(gè)趨勢(shì)，環(huán)境溫度越惡劣，負(fù)荷越高時(shí)，其冷卻塔的轉(zhuǎn)速也越高。

下面我們改變一下冷卻塔的功率模型，如果功率和轉(zhuǎn)速只是1次方關(guān)系，即 P=P0n" role="presentation" style="display: inline-block; line-height: normal; font-size: 16px; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; text-wrap: nowrap; float: ; direction: ltr; max-width: ; max-height: ; min-width: 0px; min-height: 0px; border: 0px; padding: 0px; margin: 0px; position: relative;">$�={�}_0�$ ,此時(shí)同樣選擇上面三種工況：

①99%負(fù)荷需求，濕球溫度為30℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速為99%時(shí)。

②99%負(fù)荷需求，濕球溫度為26℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速為99%時(shí)。

③60%負(fù)荷需求，濕球溫度為26℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)功耗出現(xiàn)在冷卻塔轉(zhuǎn)速仍然為99%時(shí)。

在這種情況下，冷卻塔基本全開才是的，下面我們繼續(xù)降低負(fù)荷和環(huán)境濕球溫度，看看在小負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速是否有變化：

④40%負(fù)荷需求，濕球溫度為20℃時(shí)，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)冷卻塔轉(zhuǎn)速出現(xiàn)在了82.9%附近。

從上面的分析可以簡(jiǎn)單的看出

①不管冷卻塔的具體數(shù)學(xué)模型是怎樣的，冷卻塔的轉(zhuǎn)速比大約都集中在80%~99%；

②冷卻塔的轉(zhuǎn)速比同冷卻塔本身的特性有很大的關(guān)系，如果隨著轉(zhuǎn)速的降低，其功率有顯著的降低，那么部分負(fù)荷時(shí)可以通過降低冷卻塔的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)；如果功率和轉(zhuǎn)速是線性的，則僅在小負(fù)荷及低環(huán)溫時(shí)，冷卻塔轉(zhuǎn)速會(huì)向低轉(zhuǎn)速傾斜。

③對(duì)機(jī)組和冷卻塔如何準(zhǔn)確建模很重要；

當(dāng)然，在本文中沒有考慮流量的變化，如果考慮流量的變化，還涉及水泵功耗的影響，以及流量對(duì)冷卻塔換熱性能和進(jìn)出水溫差的影響，其系統(tǒng)會(huì)稍微復(fù)雜一些。