現(xiàn)代別墅空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用與分析

文｜江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 海光美

北京海灣威爾電子工程有限公司 謝 路

1 引言

隨著生活水平的提高，人們的住房條件不斷得到改善，大面積多居室的單元房、復(fù)式住宅、別墅群和高檔商住樓大量建造。而對(duì)于別墅，人們?cè)谄渲悄芑肮?jié)能環(huán)保方面提出了更高的要求。

智能化住宅建筑的智能化系統(tǒng)一般分為四大系統(tǒng)，即智能化安防系統(tǒng)、家庭多媒體系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)及家居智能化系統(tǒng)。別墅的家居智能化系統(tǒng)主要承擔(dān)暖通與空調(diào)控制、照明控制、遮陽(yáng)系統(tǒng)控制（電動(dòng)窗簾、電動(dòng)百葉、電動(dòng)門(mén)等的智能控制）、遠(yuǎn)程控制（現(xiàn)場(chǎng)遙控、遠(yuǎn)程電話及Internet控制等）以及特定場(chǎng)景控制，控制區(qū)域覆蓋別墅內(nèi)所有空間。

暖通與空調(diào)控制系統(tǒng)是別墅家居智能化系統(tǒng)最重要的組成部分之一，其對(duì)空氣參數(shù)的調(diào)節(jié)、控制效果是人們衡量家居舒適度的主要標(biāo)準(zhǔn)。目前別墅中采用的暖通與空調(diào)控制系統(tǒng)的形式和控制方法因建筑實(shí)際情況的差異各有不同，但從實(shí)現(xiàn)成本、控制方式的靈活性、操作方便程度、與智能化系統(tǒng)的集成等方面來(lái)看，其使用效果卻大都差強(qiáng)人意。為此，筆者將從理論以及項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)常用空調(diào)系統(tǒng)及其控制形式做簡(jiǎn)單總結(jié)和分析。

2 別墅空調(diào)系統(tǒng)形式

（1）普通家用分體式空調(diào)

普通家用分體式空調(diào)把空調(diào)器分成室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組兩部分。噪聲比較大的軸流風(fēng)扇、壓縮機(jī)以及冷凝器等被安裝在室外機(jī)組內(nèi)，蒸發(fā)器、毛細(xì)管、控制電器和風(fēng)機(jī)等室內(nèi)不可缺少的部分被安裝在室內(nèi)機(jī)組中。

分體式空調(diào)器因?yàn)槠渫庑蚊烙^、樣式多、室內(nèi)機(jī)組安裝位置靈活、室外機(jī)組的外形尺寸不受限制、噪聲低、安裝檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，在小戶型的普通百姓家里得到了廣泛的應(yīng)用。但別墅空間大，對(duì)環(huán)境美觀、節(jié)能、智能化程度要求高，故不適合使用分體式空調(diào)。

（2）VRV系統(tǒng)

VRV（Varied Refrigerant Volume）空調(diào)系統(tǒng)是一種冷劑式空調(diào)系統(tǒng)，它以制冷劑為送冷介質(zhì)，以室外側(cè)換熱器、壓縮機(jī)和其他制冷附件組成室外主機(jī)，以直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機(jī)組成的室內(nèi)機(jī)為末端裝置。其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運(yùn)行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過(guò)變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，并使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳狀態(tài)。

VRV空調(diào)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)安裝方便、布置靈活多變、占用建筑空間小、使用方便、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低、不需機(jī)房，以及屬于無(wú)水系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，但在節(jié)能和舒適性上的表現(xiàn)還不盡如人意。

（3）中央空調(diào)系統(tǒng)

中央空調(diào)系統(tǒng)一般由冷熱源和末端設(shè)備組成。目前應(yīng)用于別墅的中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱源一般有三種形式：集中供冷供熱管網(wǎng)、獨(dú)立冷水機(jī)組，以及鍋爐或獨(dú)立的地源熱泵。系統(tǒng)末端一般都采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管、地暖或毛細(xì)管輻射系統(tǒng)。

中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理是：室外的制冷（熱）機(jī)組對(duì)冷（熱）媒水進(jìn)行制冷降溫（或加熱升溫），然后水泵將降溫后的冷（熱）媒水輸送到安裝在室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組或毛細(xì)管輻射系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組采取就地回風(fēng)的方式與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行處理的目的。

中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保、節(jié)約空間、舒適性好，得到了越來(lái)越多用戶的青睞，但是成本相對(duì)較高。

3 別墅空調(diào)系統(tǒng)控制與集成形式

（1）普通家用分體式空調(diào)

普通家用分體式空調(diào)采用遙控器控制方式。紅外發(fā)射器可以進(jìn)行對(duì)空調(diào)遙控器的學(xué)習(xí)，并將對(duì)空調(diào)的操作命令發(fā)送給控制器；控制器解析紅外發(fā)射器的通信協(xié)議后即可獲得操作命令，對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制。

（2）VRV系統(tǒng)

目前主流的VRV系統(tǒng)都有LonWorks、BACnet等通信協(xié)議接口。VRV機(jī)組可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)將系統(tǒng)信息傳送至智能化系統(tǒng)集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享；智能化系統(tǒng)集成平臺(tái)亦可通過(guò)開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)VRV系統(tǒng)進(jìn)行遙控。許多著名品牌的暖通空調(diào)系統(tǒng)都采用LonWorks總線作為其控制接口，可方便地實(shí)現(xiàn)與DDC或其他控制器的集成。其中大金LON系統(tǒng)集成方式，如圖1所示。

（3）中央空調(diào)系統(tǒng)

以冷水機(jī)組為冷熱源的中央空調(diào)系統(tǒng)可采用通用樓控解決方案，使用直接數(shù)字控制器進(jìn)行控制；以鍋爐或地源熱泵為冷熱源的中央空調(diào)系統(tǒng)自身一般帶有獨(dú)立控制系統(tǒng)，如需實(shí)現(xiàn)智能化系統(tǒng)集成平臺(tái)下的連鎖控制則需通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)機(jī)組的全面管理，同時(shí)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖1 大金LON系統(tǒng)LonWorks集成方式示意圖

系統(tǒng)末端風(fēng)機(jī)盤(pán)管或毛細(xì)輻射系統(tǒng)可借助溫控器實(shí)現(xiàn)居住者對(duì)環(huán)境溫度的控制，控制方式相對(duì)比較靈活。

溫控器依據(jù)設(shè)定的工作狀態(tài)、風(fēng)速、溫度以及當(dāng)前的環(huán)境溫度控制中央空調(diào)末端風(fēng)機(jī)及電動(dòng)水閥的開(kāi)關(guān)，配合人性化的液晶面板和操作按鈕，可使居住者方便地設(shè)置和控制各個(gè)區(qū)域的溫度。為了滿足居住者在別墅任意位置都可以控制所有區(qū)域溫度的需求，可使用聯(lián)網(wǎng)型溫控器構(gòu)建溫控器網(wǎng)絡(luò)。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，上位機(jī)可以實(shí)時(shí)讀取和改變溫控器的狀態(tài)，溫控器之間可以實(shí)現(xiàn)群控。

溫控器可通過(guò)總線連接在集中器（溫控器網(wǎng)關(guān)）上，進(jìn)而接入小區(qū)樓宇自控系統(tǒng)中。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用集散式結(jié)構(gòu)（如圖2所示，其中每個(gè)集中器可連接兩組溫控器，每組可掛接不超過(guò)32個(gè)溫控器，傳輸距離不超過(guò)800m），現(xiàn)場(chǎng)控制域內(nèi)的總線通信為無(wú)主式的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)同層通信，結(jié)構(gòu)直觀簡(jiǎn)單，使用快捷方便。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用模塊式設(shè)計(jì)，與軟件配合使用，開(kāi)放性好，可靠性高，節(jié)能效果突出。

小區(qū)物業(yè)可以通過(guò)各別墅溫控器網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)社區(qū)中央空調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)集中控制，這樣不僅可以使物管部門(mén)在收費(fèi)問(wèn)題上有據(jù)可依，減輕物業(yè)管理工作量，提高物業(yè)管理公司的工作效率；同時(shí)也能提高計(jì)費(fèi)工作的準(zhǔn)確性、合理性，還可以引導(dǎo)用戶樹(shù)立正確的消費(fèi)觀念，促使用戶節(jié)約能源，減少中央空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到減負(fù)增收的雙重效果，消除樓宇自控系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的管理上的盲區(qū)，最大限度地降低能耗。

圖2 溫控器集散控制系統(tǒng)示意圖

在溫控器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可引入以下三方面內(nèi)容：

◆ 為地暖、毛細(xì)輻射系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)計(jì)一體化溫控器，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，方便用戶使用，避免因?yàn)殚_(kāi)錯(cuò)溫控器造成的使用問(wèn)題；同時(shí)可以拓展其他信號(hào)接口，以便進(jìn)行連鎖控制；

◆ 溫控器的制冷、制熱模式分別采用冷、暖色背光色顯示，通風(fēng)模式采用另一種中性光，以方便用戶在夜間的使用；

◆ 將GSM Modem通過(guò)RS485接入溫控器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，從而使居住者在回家之前就可以根據(jù)自己的需要發(fā)送短信設(shè)置房間溫度。

該空調(diào)系統(tǒng)可與智能家居系統(tǒng)集成（如圖3所示），實(shí)現(xiàn)以下功能：

◆ 對(duì)窗簾、燈光等系統(tǒng)的集成和連鎖控制；

◆ 通過(guò)iPad等觸摸屏進(jìn)行對(duì)空調(diào)、照明、窗簾等系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制；

◆ 系統(tǒng)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯集至小區(qū)監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)別墅的整體聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理控制。

圖3 LonWorks家居智能化系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

中央空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)溫控器方便靈活地實(shí)現(xiàn)各種控制方式，也可以實(shí)現(xiàn)與智能化家居系統(tǒng)的高度集成，是一種現(xiàn)代別墅實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、美觀的高品質(zhì)空氣調(diào)節(jié)的，比較適用且可行的解決方案。參考文獻(xiàn)

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5 大金空調(diào)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).

6 GREENWELL聯(lián)網(wǎng)溫控器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).