空调系统DDC控制设计

空调系统DDC控制设计

郭楠

郭楠

天津市天房科技发展股份有限公司天津300100

摘要：现如今，空调量越来越大，耗电量越来越大，直接造成电源短缺和夏季配给问题的出现。因此，有必要开发一种有效的空调系统节能方法。本文就空调系统DDC控制设计进行了研究。

关键词：空调系统；DDC控制；设计

DDC（Directdigitalcontrol）直接数字化控制，是一项构造简单操作容易的控制设备，它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制，如空调冷水循环系统、空调箱变频自动风量调整及冷却水塔散热风扇的变频操控等，可以让空调系统更有效率的运转，这样，不仅为物业管理带来很大的经济效益，而且还可使系统在较佳的工况下运行，从而延长设备的使用寿命以及达到提供舒适的空调环境和节能之目的。

1DDC自动控制系统介绍

1.1直接数字控制（DDC）

直接数字控制室是指一台数字电脑直接操作一个状态，或者一套程序予以自动控制的作业。所配用的数字电脑，可以采用小型微处理机，亦可配用于中央型的微电脑上去连线作业。空调系统常用的控制元件，例如风阀开关、水阀开关、阶动继电器等的操作，不论其原为气动式还是电动式的，亦不论其作用原为调整大小的动作或仅为开或关的动作，均可改用DDC方式作自动的操作。DDC系统利用硬件和软件来调整控制变数或依据操作人员的需要来控制制造程序。其中控制变数包括温度、压力、相对湿度、流量等。控制程序和设定点可利用软件输入电脑内，并能够在操作人员的键盘上进行修正，如此可以取代过去对硬件控制器的校正。DDC系统亦可将检测到的温度、压力等控制变数，与预先储存在电脑内的希望数值相比较，如果测试的数值小于或大于所希望的数值，系统将会送出一系列的数字脉冲，这些脉冲则借助电动对气动的转换器或电动对电动的转换器转变成控制装置的调整信号，然后通过电脑的调整，其所输出的信号，再操作其转换器，使原来系气动或电动的组件按指示信号操作。若空调的控制器件，原系气动式，则需要另加一套将气动动作变为电器信号的装置，将电器信号输入电脑操作。原系电动操作元件者亦相同。至于输入DDC系统后，则不需另加任何硬件设备，即可作任何性能控制的操作。

2空调系统架构

2.1定风量系统（ConstanAirVolume，简称CAV）

定风量系统为空调机吹出的风量一定，以提供空调区域所需要的冷（暖）气。当空调区域负荷变动时，则以改变送风温度应付室内负荷，并达到维持室内温度于舒适区的要求。常用的中央空调系统为AHU（空调机）与冷水管系统（FCU系统）。这两者一般均以定风量（CAV）来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冷水阀ON／OFF控制来调节送风温度。

2.2变风量系统（VAV）

变风量系统（VarlableAirVolume，简称VAV）即是空调机（AHU或FCU）可以调变风量。常用的中央空调系统为AHU（空调机）与冷水管系统FCU系统。然而这两者在送风系统上浪费了大量能源。因为在长期低负荷时送风机亦均执行全风量运转而耗电，这不但不易维持稳定的室内温湿条件，也浪费大量的送风运转能源。变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。

2.3变流量系统（VWV）

所谓变流量系统（VariableWaterVolume，简称VWV），是以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，顺便达成节约水泵用电的功效。变水量系统对水泵系统的节能效率水泵的控制方式和VWV使用比例而异，一般VWV的控制方式有无段变速（SP）与双向阀控制方式。以上三种空调系统是目前大楼空调最常被设计的系统。中央空调控制也就是把管路、管件、阀体或阀门集中设定控制流体提供冷气。所以有效组合中央空调控制即能有效控制耗能，设计合乎节能的空调系统。

3通风及空调系统自动控制实现方式

通风及空调系统自动控制采用直接数字控制（DirectDigitalControl，DDC）方式，DDC控制系统包括中央控制设备、现场DDC控制器、通讯网络，以及相应的传感器、执行器、调节阀等。DDC系统最大的特点是从参数的采集、传输到控制等各个环节均采用数字控制，一个数字控制器可实现多个常规仪表控制器的功能。同时可根据被控设备分布及各自控制要求，按不同对象设置多个控制环路。

本工程DDC系统采用TCP/IP网络架构，配置了10个热回收式新风换气机（XF1-3）控制箱、15个吊顶式空调（KT1-3）控制箱和1个风冷热泵机组控制箱。所有控制器全部采用超五类网线连接到接入交换机，再通过光纤连接到核心交换机以及上位机。本系统设置2个网络控制器，1号网络控制器负责首层、二层的新风机和空调机组；2号网络控制器负责三层、四层的新风机和空调机组的控制。2个网络控制器之间以IP形式联通，通过局域网进行通讯，并向监控室内的上位机传输数据。系统集中控制柜布置在监控室内，作为整个楼宇自控系统的控制中心，柜内配置1台机架式服务器，主要是接收并处理为整个楼宇对讲系统的数据并发布执行指令。在监控室内配置一套上位机监控软件，实现DDC的组态以及编程，实现风机启停、风阀开关、水阀开关、温湿度检测、风机压差监测、滤网压差监测、防冻报警等功能。

现场根据新风机以及吊顶式空调布置的位置不同，设置了10个本地热回收式新风换气机控制箱和15个吊顶式空调控制箱，分别控制各层热回收式新风换气机的本地／远程控制方式的切换开关。当设在本地控制方式时，可在本地实现对风机、风阀的控制；当设在远程控制方式时，在监控室上位机上可对以上设备进行控制。DDC控制器上传数据采用网络信号上传，通过超五类网线直接接入局域网内，保证DDC上传信号以及上位机下达信号的及时性。

针对屋顶10个风冷热泵模块（组成一套风冷热泵机组），设置了一个DDC控制箱，实现对机组的三监一控（手自动状态、风机故障状态、风机运行状态的监控和风机启停控制）和4台冷水循环泵的启停控制。风冷热泵机组提供MODbusRTU协议，通过网关转换成BACnetIP协议集成至风冷热泵机组控制柜。

结束语

当今社会对于建筑节能，尤其是建筑机电设备的节能关注度持续升高，我们利用DDCSystem来控制空调系统，最主要是把不理想的控制方式作改善，达到节能减排的目的，通过DDC控制可以优化建筑暖通系统的控制模式，通过软件内的焓值计算优化空调系统的控制策略以达到节电目的。同时，这些年来国产空调主机设备，从业者依政府所订的高EER或COP标准加以改良后已经有不错的产品。目前所需要的配套措施就是整合DDC自动控制系统，利用其随负荷快速有效调整风机马达转速达到节能的目标。

参考文献

[1]GB50736?2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]GB51039?2014综合医院建筑设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.