0 引言

在公共建筑、產業園區以及工業廠房中央空調冷源系統中，冷卻塔承擔循環冷卻水散熱換熱的關鍵任務，冷卻塔運行工況直接決定冷水機組冷凝側工作條件，對整套冷站綜合能效存在顯著影響。大量存量項目中冷卻塔仍沿用就地手動啟停、檔位固定運行的管控模式，并未完整納入冷源群控體系，成為冷站節能提升的薄弱環節。

傳統管控模式下，風機運行狀態無法跟隨室外濕球溫度、主機熱負荷動態調整，容易出現風機電能無謂消耗或者散熱能力不足兩類工況。多塔并聯場景缺少負荷均衡調度邏輯，設備損耗不均衡，故障隱患依靠人工巡檢發現，運行數據處于信息孤島，難以開展量化能效分析。依托樓宇自控DDC控制器搭建冷卻塔智能自控體系，打通與冷水機組、冷卻水泵、IBMS平臺的數據交互，是新建項目配套與存量冷站升級的重要技術方向。陜西觀智科技在大量機電智能化項目實施過程中，將冷卻塔控制邏輯融入冷源整體管控策略，適配新建及利舊改造兩類工程場景。

1 傳統冷卻塔運行模式主要工程問題

1.1 風機運行策略與實際負荷不匹配

風機采用固定檔位或者人工啟停，室外氣象條件變化、主機負荷下降時，風機依舊滿負荷運行，造成無效電耗；當熱負荷升高，散熱能力不足，冷卻水出水溫度抬升，進一步增大冷水機組壓縮功耗，形成主機與風機能耗雙向增加的現象。

1.2 多塔并聯工況分配失衡

多臺冷卻塔并聯運行項目，缺少自動投切與負荷均衡邏輯，部分塔長期高負載，部分塔閑置待機，設備磨損程度差異明顯，縮短整體設備服役周期，運維更換成本增加。

1.3 設備隱患發現滯后，以事后搶修為主

風機電機溫升、軸承振動、集水盤液位異常、填料結垢堵塞等問題，沒有在線監測手段，只能依靠人員定期現場巡檢，故障發生之后才開展處置，存在冷站停機的潛在風險。

1.4 數據孤島，無法參與冷站整體能效評估

冷卻塔運行參數無法上傳至上層管理平臺，換熱溫差、風機電耗、設備運行時長缺少統一存儲，運維人員無法量化評估冷卻塔換熱效率，冷源系統精細化管控缺少數據支撐。

2 冷卻塔智能自控分層系統架構

陜西觀智科技落地的冷卻塔智能自控方案采用感知采集層、執行調節層、DDC邊緣控制層、平臺管理層四層架構，實現冷卻塔閉環自動化管控，存量改造可利舊原有塔體結構，增補傳感與控制部件，不用大規模土建作業。

2.1 感知采集層

部署溫度、濕度、液位、電流、振動類傳感單元，采集冷卻水進出水溫度、室外濕球溫度、集水盤液位、風機電機電流、設備振動等運行參數，感知層數據作為控制策略運算的基礎輸入條件。測點布設避開回水飛濺、渦流擾動區域，保障采集數據可靠性。

2.2 執行調節層

配置風機變頻驅動裝置、補水執行器件，接收DDC控制器輸出指令，完成風機轉速無級調節、冷卻塔投切、液位補水控制，實現設備的連續平滑調節，規避階躍動作帶來的系統沖擊。

2.3 DDC邊緣控制層

現場DDC控制器完成數據解析、算法運算、邏輯聯鎖保護，內置風機變頻調節、多塔均衡投切、故障判斷聯鎖邏輯。網絡通訊中斷時，本地控制程序可持續運行，保障冷卻塔基礎散熱功能不受上層平臺影響。同時完成與冷水機組、冷卻水泵的信號交互，實現整套冷源設備時序聯鎖。

2.4 平臺管理層

將全部運行工況、設備狀態、告警信息接入IBMS綜合管理平臺與能耗監測系統，實現數據可視化、歷史曲線查詢、故障告警推送、運行報表生成，補齊冷卻塔運維的數據閉環。

3 核心控制策略與工程整定邏輯

3.1 風機自適應變頻閉環調節

以冷卻水出水溫度、室外濕球溫度雙重指標作為調節依據，結合主機實時熱負荷動態調整風機轉速。熱負荷高、環境濕度大時提升轉速強化散熱；負荷降低、氣象條件優越時下調風機轉速，在滿足散熱目標前提下降低風機耗電。程序設置調節滯回區間，限制頻率上下限，抑制風機頻繁往復調速。

3.2 多塔并聯均衡投切調度

針對多塔并聯工況，依據冷站總熱負荷確定投入運行塔臺數量，對運行中的冷卻塔做負荷均衡分配，均衡各設備運行時長，避免單臺設備長期過載。系統負荷下降時按預設邏輯有序退出塔組，防止部分塔過載、部分塔閑置的不合理工況。

3.3 多維度狀態監測與故障預警

持續監測電機電流、機體振動、集水盤液位、換熱溫差，當參數偏離合理區間輸出告警信號。提前識別填料結垢、軸承磨損、液位異常等隱患，將故障處置模式由事后搶修轉向事前預警，降低冷站非計劃停機風險。

3.4 冷源子系統協同聯鎖控制

冷卻塔不再作為獨立設備運行，遵循冷源系統標準啟停時序，和冷水機組、冷卻水泵實現聯鎖保護。控制策略以整套冷站綜合能效最優為目標，而不是片面追求單一設備局部指標，實現多設備協同運行。

4 工程實施關鍵技術要點

4.1 前期現場工況摸排

改造前期梳理冷卻塔臺數、風機功率、原有電氣回路，排查填料、管路、閥門現存硬件缺陷，硬件問題優先處置，不能完全依靠控制算法彌補設備本體缺陷。

4.2 電氣與測點適配設計

充分考慮冷卻塔周邊高濕環境，電氣部件選用適配防護等級，傳感器按照規范預留直管安裝段，規避紊流帶來的數據失真。

4.3 控制參數多工況整定

調試階段模擬滿負荷、部分負荷、低負荷等多種實際工況，整定溫度閾值、調節速率、滯回區間，保證不同季節、不同主機負荷條件下控制策略均可穩定生效。

4.4 跨設備聯動兼容性調試

完成與冷水機組、冷卻水泵的信號對接，校驗整套冷源啟停聯鎖邏輯，避免單一設備調節造成系統工況沖突。

陜西觀智科技可提供冷卻塔智能化勘測、DDC邏輯編程、現場調試、IBMS平臺對接整套集成服務，適配寫字樓、醫院、工業廠房各類冷源項目。

5 工程應用效益分析

冷卻塔智能自控改造，把冷卻塔納入冷源群控整體體系，解決傳統模式下負荷匹配差、多塔調度失衡、運維預警缺失等現實問題。通過自適應調速、均衡投切策略，在保障冷凝側散熱條件前提下挖掘風機側節能空間，同時均衡設備損耗，降低后期維保投入。整套方案兼容新建工程與存量建筑利舊升級，對于大型公共建筑冷站機電精細化管控具備實際工程價值。陜西觀智科技專注建筑機電智能化、暖通冷源自控、IBMS系統集成業務，持續輸出建筑暖通系統數字化改造解決方案。