ddc自控對(duì)智能建筑節(jié)能方法的探討

1、<p>　　DDC自控對(duì)智能建筑節(jié)能方法的探討</p><p>　　【摘要】DDC（Direct digital control）直接數(shù)字化控制，是一項(xiàng)構(gòu)造簡(jiǎn)單操作容易的控制設(shè)備，它可借由接口轉(zhuǎn)接設(shè)備隨負(fù)荷變化作系統(tǒng)控制，如空調(diào)冷水循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)箱變頻自動(dòng)風(fēng)量調(diào)整及冷卻水塔散熱風(fēng)扇的變頻操控等，可以讓空調(diào)系統(tǒng)更有效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。在智能建筑的節(jié)能中經(jīng)常會(huì)用到此系統(tǒng)，本文作者就結(jié)圍繞智能建筑的節(jié)能問(wèn)題對(duì)DDC自

2、控系統(tǒng)的相關(guān)情況進(jìn)行分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】DDC；智能建筑；節(jié)能 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　我國(guó)正處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的特殊時(shí)期，未來(lái)幾年將是中國(guó)城市化發(fā)展最快的一個(gè)階段，從城市化來(lái)講，每年增

3、長(zhǎng)的人口約1300萬(wàn)～1500萬(wàn)。面對(duì)如此快速的城市發(fā)展，如何在建筑行業(yè)中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保，同時(shí)創(chuàng)造宜居的建筑環(huán)境，是建筑行業(yè)人員急需解決的重要問(wèn)題。而隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用范圍的快速滲透，智能建筑的概念已經(jīng)越來(lái)越深入人心。 </p><p>　　為解決能源浪費(fèi)問(wèn)題，新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進(jìn)的控制方式對(duì)傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備進(jìn)行有效控制。例如，通過(guò)中央控制電腦則可監(jiān)視和控制整個(gè)建

4、筑的燈光、遮陽(yáng)及空調(diào)設(shè)備，同時(shí)可以看到各區(qū)域、各房間的實(shí)際溫度，并可設(shè)定各房間可調(diào)節(jié)溫度的上下限；通過(guò)定時(shí)設(shè)置功能對(duì)上下班場(chǎng)所的燈光、空調(diào)、窗簾等進(jìn)行定時(shí)控制。 </p><p>　　1我國(guó)現(xiàn)有智能建筑智能控制技術(shù) </p><p>　　智能控制技術(shù)是指通過(guò)自控網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備對(duì)控制對(duì)象( 設(shè)備)實(shí)行智能化的綜合管理的技術(shù)，即構(gòu)成各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的指揮中樞，按需進(jìn)行自主、有效地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行

5、與管理。通過(guò)智能控制技術(shù)進(jìn)行建筑節(jié)能的具體方法包括如下幾種: </p><p>　　1.1針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、衛(wèi)生設(shè)備等的控制技術(shù) </p><p>　　包括實(shí)現(xiàn)最佳啟動(dòng)控制，最小負(fù)荷控制; 外氣吸入控制，期間設(shè)定切換控制; 節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)控制，節(jié)水運(yùn)轉(zhuǎn)控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制，通過(guò)合理有效的算法所進(jìn)行的節(jié)能控制，可以在有效節(jié)能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)空間環(huán)境溫度的自動(dòng)控制，保

6、證室內(nèi)環(huán)境舒適性。 </p><p>　　1.2 針對(duì)熱源設(shè)備進(jìn)行智能控制 </p><p>　　包括送水溫度控制，熱源臺(tái)數(shù)控制; 冷凍機(jī)最佳運(yùn)轉(zhuǎn)控制，蓄熱運(yùn)轉(zhuǎn)控制。目前，包括 GB50019-2003 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范在內(nèi)，我國(guó)大部分建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中所采取的負(fù)荷計(jì)算方法均為靜態(tài)方法，同時(shí)，在計(jì)算中還會(huì)考慮較大的安全系數(shù)，這就導(dǎo)致在實(shí)際的設(shè)備選型( 包括風(fēng)機(jī)、冷凍水泵、

7、制冷機(jī)組) 等的選型方面偏大。而實(shí)際上暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在其運(yùn)行過(guò)程中，即使是一天當(dāng)中的負(fù)荷也不是均勻分布，是隨時(shí)間的變化而變化的，而靜態(tài)的設(shè)計(jì)方法所造成的不恰當(dāng)冗余將會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)。智能建筑技術(shù)所采用的樓宇自控系統(tǒng)則可以通過(guò)節(jié)能控制模式和算法，對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而有效減少靜態(tài)設(shè)計(jì)方法所導(dǎo)致的能源浪費(fèi)。 </p><p><b>　　1.3照明控制 </b>

8、</p><p>　　主要是指按照明程序來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行自動(dòng)的關(guān)燈控制。 </p><p>　　2DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹 </p><p>　　DDC（Direct digital control）直接數(shù)字化控制須與其它組件，如變頻器、溫度濕度傳感器、焓差控制器、兩通閥等組件整合搭配才能發(fā)揮功效。這些組件的輸入輸出以模擬信號(hào) DC0~10V 或低電流4- 20mA 作信

9、號(hào)傳送，送至 DDC 控制器。經(jīng) DDC 內(nèi)置軟件作判別后反向輸出信號(hào)來(lái)控制閥部件或變頻器來(lái)調(diào)節(jié)空調(diào)。DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)各周邊設(shè)備及控制功能。 </p><p>　　2.1 直接數(shù)字控制（DDC） </p><p>　　指一臺(tái)數(shù)字電腦直接操作一個(gè)狀態(tài)，或者一套程序予以自動(dòng)控制的作業(yè)。所配用的數(shù)字電腦，可以采用小型微處理機(jī)，亦可配用于中央型的微電腦上去連線(xiàn)作業(yè)?？照{(diào)系統(tǒng)常用的控制元件，例如風(fēng)

10、閘開(kāi)關(guān)、閥開(kāi)關(guān)、階動(dòng)繼電器等的操作，不論其原為氣動(dòng)式還是電動(dòng)式的，亦不論其作用原為調(diào)整大小的動(dòng)作或僅為開(kāi)或關(guān)的動(dòng)作，均可改用 DDC方式作自動(dòng)的操作。DDC 系統(tǒng)利用硬件和軟件來(lái)調(diào)整控制變數(shù)或依據(jù)操作人員的需要來(lái)控制制造程序。其中控制變數(shù)包括溫度、壓力、相對(duì)濕度、流量等。控制程序和設(shè)定點(diǎn)可利用軟件輸入電腦內(nèi)，并能夠在操作人員的鍵盤(pán)上進(jìn)行修正，如此可以取代過(guò)去對(duì)硬件控制器的校正。DDC系統(tǒng)亦可將檢測(cè)到的溫度、壓力等控制變數(shù)，與預(yù)先儲(chǔ)存在電

11、腦內(nèi)的希望數(shù)值相比較，如果測(cè)試的數(shù)值小于或大于所希望的數(shù)值，系統(tǒng)將會(huì)送出一系列的數(shù)字脈沖，這些脈沖則借助電動(dòng)對(duì)氣動(dòng)的轉(zhuǎn)換器或電動(dòng)對(duì)電動(dòng)的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成控制裝置的調(diào)整信號(hào)，然后通過(guò)電腦的調(diào)整，其所輸出的信號(hào)，再操作其轉(zhuǎn)換器，使原來(lái)系氣動(dòng)或電動(dòng)的組件按指示信號(hào)操作。若空調(diào)的控制器件，原系氣動(dòng)式，則需要另加一套將氣動(dòng)動(dòng)作變?yōu)殡娖餍盘?hào)的裝置，將電器信號(hào)輸入電腦操作。原系電動(dòng)操作元件者亦相同。至于</p><p><b

12、>　　2.2 變頻器 </b></p><p>　　變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是利用二極管等整流器件將電源予以整流后，再經(jīng)由電容器等平滑，使之由交流轉(zhuǎn)換成直流。利用PowerTransister、SCR（Thynstor）等將直流換成任一頻率，然后以交流電方式輸出。用變頻器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，除可避免電動(dòng)機(jī)磁氣飽和外，同時(shí)亦可壓制起動(dòng)電流，且由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而產(chǎn)生必要的扭力矩，故必須控制變頻器的輸出電壓，好呼應(yīng)

13、頻率的變化。變頻器可分為電壓形變頻器和電流形變頻器。電壓形變頻器利用 SCR 或二極管整流后，可再用平滑電容器使其成為電壓源。另一方面，電流形變頻器利用 SCR 整流后，打開(kāi)電抗器，便可因 SCR 而具有電流源的作用。其控制方式有電壓控制和電流控制兩種。 </p><p>　　2.3 焓差控制器 </p><p>　　焓差控制是指在送風(fēng)系統(tǒng)中，當(dāng)室外的溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，利用室外的低溫空氣

14、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。焓差控制器是由控制器比較室外溫度及回風(fēng)溫度高低而將各風(fēng)門(mén)關(guān)大、關(guān)小或全開(kāi)、全關(guān)的。風(fēng)量控制，可采取自動(dòng)和手動(dòng)雙重方式，由溫（濕）度的感測(cè)，經(jīng)過(guò)風(fēng)門(mén)和變頻雙重調(diào)節(jié)，以達(dá)到室內(nèi)設(shè)定的溫度和濕度。 </p><p>　　2.4 冷卻水塔散熱風(fēng)扇溫控器 </p><p>　　冷卻水塔風(fēng)扇在不同的冷卻負(fù)載下其耗電維持在一定值，造成電力的浪費(fèi)。故在冷卻水塔風(fēng)扇使用變頻馬達(dá)，并利用冷卻水出

15、口溫度控制風(fēng)扇馬達(dá)起停及高低轉(zhuǎn)速，不但主機(jī)能在較低的冷卻水進(jìn)水溫度下做高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且可有效的減少冷卻水塔風(fēng)扇的耗電。 </p><p>　　3 大樓空調(diào)系統(tǒng)的 DDC 控制方法 </p><p>　　一般大樓常用的空調(diào)系統(tǒng)有 CAV、VAV、VWV 等，各有不同操控方式，都可以用 DDC控制。 </p><p>　　3.1 定風(fēng)量系統(tǒng)（Constant Air

16、Volume，簡(jiǎn)稱(chēng) CAV） </p><p>　　定風(fēng)量系統(tǒng)為空調(diào)機(jī)吹出的風(fēng)量一定，以提供空調(diào)區(qū)域所需要的冷（暖）氣。當(dāng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，則以改變送風(fēng)溫度應(yīng)付室內(nèi)負(fù)荷，并達(dá)到維持室內(nèi)溫度于舒適區(qū)的要求。常用的中央空調(diào)系統(tǒng)為 AHU（空調(diào)機(jī)）與冷水管系統(tǒng)（FCU系統(tǒng)）。這兩者一般均以定風(fēng)量（CAV）來(lái)供應(yīng)空調(diào)區(qū)，為了應(yīng)付室內(nèi)部分負(fù)荷的變動(dòng)，在AHU 定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機(jī)的變溫送風(fēng)來(lái)處理，在一般 FCU 系統(tǒng)則以冷

17、水閥 ON／OFF 控制來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。 </p><p>　　3.2 變風(fēng)量系統(tǒng)（Variable Air Volume，簡(jiǎn)稱(chēng) VAV） </p><p>　　即是空調(diào)機(jī)（AHU或 FCU）可以調(diào)變風(fēng)量。常用的中央空調(diào)系統(tǒng)為 刪（空調(diào)機(jī)）與冷水管系統(tǒng)（FCU）系統(tǒng)。這兩者一般均以定風(fēng)量（CAV）來(lái)供應(yīng)空調(diào)區(qū)，為了應(yīng)付室內(nèi)部分負(fù)荷的變動(dòng)，在 AHU 定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機(jī)的變溫送風(fēng)來(lái)處理，在一

18、般 FCU 系統(tǒng)則以冷水閥ON／OF 控制來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。然而這兩者在送風(fēng)系統(tǒng)上浪費(fèi)了大量能源。因?yàn)樵陂L(zhǎng)期低負(fù)荷時(shí)送風(fēng)機(jī)亦均執(zhí)行全風(fēng)量運(yùn)轉(zhuǎn)而耗電，這不但不易維持穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕條件，也浪費(fèi)大量的送風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)能源。變風(fēng)量系統(tǒng)就是針對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)耗電缺點(diǎn)的節(jié)能對(duì)策。變風(fēng)量系統(tǒng)可分為 2 種：一種為 AHU風(fēng)管系統(tǒng)中的空調(diào)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)（AHU- VAV 系統(tǒng)）；另一種為 FCU 系統(tǒng)中的室內(nèi)風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)（FCU一VAV系統(tǒng)）。AHU一VAV系統(tǒng)是在全

19、風(fēng)管系統(tǒng)中將送風(fēng)溫度固定，而以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的方式來(lái)應(yīng)付室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的變動(dòng)。FCU一 VAV系統(tǒng)則是將冷水供應(yīng)量固定，而在室內(nèi) FCU 加裝無(wú)段變功率控制器改變送風(fēng)量，亦即改變 FCU的熱交換率來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)負(fù)荷變動(dòng)。這 2 種方式透過(guò)風(fēng)量的調(diào)整來(lái)減少送風(fēng)機(jī)的耗電量，同時(shí)也可增加熱源機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率而節(jié)約熱源耗電，因此可在送風(fēng)及熱源</p><p>　　3.3 變流量系統(tǒng)（Variable Water Volume，

20、簡(jiǎn)稱(chēng) VWV） </p><p>　　是以一定的水溫供應(yīng)空調(diào)機(jī)以提高熱源機(jī)器的效率，而以特殊的水泵來(lái)改變送水量，順便達(dá)成節(jié)約水泵用電的功效。變水量系統(tǒng)對(duì)水泵系統(tǒng)的節(jié)能效率依水泵的控制方式和 VWV 使用比例而異，一般 VWV的控制方式有無(wú)段變速（SP）與雙向閥控制方式。以上 3 種空調(diào)系統(tǒng)是目前大樓空調(diào)最常被設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。中央空調(diào)控制也就是把管路、管件閥體或閥門(mén)集中設(shè)定控制流體提供冷氣。所以有效組合中央空調(diào)控制即能

21、有效控制耗能，設(shè)計(jì)合乎節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　利用 DDC系統(tǒng)來(lái)控制空調(diào)系統(tǒng)，最主要是把不理想的控制方式作改善。通過(guò) DDC系統(tǒng)在樓宇自控技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)方便、快捷、高效的建筑空調(diào)控制。更為重要的是節(jié)約了能源，降低了運(yùn)行成本，對(duì)于推動(dòng)建筑產(chǎn)品的可持續(xù)開(kāi)發(fā)有積極的意義。 </p><

22、p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　［1］張 俊，程大章．智能建筑與控制論［J］．智能建筑與城市信息，2006( 7)． </p><p>　　［2］文桂萍．智能建筑的節(jié)能問(wèn)題及其對(duì)策［J］．四川建筑科學(xué)研究，2008( 2)． </p><p>　?。?］閆帥帥．淺談建筑節(jié)能及發(fā)展前景［J］．山西建筑，2010，36