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，是一項構造簡單操作容易的控制設備，它可借由接口轉接設備隨負荷變化作系統(tǒng)控制，如空調冷水循環(huán)系統(tǒng)、空調箱變頻自動風量調整及冷卻水塔散熱風扇的變頻操控等，可以讓空調系統(tǒng)更有效率的運轉。在智能建筑的節(jié)能中經常會用到此系統(tǒng)，本文作者就結圍繞智能建筑的節(jié)能問題對DDC自

2、控系統(tǒng)的相關情況進行分析。 </p><p>　　【關鍵詞】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。而隨著計算機科學技術的飛速發(fā)展和應用范圍的快速滲透，智能建筑的概念已經越來越深入人心。 </p><p>　　為解決能源浪費問題，新一代建筑電氣技術正在試圖采用各種先進的控制方式對傳統(tǒng)建筑電氣設備進行有效控制。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、遮陽及空調設備，同時可以看到各區(qū)域、各房間的實際溫度，并可設定各房間可調節(jié)溫度的上下限；通過定時設置功能對上下班場所的燈光、空調、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 </p><p>　　智能控制技術是指通過自控網絡和設備對控制對象( 設備)實行智能化的綜合管理的技術，即構成各個系統(tǒng)設備運行的指揮中樞，按需進行自主、有效地監(jiān)控系統(tǒng)設備的運行

5、與管理。通過智能控制技術進行建筑節(jié)能的具體方法包括如下幾種: </p><p>　　1.1針對空調系統(tǒng)、衛(wèi)生設備等的控制技術 </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，期間設定切換控制; 節(jié)電運轉控制，節(jié)水運轉控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是對空調系統(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、證室內環(huán)境舒適性。 </p><p>　　1.2 針對熱源設備進行智能控制 </p><p>　　包括送水溫度控制，熱源臺數(shù)控制; 冷凍機最佳運轉控制，蓄熱運轉控制。目前，包括 GB50019-2003 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范在內，我國大部分建筑的暖通空調系統(tǒng)在設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)，這就導致在實際的設備選型( 包括風機、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，對設備運行過程進行動態(tài)調節(jié)，從而有效減少靜態(tài)設計方法所導致的能源浪費。 </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，進行自動的關燈控制。 </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 DDC 內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節(jié)空調。DDC自動控制系統(tǒng)各周邊設備及控制功能。 </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)。空調系統(tǒng)常用的控制元件，例如風

10、閘開關、閥開關、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整大小的動作或僅為開或關的動作，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定點可利用軟件輸入電腦內，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)，與預先儲存在電

11、腦內的希望數(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換器或電動對電動的轉換器轉變成控制裝置的調整信號，然后通過電腦的調整，其所輸出的信號，再操作其轉換器，使原來系氣動或電動的組件按指示信號操作。若空調的控制器件，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，再經由電容器等平滑，使之由交流轉換成直流。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。用變頻器驅動感應電動機，除可避免電動機磁氣飽和外，同時亦可壓制起動電流，且由于驅動電動機而產生必要的扭力矩，故必須控制變頻器的輸出電壓，好呼應

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系統(tǒng)中，當室外的溫度低于室內溫度時，利用室外的低溫空氣

14、調節(jié)室內溫度。焓差控制器是由控制器比較室外溫度及回風溫度高低而將各風門關大、關小或全開、全關的。風量控制，可采取自動和手動雙重方式，由溫（濕）度的感測，經過風門和變頻雙重調節(jié)，以達到室內設定的溫度和濕度。 </p><p>　　2.4 冷卻水塔散熱風扇溫控器 </p><p>　　冷卻水塔風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。故在冷卻水塔風扇使用變頻馬達，并利用冷卻水出

15、口溫度控制風扇馬達起停及高低轉速，不但主機能在較低的冷卻水進水溫度下做高效率的運轉，并且可有效的減少冷卻水塔風扇的耗電。 </p><p>　　3 大樓空調系統(tǒng)的 DDC 控制方法 </p><p>　　一般大樓常用的空調系統(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 定風量系統(tǒng)（Constant Air

16、Volume，簡稱 CAV） </p><p>　　定風量系統(tǒng)為空調機吹出的風量一定，以提供空調區(qū)域所需要的冷（暖）氣。當空調區(qū)域負荷變動時，則以改變送風溫度應付室內負荷，并達到維持室內溫度于舒適區(qū)的要求。常用的中央空調系統(tǒng)為 AHU（空調機）與冷水管系統(tǒng)（FCU系統(tǒng)）。這兩者一般均以定風量（CAV）來供應空調區(qū)，為了應付室內部分負荷的變動，在AHU 定風量系統(tǒng)以空調機的變溫送風來處理，在一般 FCU 系統(tǒng)則以冷

17、水閥 ON／OFF 控制來調節(jié)送風溫度。 </p><p>　　3.2 變風量系統(tǒng)（Variable Air Volume，簡稱 VAV） </p><p>　　即是空調機（AHU或 FCU）可以調變風量。常用的中央空調系統(tǒng)為 刪（空調機）與冷水管系統(tǒng)（FCU）系統(tǒng)。這兩者一般均以定風量（CAV）來供應空調區(qū)，為了應付室內部分負荷的變動，在 AHU 定風量系統(tǒng)以空調機的變溫送風來處理，在一

18、般 FCU 系統(tǒng)則以冷水閥ON／OF 控制來調節(jié)送風溫度。然而這兩者在送風系統(tǒng)上浪費了大量能源。因為在長期低負荷時送風機亦均執(zhí)行全風量運轉而耗電，這不但不易維持穩(wěn)定的室內溫濕條件，也浪費大量的送風運轉能源。變風量系統(tǒng)就是針對送風系統(tǒng)耗電缺點的節(jié)能對策。變風量系統(tǒng)可分為 2 種：一種為 AHU風管系統(tǒng)中的空調機變風量系統(tǒng)（AHU- VAV 系統(tǒng)）；另一種為 FCU 系統(tǒng)中的室內風機變風量系統(tǒng)（FCU一VAV系統(tǒng)）。AHU一VAV系統(tǒng)是在全

19、風管系統(tǒng)中將送風溫度固定，而以調節(jié)送風機送風量的方式來應付室內空調負荷的變動。FCU一 VAV系統(tǒng)則是將冷水供應量固定，而在室內 FCU 加裝無段變功率控制器改變送風量，亦即改變 FCU的熱交換率來調節(jié)室內負荷變動。這 2 種方式透過風量的調整來減少送風機的耗電量，同時也可增加熱源機器的運轉效率而節(jié)約熱源耗電，因此可在送風及熱源</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空調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 種空調系統(tǒng)是目前大樓空調最常被設計的系統(tǒng)。中央空調控制也就是把管路、管件閥體或閥門集中設定控制流體提供冷氣。所以有效組合中央空調控制即能

21、有效控制耗能，設計合乎節(jié)能的空調系統(tǒng)。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　利用 DDC系統(tǒng)來控制空調系統(tǒng)，最主要是把不理想的控制方式作改善。通過 DDC系統(tǒng)在樓宇自控技術中的廣泛應用，實現(xiàn)方便、快捷、高效的建筑空調控制。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］．四川建筑科學研究，2008( 2)． </p><p>　　［3］閆帥帥．淺談建筑節(jié)能及發(fā)展前景［J］．山西建筑，2010，36