冰蓄冷技术作为一种高效的节能与电力负荷调节手段，在现代大型公共建筑中央空调系统中得到广泛应用。陕西省政府冷站项目便是这一技术成功应用的典范，其核心在于一套先进、稳定、智能的自动化控制系统。该系统不仅实现了对复杂制冷与蓄冰过程的精确管理，更在能效提升、运行成本控制及智能化管理方面取得了显著成效。
一、 系统概述与设计目标
陕西省政府冷站冰蓄冷系统采用了主机上游的串联式流程设计。其自动化控制系统的主要设计目标包括：
- 最大化利用谷电，降低运行成本：精准控制蓄冰与融冰过程，确保在夜间电力低谷时段高效蓄冰，在日间电力高峰时段优先融冰供冷，有效转移用电负荷，节省电费。
- 保障供冷安全与舒适度：无论系统处于何种运行模式（如单蓄冰、单主机、主机与融冰联合供冷等），均能确保末端空调负荷的稳定供应，维持室内环境参数的舒适与恒定。
- 实现系统全自动优化运行：根据室外气象参数、建筑冷负荷预测、实时电价政策等因素，自动选择并切换最优运行策略，减少人工干预，提升管理效率。
- 提高整体能效：通过优化主机、泵组、冷却塔等设备的启停顺序与运行参数，协调各子系统高效匹配，降低系统综合能耗。
二、 自动化控制系统的核心架构
该控制系统采用集散型（DCS）或基于现代高性能PLC/DDC的楼宇自控系统（BAS）架构，通常分为三层：
- 现场设备层：包括各类传感器（温度、流量、压力、液位、电量等）和执行器（电动阀门、变频器、继电器等），负责数据采集与指令执行。
- 控制层：由分布在制冷机房、蓄冰槽区域等关键位置的现场控制站（PLC/DDC控制器）构成。每个控制器负责一个相对独立的子系统逻辑控制，如：
- 制冷主机与初级泵控制单元：控制主机的启停、加载/卸载，并监测运行状态与安全保护。
- 蓄冰与融冰控制单元：核心控制单元，精确控制乙二醇溶液的流向与温度，管理蓄冰槽的蓄冷量与融冰速率。
- 板式换热器及二次侧系统控制单元：控制冷冻水供水温度，调节二次侧水泵频率以满足末端负荷需求。
- 冷却塔与冷却水泵控制单元：根据主机冷凝温度优化冷却塔风机启停及转速。
- 管理层（监控中心）：设置中央监控工作站，运行专用的冰蓄冷中央监控与管理软件。该层提供全系统的人机交互界面，实现以下功能：
- 全景监控与动态显示：以图形化方式实时显示系统流程图、设备状态、运行参数、趋势曲线。
- 模式策略管理与切换：预设并执行“主机蓄冰”、“融冰供冷”、“主机供冷”、“联合供冷”等多种运行模式。
- 负荷预测与优化调度：结合历史数据与天气预报，预测次日冷负荷，并自动生成成本最低或能效最高的运行时间表。
- 报警管理与历史数据归档：记录所有设备故障与参数越限报警，并存储长期运行数据用于能效分析与报表生成。
三、 关键控制策略与逻辑
- 蓄冰过程控制：在夜间谷电时段，控制系统启动制冷主机进入制冰工况。通过精确控制进入蓄冰槽的乙二醇溶液温度（通常为-5℃ ~ -7℃），并监测蓄冰槽的液位及进出口温差，综合判断蓄冰量，实现“蓄满即停”或按计划量蓄冰。
- 融冰供冷控制（负荷侧）：这是系统的核心优势所在。控制系统根据二次侧冷冻水回水温度与设定值的偏差，动态调节通过板式换热器的一次侧乙二醇溶液流量（通过调节阀或变频泵），从而控制融冰速率，精确满足冷负荷需求，实现“需多少，融多少”。
- 主机与融冰的联合控制：在日间负荷较高时，系统自动进入联合供冷模式。控制逻辑优先使用蓄冰量，当融冰单独供冷无法满足负荷需求时，自动启动制冷主机补充供冷。系统会实时计算并比较主机供冷与融冰供冷的边际成本，动态调整两者的出力比例，实现运行成本最低。
- 设备群控与节能优化：对冷水泵、冷却水泵采用变频控制，根据负荷变化调整流量，大幅降低输送能耗。冷却塔风机根据室外湿球温度与冷凝压力进行变频或启停优化控制。
四、 实施成效与价值
陕西省政府冷站通过部署该套自动化控制系统，取得了显著的综合效益：
- 经济效益：充分利用峰谷电价差，一个供冷季可节约可观的中央空调运行电费，投资回收期缩短。
- 社会效益：削峰填谷，缓解了夏季电网高峰压力，提高了电力资源利用效率。
- 管理效益：实现了机房的无人值守与智能化运行，降低了管理人员劳动强度，提升了系统运行的可靠性与稳定性。
- 环境效益：通过提升系统整体能效，间接减少了发电侧的污染物排放。
五、 与启示
陕西省政府冷站冰蓄冷空调自动化控制系统案例表明，先进的控制策略与可靠的自动化硬件是实现冰蓄冷技术优势的关键。该案例的成功经验为其他大型公共建筑、区域供冷系统应用冰蓄冷技术提供了重要参考：即必须将自动化控制系统提升到与主机、蓄冰装置同等重要的核心地位进行一体化设计与实施，方能真正释放冰蓄冷技术在节能、节费与智能管理方面的巨大潜力。
