浅谈基于DDC自动控制对中央空调系统节能的方法

摘要:由于中央空调的用量越来越多,其所消耗的电量也越来越大,并且中央空调在整个建筑所消耗电能中占据很大的比重，空调的用量愈大，消耗电力也愈多，直接造成城市供电不足和夏季限电问题的出现。所以实有必要发展一种有效的空调系统节能方法。本文结合多年现场工作经验，从DDC自动控制系统理论出发，提出了利用DDC对建筑物空调自动控制的思路，从而在保证舒适的情况下，达到节能的目的；

关键词：DDC空调系统自动控制中央空调系统节能

Abstract: due to the amount of the central air conditioning is more and more, the consumption of power is more and more big, and central air conditioning in the whole building electric power consumption occupies a large proportion, the amount of air conditioning is larger and more and more power consumption, directly cause urban power shortage and summer power brownouts problem arises. So has to develop an effective air conditioning system energy saving method. This paper with many years experience and DDC from automatic control system theory, introduced the use of air conditioning automatic control DDC building the ideas to guarantee comfortable in the case, to achieve the goal of energy saving;

Keywords: DDC air conditioning system automatic control central air conditioning system energy saving

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

引言：

节能可以说是楼宇自动控制的出发点和归宿。众所周知，在智能建筑中，HVAC（采暖、通风、空调）系统所消耗的能量要占到大楼消耗的总能量的50%-60%左右。而在HVA中，冷却塔、循环水泵、空调机组和新风机多是耗能大户。所以有必要发展一种有效的空调系统节能方法，尤其用在改善现有大楼空调系统自动化上面。

1.DDC自动控制的空调系统

1.1空调机系统介绍

下图是中央空调系统中的一例，图中描述的是一个完整的空调系统的基本组成和工作原理。将其中各个部分特别是冷冻机组、冷却塔、循环水泵和空天机组、新风机组，纳入DDC的控制下，不但可以延长设备的使用寿命，而且能大大的节约能源带来较大的经济收益。

1.2DDC系统的优点

与传统的控制方式相比，DDC控制系统具有很多优点，以下列出其中最重要的几点：

（1）方便可靠的操作：其可方便的管理一个或多个控制点，并可完成各种逻辑功能，可及时按客户或程序要求做出反应,而且DDC系统允许控制器在操作时间内同时具有其它功能；

（2）可提供更舒适的环境： 由于DDC系统比传统系统具有更高的精确度,从而可使中央空调的温度、湿度等更接近设定值，为此改善居住环境；

（3）无需校准：多数DDC系统无需校准,可减少维修保养费用,并可长期保持精确,而传统系统校准后精度就会降低;

（4）高度灵活的控制：建筑物的各种参数往往不是一成不变的,新用户或旧用户的新要求往往需要改变大楼的控制要求,多数DDC系统可按新要求重新编写程序,而不必改变硬件,而且DDC系统是模式化系统,便于改扩建的扩容。

2.中央空调系统的主要运行方式

一般建筑物常用的中央空调系统有CAV、VAV、VWV三种，都可以用DDC进行控制；

2.1定风量空调系统（CAV）

定风量空调系统是空调机吹出的风量一定，以提供空调区域所需的冷暖气，当空调区域负荷变化时，则以改变送风温度应付室内负荷的变化，并达到维持室内温度于舒适区的要求。常用的方式有空调机（AHU）和冷水管（FCU）两种定风量系统，为了应付室内负荷的变化，在AHU定风量系统中以空调机变温送风来处理；在一般FCU定风量系统中则以冷水阀的ON/OFF来处理。

2.2 变风量空调系统（VAV）

变风量空调系统即是空调机（AHU）或冷水管系统（FCU）可以改变风量， 变风量系统可分为两种：一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统（AHUVAV）；一种为FCU系统中的室内风机变风量系统（FCUVAV）

2.3 变流量空调系统（VWV）

变流量空调系统是一定的水温供应空调机以提高热源机器的效率，而以特殊的水泵来改变送水量，从而达到温度控制。

3.DDC自动控制系统对中央空调系统节能的方法

以上三种空调系统是目前大楼空调最常被设计的系统。中央空调系统控制也就是把管路、管件或阀门集中设定控制流体以提供冷暖气。所以有效组合中央空调控制即能有效降低耗能，大大降低空调运行成本。DDC设备在市场上虽然各厂家的型号、套件有所不同，但其控制系统大同小异，只要将类比信号经数字化处理就能作设定与控制DDC对中央空调系统的节能控制整合方式主要有下列几种：

3.1FCU型定风量空调系统的节能控制方法

因为是定风量系统，所以我们通过控制冷水系统（FCU）上的电动调节阀开关，来调整温度。具体控制为：装设在回风管内的温度传感器所检测的温度送往DDC控制器与设定点温度相比较，用比例积分加微分控制，输出相应的电压信号，控制装在FCU回水管的电动调节阀的开关。当检测温度大于设定点温度时，打开电动调节阀，增加冷水流量，使循环风变冷送入室内，从而降低室内温度；当检测温度低于设定点温度时，关闭电动调节阀，减少冷水流量，使循环风变暖送入送入室内，从而提高室内温度。

3.2AHU型变风量空调系统的节能控制方法

此系统为大楼常用的空调系统，DDC以出风温度与设定温度的比值来控制，通过送、回风及室外空气温度来控制空调机转速。控制程序如下：出风温度感应探测器所测的温度如与设定植不符时，则利用DDC控制AHU的变频器来改变电机转速，从而可以送出理想的出风温度；

3.3空调主机的节能控制方法

一般大楼空调系统每天的主机开关，大多是靠人工操作，容易因人为因素而造成错误，DDC可以设定所有开关程序并且保持标准一致，不怠班。由装于空调冷冻机房内的网络控制器及DDC控制器，按内部预先编写的软件程序来控制冷水机组台数的启停及各设备的联锁启停具体控制如下：测量冷冻水供、回水温度及回水流量，从而计算空调实际的冷负荷；根据实际的冷负荷来决定冷水机组开启台数，使达到最佳节能状态；冷却水温度控制冷却塔风扇的启停；各设备间的程序联动

启动：冷却塔风机-冷却水泵-冷冻水泵-冷水机组

停止：冷水机组-冷冻水泵-冷却水泵-冷却塔风机

测量冷冻水系统供回水总管的压差控制其电动旁通阀的开度，使维持压差平衡。

4不同空调设备方式运用DDC的方法

DDC设备在市面上的产品，各厂家的型号、套件都有所不同，但系统大同小异。只要将类比讯号经数位化处理输入电脑，就能作控制与设定。当这些数位控制运用在空调设备时通过DDC监控风机运行状态，送风温湿度，风机故障，过滤网堵塞和防冻报警，通过DDC可以手动、自动设定时间程序启停风机，风机与风阀门，水阀门和加湿阀连锁控制，在确认风机运行后，控制水阀门和加湿阀在设定温度范围内。工作原理如下：在夏季运行时，当室温升高，温度传感器送出信号DDC 控制器，DDC控制器接到信号与设定的温度比较，输出信号给冷水管上的调节量水阀。控制水阀开度，使循环风变冷送入室内，根据温度情况确定水管开度。如温度下降过多，减少水阀开度；湿度控制原理相同，只是将调节量水阀变为开关量加湿阀，通过这种控制方式维持温度在设定范围值以内。

5总结

随着中央空调系统的广泛应用，如何利用系统的集成方法，将计算机技术、网络技术与控制理论有机结合，通过对设备的监控，对信息资源的有效管理，使中央空调系统高效节能运行，有着广泛的市场前景，同时，也对工程技术人员提出了更高的要求。本文结合中央空调系统工程实例，探讨了中央空调系统控制的特点和实现节能的途径，应用控制理论，结合工程实际情况和用户的需求进行了设计。在设计中尽可能采用了当前最新的技术和设备，如西门子公司生产的各种控制器、传感器和执行机构，使用目前流行的面向对象的软件开发技术，以组态软件作为平台进行设计。通过实践．成功地实现了由可编程控制器(DDC)与计算机组成的集算控制系统在中央空调高精度控制系统中的应用。体会到由可编程控制器(DDC)与计算机组成的集散控制系统技术成功，功能强大，它不仅可以对数字量进行控制而且可以对模拟量进行采集，进行工业过程控制。此外．通过对多台可编程控制器(DDC)与计算机进行联网，可以实现数据共享以及对DDC的远程操作，使之在更大的控制系统中得到广泛应用。整个控制系统功能正确，完全满足了生产工艺的要求，达到了预期目的。

参考文献：

[1]程大章《智能化大楼的建筑设备》

[2]蒋橙《楼宇自动控制设计浅析》

[3]吴建兵《楼宇自动化系统（BAS）的优化设计》