ddc自控對智能建筑節(jié)能方法的探討

1、<p>　　DDC自控對智能建筑節(jié)能方法的探討</p><p>　　【摘要】DDC（Direct digital control）直接數(shù)字化控制，是一項構(gòu)造簡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)更有效率的運轉(zhuǎn)。在智能建筑的節(jié)能中經(jīng)常會用到此系統(tǒng)，本文作者就結(jié)圍繞智能建筑的節(jié)能問題對DDC自

2、控系統(tǒng)的相關(guān)情況進行分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】DDC；智能建筑；節(jié)能 </p><p>　　中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　我國正處在一個經(jīng)濟快速發(fā)展的特殊時期，未來幾年將是中國城市化發(fā)展最快的一個階段，從城市化來講，每年增

3、長的人口約1300萬～1500萬。面對如此快速的城市發(fā)展，如何在建筑行業(yè)中實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保，同時創(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題。而隨著計算機科學(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)越來越深入人心。 </p><p>　　為解決能源浪費問題，新一代建筑電氣技術(shù)正在試圖采用各種先進的控制方式對傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)備進行有效控制。例如，通過中央控制電腦則可監(jiān)視和控制整個建

4、筑的燈光、遮陽及空調(diào)設(shè)備，同時可以看到各區(qū)域、各房間的實際溫度，并可設(shè)定各房間可調(diào)節(jié)溫度的上下限；通過定時設(shè)置功能對上下班場所的燈光、空調(diào)、窗簾等進行定時控制。 </p><p>　　1我國現(xiàn)有智能建筑智能控制技術(shù) </p><p>　　智能控制技術(shù)是指通過自控網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備對控制對象( 設(shè)備)實行智能化的綜合管理的技術(shù)，即構(gòu)成各個系統(tǒng)設(shè)備運行的指揮中樞，按需進行自主、有效地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運行

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

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

7、制冷機組) 等的選型方面偏大。而實際上暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個典型的動態(tài)系統(tǒng)，在其運行過程中，即使是一天當中的負荷也不是均勻分布，是隨時間的變化而變化的，而靜態(tài)的設(shè)計方法所造成的不恰當冗余將會造成極大的能源浪費。智能建筑技術(shù)所采用的樓宇自控系統(tǒng)則可以通過節(jié)能控制模式和算法，對設(shè)備運行過程進行動態(tài)調(diào)節(jié)，從而有效減少靜態(tài)設(shè)計方法所導(dǎo)致的能源浪費。 </p><p><b>　　1.3照明控制 </b>

8、</p><p>　　主要是指按照明程序來運轉(zhuǎn)，進行自動的關(guān)燈控制。 </p><p>　　2DDC自動控制系統(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 DC0~10V 或低電流4- 20mA 作信

9、號傳送，送至 DDC 控制器。經(jīng) DDC 內(nèi)置軟件作判別后反向輸出信號來控制閥部件或變頻器來調(diào)節(jié)空調(diào)。DDC自動控制系統(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>　　指一臺數(shù)字電腦直接操作一個狀態(tài)，或者一套程序予以自動控制的作業(yè)。所配用的數(shù)字電腦，可以采用小型微處理機，亦可配用于中央型的微電腦上去連線作業(yè)?？照{(diào)系統(tǒng)常用的控制元件，例如風(fēng)

10、閘開關(guān)、閥開關(guān)、階動繼電器等的操作，不論其原為氣動式還是電動式的，亦不論其作用原為調(diào)整大小的動作或僅為開或關(guān)的動作，均可改用 DDC方式作自動的操作。DDC 系統(tǒng)利用硬件和軟件來調(diào)整控制變數(shù)或依據(jù)操作人員的需要來控制制造程序。其中控制變數(shù)包括溫度、壓力、相對濕度、流量等?？刂瞥绦蚝驮O(shè)定點可利用軟件輸入電腦內(nèi)，并能夠在操作人員的鍵盤上進行修正，如此可以取代過去對硬件控制器的校正。DDC系統(tǒng)亦可將檢測到的溫度、壓力等控制變數(shù)，與預(yù)先儲存在電

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

12、>　　2.2 變頻器 </b></p><p>　　變頻器驅(qū)動電動機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)動感應(yīng)電動機，除可避免電動機磁氣飽和外，同時亦可壓制起動電流，且由于驅(qū)動電動機而產(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，當室外的溫度低于室內(nèi)溫度時，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)門關(guān)大、關(guān)小或全開、全關(guān)的。風(fēng)量控制，可采取自動和手動雙重方式，由溫（濕）度的感測，經(jīng)過風(fēng)門和變頻雙重調(diào)節(jié)，以達到室內(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)扇在不同的冷卻負載下其耗電維持在一定值，造成電力的浪費。故在冷卻水塔風(fēng)扇使用變頻馬達，并利用冷卻水出

15、口溫度控制風(fēng)扇馬達起停及高低轉(zhuǎn)速，不但主機能在較低的冷卻水進水溫度下做高效率的運轉(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，簡稱 CAV） </p><p>　　定風(fēng)量系統(tǒng)為空調(diào)機吹出的風(fēng)量一定，以提供空調(diào)區(qū)域所需要的冷（暖）氣。當空調(diào)區(qū)域負荷變動時，則以改變送風(fēng)溫度應(yīng)付室內(nèi)負荷，并達到維持室內(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）與冷水管系統(tǒng)（FCU系統(tǒng)）。這兩者一般均以定風(fēng)量（CAV）來供應(yīng)空調(diào)區(qū)，為了應(yīng)付室內(nèi)部分負荷的變動，在AHU 定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機的變溫送風(fēng)來處理，在一般 FCU 系統(tǒng)則以冷

17、水閥 ON／OFF 控制來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。 </p><p>　　3.2 變風(fēng)量系統(tǒng)（Variable Air Volume，簡稱 VAV） </p><p>　　即是空調(diào)機（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）與冷水管系統(tǒng)（FCU）系統(tǒng)。這兩者一般均以定風(fēng)量（CAV）來供應(yīng)空調(diào)區(qū)，為了應(yīng)付室內(nèi)部分負荷的變動，在 AHU 定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機的變溫送風(fēng)來處理，在一

18、般 FCU 系統(tǒng)則以冷水閥ON／OF 控制來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。然而這兩者在送風(fēng)系統(tǒng)上浪費了大量能源。因為在長期低負荷時送風(fēng)機亦均執(zhí)行全風(fēng)量運轉(zhuǎn)而耗電，這不但不易維持穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕條件，也浪費大量的送風(fēng)運轉(zhuǎn)能源。變風(fēng)量系統(tǒng)就是針對送風(fēng)系統(tǒng)耗電缺點的節(jié)能對策。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)機送風(fēng)量的方式來應(yīng)付室內(nèi)空調(diào)負荷的變動。FCU一 VAV系統(tǒng)則是將冷水供應(yīng)量固定，而在室內(nèi) FCU 加裝無段變功率控制器改變送風(fēng)量，亦即改變 FCU的熱交換率來調(diào)節(jié)室內(nèi)負荷變動。這 2 種方式透過風(fēng)量的調(diào)整來減少送風(fēng)機的耗電量，同時也可增加熱源機器的運轉(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、簡稱 VWV） </p><p>　　是以一定的水溫供應(yīng)空調(diào)機以提高熱源機器的效率，而以特殊的水泵來改變送水量，順便達成節(jié)約水泵用電的功效。變水量系統(tǒng)對水泵系統(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)計的系統(tǒng)。中央空調(diào)控制也就是把管路、管件閥體或閥門集中設(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)計合乎節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　利用 DDC系統(tǒng)來控制空調(diào)系統(tǒng)，最主要是把不理想的控制方式作改善。通過 DDC系統(tǒng)在樓宇自控技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，實現(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，降低了運行成本，對于推動建筑產(chǎn)品的可持續(xù)開發(fā)有積極的意義。 </p><

22、p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　?。?］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>　?。?］文桂萍．智能建筑的節(jié)能問題及其對策［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