分體式空調(diào)群控系統(tǒng)在公共機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究

龍克壘，楊　燦，朱添夏

(浙江中易和節(jié)能技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310053)

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分體式空調(diào)群控系統(tǒng)在公共機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究

龍克壘，楊燦，朱添夏

(浙江中易和節(jié)能技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310053)

摘要：充分利用自動(dòng)化控制技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究了一種應(yīng)用于分體式空調(diào)的群控技術(shù)，欲以此解決公共機(jī)構(gòu)分體式空調(diào)系統(tǒng)高能耗、低能效、難管理問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：分體式空調(diào)群控系統(tǒng)；計(jì)量插座；空調(diào)節(jié)能控制器

眾所周知，空調(diào)能耗在大型公共建筑能耗中占有非常高的比重，在夏季空調(diào)制冷需求達(dá)到峰值時(shí)，國(guó)內(nèi)很多地方需要限制工業(yè)用電來(lái)保證民用電的需求。分體式空調(diào)在公共機(jī)構(gòu)中存在“無(wú)計(jì)量”“溫度隨意設(shè)置”“無(wú)人時(shí)忘關(guān)”等情況。雖然很多公共機(jī)構(gòu)制定了空調(diào)使用管理制度，嚴(yán)格規(guī)定開(kāi)啟空調(diào)的溫度條件及時(shí)間，要求做到下班關(guān)閉空調(diào)，并指定專人負(fù)責(zé)監(jiān)督管理，但執(zhí)行效果卻難以令人滿意。在此背景下建立一套高度集成化、自動(dòng)化、信息化的分體式空調(diào)群控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)使用的實(shí)時(shí)自動(dòng)控制，避免人事糾紛，同時(shí)相關(guān)管理部門(mén)可以隨時(shí)掌握空調(diào)用電數(shù)據(jù)，對(duì)單位節(jié)能目標(biāo)的完成情況做到心中有數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)房間內(nèi)空調(diào)的統(tǒng)一監(jiān)管是很有必要的。

1技術(shù)方案

公共機(jī)構(gòu)空調(diào)群控系統(tǒng)由空調(diào)“計(jì)量插座”“空調(diào)節(jié)能控制器”“數(shù)據(jù)采集器”、空調(diào)系統(tǒng)管理服務(wù)器以及系統(tǒng)軟件構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)定義為一套應(yīng)用軟件、二級(jí)通道、三層設(shè)備。其結(jié)構(gòu)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，在主站內(nèi)集成各種應(yīng)用的計(jì)算機(jī)服務(wù)設(shè)備，以平臺(tái)軟件為核心，通過(guò)遠(yuǎn)程通道對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并以此為橋梁將空調(diào)控制器和計(jì)量插座進(jìn)行全面自動(dòng)采集進(jìn)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，平臺(tái)應(yīng)用軟件再根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行各種整合、分析、運(yùn)算，提供各類監(jiān)測(cè)、控制、報(bào)警數(shù)據(jù)和管理報(bào)表[1]。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見(jiàn)圖1。

1.1一套軟件

平臺(tái)軟件強(qiáng)調(diào)實(shí)用，技術(shù)架構(gòu)先進(jìn)，易于擴(kuò)充、二次開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換。具體包括：

1)采用當(dāng)前主流技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，具有很好的擴(kuò)充性，易于二次開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換；

2)管理空調(diào)在規(guī)劃的工作模式和溫度下運(yùn)行；

3)自定義時(shí)間段控制空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)；

4)統(tǒng)計(jì)空調(diào)運(yùn)行參數(shù)與能耗數(shù)據(jù)，提供同比、環(huán)比、定額管理功能。

1.2二級(jí)通道

1)計(jì)量插座、空調(diào)節(jié)能控制器——數(shù)據(jù)采集器

采用433MHz無(wú)線通信接口，微功率無(wú)線自組網(wǎng)方式[2]。

圖1　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2)數(shù)據(jù)采集器——主站

數(shù)據(jù)通信采用有線的Ethernet或無(wú)線GPRS、CDMA。這一層通道是整個(gè)系統(tǒng)中最為復(fù)雜，也是最為重要的，通道選擇的基本原則是：

①一種為主，因地制宜，多種共用；

②優(yōu)先考慮已有通信網(wǎng)絡(luò)，盡可能在建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)上節(jié)約資源和時(shí)間；

③建設(shè)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用綜合考慮，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

1.3三層設(shè)備

三層設(shè)備為底層計(jì)量控制設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和主站設(shè)備。

1.3.1計(jì)量控制設(shè)備

計(jì)量控制設(shè)備，這一層屬于數(shù)據(jù)采集和被控層，主要作用是實(shí)現(xiàn)空調(diào)的能耗計(jì)量以及對(duì)空調(diào)的參數(shù)控制。主要產(chǎn)品為計(jì)量插座、空調(diào)節(jié)能控制器。

1.3.2數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器屬于信息交換層，主要負(fù)責(zé)將底層設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)中繼上傳給服務(wù)器和下傳服務(wù)器的控制指令，主要產(chǎn)品為數(shù)據(jù)采集器。

1.3.3主站設(shè)備

主站設(shè)備就是服務(wù)器系統(tǒng)，主要包括服務(wù)器、UPS、電腦、多媒體設(shè)備、交換機(jī)、防火墻等。

能源管理員通過(guò)IE或者火狐等瀏覽器登錄空調(diào)群控系統(tǒng)軟件平臺(tái)后，即可執(zhí)行各類空調(diào)調(diào)節(jié)指令，由服務(wù)器傳輸至數(shù)據(jù)采集器，并經(jīng)無(wú)線主站模塊通過(guò)無(wú)線自組網(wǎng)發(fā)送至“空調(diào)節(jié)能控制器”，然后由“空調(diào)節(jié)能控制器”紅外發(fā)送給空調(diào)，達(dá)到調(diào)節(jié)控制的目的。在每個(gè)辦公室內(nèi)安裝一組或多組人體紅外探測(cè)器，可進(jìn)行有無(wú)人檢測(cè)，在房間內(nèi)無(wú)人時(shí)，自動(dòng)延時(shí)一段時(shí)間后關(guān)閉空調(diào)。

空調(diào)群控室內(nèi)設(shè)備安裝說(shuō)明見(jiàn)圖2。

圖2　空調(diào)群控室內(nèi)設(shè)備安裝圖

“智能計(jì)量插座”直接替代原有的空調(diào)插座安裝。

“空調(diào)節(jié)能控制器”可安裝在房間門(mén)口附近的墻面上，86盒安裝。對(duì)于不具備條件的房間，也可安裝在天花板處。86盒安裝時(shí)，采用220V AC供電；天花板安裝時(shí)采用12V DC供電。

紅外發(fā)射管從“空調(diào)節(jié)能控制器”引出，吊裝在天花板合適位置。

“人體紅外探測(cè)器”安裝于天花板處，視房間大小安裝合適數(shù)量。采用12V DC供電。

2應(yīng)用技術(shù)

在分體式空調(diào)群控系統(tǒng)中，主要采用以下幾種關(guān)鍵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

2.1弱實(shí)時(shí)性網(wǎng)絡(luò)下的空調(diào)狀況反饋技術(shù)

1)低功耗的無(wú)線自組網(wǎng)采用時(shí)分技術(shù)避免訪問(wèn)沖突；

2)采用快慢雙線程調(diào)度無(wú)線通信；

3)使用信號(hào)量或互斥鎖處理多線程訪問(wèn)沖突；

4)空調(diào)開(kāi)關(guān)狀態(tài)每1 min更新一次；

5)空調(diào)用電量、房間溫度等信息每10 min更新一次。

2.2分體式空調(diào)的強(qiáng)制節(jié)能技術(shù)

1)在不允許使用空調(diào)時(shí)，遠(yuǎn)程鎖定節(jié)能控制面板，使之操作無(wú)效；

2)檢測(cè)空調(diào)功率，在檢測(cè)到空調(diào)非正常打開(kāi)時(shí)，強(qiáng)制發(fā)出紅外遙控命令關(guān)閉空調(diào)。

2.3匹配用戶習(xí)慣的控制策略模型技術(shù)

綜合考慮有無(wú)人、房間溫度、時(shí)間限制、強(qiáng)制節(jié)能以及開(kāi)關(guān)模式，決定空調(diào)開(kāi)啟或關(guān)閉。

3節(jié)能效果分析

分體式空調(diào)群控系統(tǒng)減少空調(diào)浪費(fèi)主要包括以下四個(gè)控制策略：限制空調(diào)使用時(shí)間、限制空調(diào)開(kāi)啟溫度、限制空調(diào)設(shè)定溫度、無(wú)人自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)等。

在杭州市濱江區(qū)政府辦公樓4樓分體式空調(diào)群控示范項(xiàng)目中，2015年安裝分體式空調(diào)群控系統(tǒng)后比2014年未安裝前的空調(diào)能耗每月節(jié)能量約為13%～18%。按照國(guó)家要求使用分體式空調(diào)群控系統(tǒng)的單位能耗較沒(méi)有投入控制系統(tǒng)的單位面積能耗下降15%節(jié)能指標(biāo)。系統(tǒng)投運(yùn)后，基本達(dá)到要求。

4結(jié)語(yǔ)

分體式空調(diào)群控系統(tǒng)技術(shù)以智能化、集成化，綜合運(yùn)用電力計(jì)量、自動(dòng)化控制、終端通訊等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，賦以卓越的能效管理，其技術(shù)可行、實(shí)踐可靠、節(jié)能效果明顯，在公共機(jī)構(gòu)中有很大的應(yīng)用前景。分體式空調(diào)節(jié)能技術(shù)是手段，管理才是關(guān)鍵，只有持續(xù)分析不同場(chǎng)合、環(huán)境下空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)信息，針對(duì)性制定合理空調(diào)控制策略，不斷完善管理制度，才能達(dá)到節(jié)能最大效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]蔣煒.基于物聯(lián)網(wǎng)的分體空調(diào)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2013.

[2]沈月.分體式空調(diào)機(jī)自學(xué)習(xí)無(wú)線節(jié)能控制器研發(fā)[D].大連：大連理工大學(xué)，2013.

收稿日期：2016-03-28

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題：暖通綜合節(jié)能技術(shù)(2012BAA13B01)

作者簡(jiǎn)介：龍克壘(1978—)，男，江西永新人，工程師，從事自動(dòng)化及節(jié)能行業(yè)項(xiàng)目管理工作。

中圖分類號(hào)：TU831.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1008-3707(2016)07-0060-02

Study on the Application of the Split AirCondition Control System in the Public Institution

LONG Kelei, YANG Can, ZHU Tianxia