DDC自控对智能建筑节能方法的探讨

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【摘要】ddc（Direct digital control）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。在智能建筑的节能中经常会用到此系统，本文作者就结围绕智能建筑的节能问题对DDC自控系统的相关情况进行分析。

【关键词】DDC；智能建筑；节能

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

引言

我国正处在一个经济快速发展的特殊时期，未来几年将是中国城市化发展最快的一个阶段，从城市化来讲，每年增长的人口约1300万～1500万。面对如此快速的城市发展，如何在建筑行业中实现可持续发展，实现节能、环保，同时创造宜居的建筑环境，是建筑行业人员急需解决的重要问题。而随着计算机科学技术的飞速发展和应用范围的快速渗透，智能建筑的概念已经越来越深入人心。

为解决能源浪费问题，新一代建筑电气技术正在试图采用各种先进的控制方式对传统建筑电气设备进行有效控制。例如，通过中央控制电脑则可监视和控制整个建筑的灯光、遮阳及空调设备，同时可以看到各区域、各房间的实际温度，并可设定各房间可调节温度的上下限；通过定时设置功能对上下班场所的灯光、空调、窗帘等进行定时控制。

1我国现有智能建筑智能控制技术

智能控制技术是指通过自控网络和设备对控制对象( 设备)实行智能化的综合管理的技术，即构成各个系统设备运行的指挥中枢，按需进行自主、有效地监控系统设备的运行与管理。通过智能控制技术进行建筑节能的具体方法包括如下几种:

1.1针对空调系统、卫生设备等的控制技术

包括实现最佳启动控制，最小负荷控制; 外气吸入控制，期间设定切换控制; 节电运转控制，节水运转控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是对空调系统的节能控制，通过合理有效的算法所进行的节能控制，可以在有效节能的同时，实现空间环境温度的自动控制，保证室内环境舒适性。

1.2 针对热源设备进行智能控制

包括送水温度控制，热源台数控制; 冷冻机最佳运转控制，蓄热运转控制。目前，包括 GB50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范在内，我国大部分建筑的暖通空调系统在设计中所采取的负荷计算方法均为静态方法，同时，在计算中还会考虑较大的安全系数，这就导致在实际的设备选型( 包括风机、冷冻水泵、制冷机组) 等的选型方面偏大。而实际上暖通空调系统是一个典型的动态系统，在其运行过程中，即使是一天当中的负荷也不是均匀分布，是随时间的变化而变化的，而静态的设计方法所造成的不恰当冗余将会造成极大的能源浪费。智能建筑技术所采用的楼宇自控系统则可以通过节能控制模式和算法，对设备运行过程进行动态调节，从而有效减少静态设计方法所导致的能源浪费。

1.3照明控制

主要是指按照明程序来运转，进行自动的关灯控制。

2DDC自动控制系统介绍

DDC（Direct digital control）直接数字化控制须与其它组件，如变频器、温度湿度传感器、焓差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入输出以模拟信号 DC0~10V 或低电流4- 20mA 作信号传送，送至 DDC 控制器。经 DDC 内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节空调。DDC自动控制系统各周边设备及控制功能。

2.1 直接数字控制（DDC）

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，例如风闸开关、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。

2.2 变频器

变频器驱动电动机是利用二极管等整流器件将电源予以整流后，再经由电容器等平滑，使之由交流转换成直流。利用PowerTransister、SCR（Thynstor）等将直流换成任一频率，然后以交流电方式输出。用变频器驱动感应电动机，除可避免电动机磁气饱和外，同时亦可压制起动电流，且由于驱动电动机而产生必要的扭力矩，故必须控制变频器的输出电压，好呼应频率的变化。变频器可分为电压形变频器和电流形变频器。电压形变频器利用 SCR 或二极管整流后，可再用平滑电容器使其成为电压源。另一方面，电流形变频器利用 SCR 整流后，打开电抗器，便可因 SCR 而具有电流源的作用。其控制方式有电压控制和电流控制两种。

2.3 焓差控制器

焓差控制是指在送风系统中，当室外的温度低于室内温度时，利用室外的低温空气调节室内温度。焓差控制器是由控制器比较室外温度及回风温度高低而将各风门关大、关小或全开、全关的。风量控制，可采取自动和手动双重方式，由温（湿）度的感测，经过风门和变频双重调节，以达到室内设定的温度和湿度。

2.4 冷却水塔散热风扇温控器

冷却水塔风扇在不同的冷却负载下其耗电维持在一定值，造成电力的浪费。故在冷却水塔风扇使用变频马达，并利用冷却水出口温度控制风扇马达起停及高低转速，不但主机能在较低的冷却水进水温度下做高效率的运转，并且可有效的减少冷却水塔风扇的耗电。

3 大楼空调系统的 DDC 控制方法

一般大楼常用的空调系统有 CAV、VAV、VWV 等，各有不同操控方式，都可以用 DDC控制。

3.1 定风量系统（Constant Air Volume，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。

3.2 变风量系统（Variable Air Volume，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 删（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／OF 控制来调节送风温度。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。变风量系统可分为 2 种：一种为 AHU风管系统中的空调机变风量系统（AHU- VAV 系统）；另一种为 FCU 系统中的室内风机变风量系统（FCU一VAV系统）。AHU一VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定，而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU一 VAV系统则是将冷水供应量固定，而在室内 FCU 加装无段变功率控制器改变送风量，亦即改变 FCU的热交换率来调节室内负荷变动。这 2 种方式透过风量的调整来减少送风机的耗电量，同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电，因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。

3.3 变流量系统（Variable Water Volume，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依水泵的控制方式和 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 3 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。

结束语

利用 DDC系统来控制空调系统，最主要是把不理想的控制方式作改善。通过 DDC系统在楼宇自控技术中的广泛应用，实现方便、快捷、高效的建筑空调控制。更为重要的是节约了能源，降低了运行成本，对于推动建筑产品的可持续开发有积极的意义。

参考文献

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［2］文桂萍．智能建筑的节能问题及其对策［J］．四川建筑科学研究，2008( 2)．

［3］闫帅帅．浅谈建筑节能及发展前景［J］．山西建筑，2010，36( 6)．