分体式空调群控系统在公共机构的应用研究

龙克垒，杨　灿，朱添夏

(浙江中易和节能技术有限公司，浙江 杭州 310053)



分体式空调群控系统在公共机构的应用研究

龙克垒，杨灿，朱添夏

(浙江中易和节能技术有限公司，浙江 杭州 310053)

摘要：充分利用自动化控制技术、无线通讯技术，结合物联网技术，研究了一种应用于分体式空调的群控技术，欲以此解决公共机构分体式空调系统高能耗、低能效、难管理问题。

关键词：分体式空调群控系统；计量插座；空调节能控制器

众所周知，空调能耗在大型公共建筑能耗中占有非常高的比重，在夏季空调制冷需求达到峰值时，国内很多地方需要限制工业用电来保证民用电的需求。分体式空调在公共机构中存在“无计量”“温度随意设置”“无人时忘关”等情况。虽然很多公共机构制定了空调使用管理制度，严格规定开启空调的温度条件及时间，要求做到下班关闭空调，并指定专人负责监督管理，但执行效果却难以令人满意。在此背景下建立一套高度集成化、自动化、信息化的分体式空调群控平台，实现对空调使用的实时自动控制，避免人事纠纷，同时相关管理部门可以随时掌握空调用电数据，对单位节能目标的完成情况做到心中有数，实现对房间内空调的统一监管是很有必要的。

1技术方案

公共机构空调群控系统由空调“计量插座”“空调节能控制器”“数据采集器”、空调系统管理服务器以及系统软件构成。整个系统定义为一套应用软件、二级通道、三层设备。其结构是以计算机网络为平台，在主站内集成各种应用的计算机服务设备，以平台软件为核心，通过远程通道对数据采集器进行数据通信，并以此为桥梁将空调控制器和计量插座进行全面自动采集进入系统数据库，平台应用软件再根据数据库中的各种数据进行各种整合、分析、运算，提供各类监测、控制、报警数据和管理报表[1]。

系统网络拓扑图见图1。

1.1一套软件

平台软件强调实用，技术架构先进，易于扩充、二次开发和系统间数据交换。具体包括：

1)采用当前主流技术设计开发，具有很好的扩充性，易于二次开发和系统间数据交换；

2)管理空调在规划的工作模式和温度下运行；

3)自定义时间段控制空调的运行状态；

4)统计空调运行参数与能耗数据，提供同比、环比、定额管理功能。

1.2二级通道

1)计量插座、空调节能控制器——数据采集器

采用433MHz无线通信接口，微功率无线自组网方式[2]。

图1　系统网络拓扑图

2)数据采集器——主站

数据通信采用有线的Ethernet或无线GPRS、CDMA。这一层通道是整个系统中最为复杂，也是最为重要的，通道选择的基本原则是：

①一种为主，因地制宜，多种共用；

②优先考虑已有通信网络，尽可能在建设通信网络上节约资源和时间；

③建设和运营费用综合考虑，满足经济性要求。

1.3三层设备

三层设备为底层计量控制设备、数据采集设备和主站设备。

1.3.1计量控制设备

计量控制设备，这一层属于数据采集和被控层，主要作用是实现空调的能耗计量以及对空调的参数控制。主要产品为计量插座、空调节能控制器。

1.3.2数据采集器

数据采集器属于信息交换层，主要负责将底层设备采集到的数据中继上传给服务器和下传服务器的控制指令，主要产品为数据采集器。

1.3.3主站设备

主站设备就是服务器系统，主要包括服务器、UPS、电脑、多媒体设备、交换机、防火墙等。

能源管理员通过IE或者火狐等浏览器登录空调群控系统软件平台后，即可执行各类空调调节指令，由服务器传输至数据采集器，并经无线主站模块通过无线自组网发送至“空调节能控制器”，然后由“空调节能控制器”红外发送给空调，达到调节控制的目的。在每个办公室内安装一组或多组人体红外探测器，可进行有无人检测，在房间内无人时，自动延时一段时间后关闭空调。

空调群控室内设备安装说明见图2。

图2　空调群控室内设备安装图

“智能计量插座”直接替代原有的空调插座安装。

“空调节能控制器”可安装在房间门口附近的墙面上，86盒安装。对于不具备条件的房间，也可安装在天花板处。86盒安装时，采用220V AC供电；天花板安装时采用12V DC供电。

红外发射管从“空调节能控制器”引出，吊装在天花板合适位置。

“人体红外探测器”安装于天花板处，视房间大小安装合适数量。采用12V DC供电。

2应用技术

在分体式空调群控系统中，主要采用以下几种关键技术来实现系统的稳定可靠。

2.1弱实时性网络下的空调状况反馈技术

1)低功耗的无线自组网采用时分技术避免访问冲突；

2)采用快慢双线程调度无线通信；

3)使用信号量或互斥锁处理多线程访问冲突；

4)空调开关状态每1 min更新一次；

5)空调用电量、房间温度等信息每10 min更新一次。

2.2分体式空调的强制节能技术

1)在不允许使用空调时，远程锁定节能控制面板，使之操作无效；

2)检测空调功率，在检测到空调非正常打开时，强制发出红外遥控命令关闭空调。

2.3匹配用户习惯的控制策略模型技术

综合考虑有无人、房间温度、时间限制、强制节能以及开关模式，决定空调开启或关闭。

3节能效果分析

分体式空调群控系统减少空调浪费主要包括以下四个控制策略：限制空调使用时间、限制空调开启温度、限制空调设定温度、无人自动关闭空调等。

在杭州市滨江区政府办公楼4楼分体式空调群控示范项目中，2015年安装分体式空调群控系统后比2014年未安装前的空调能耗每月节能量约为13%～18%。按照国家要求使用分体式空调群控系统的单位能耗较没有投入控制系统的单位面积能耗下降15%节能指标。系统投运后，基本达到要求。

4结语

分体式空调群控系统技术以智能化、集成化，综合运用电力计量、自动化控制、终端通讯等领域的先进技术，赋以卓越的能效管理，其技术可行、实践可靠、节能效果明显，在公共机构中有很大的应用前景。分体式空调节能技术是手段，管理才是关键，只有持续分析不同场合、环境下空调的运行状态信息，针对性制定合理空调控制策略，不断完善管理制度，才能达到节能最大效果。

参 考 文 献

[1]蒋炜.基于物联网的分体空调远程集中控制系统的设计与实现[D].南京：南京航空航天大学，2013.

[2]沈月.分体式空调机自学习无线节能控制器研发[D].大连：大连理工大学，2013.

收稿日期：2016-03-28

基金项目：国家科技支撑计划课题：暖通综合节能技术(2012BAA13B01)

作者简介：龙克垒(1978—)，男，江西永新人，工程师，从事自动化及节能行业项目管理工作。

中图分类号：TU831.4

文献标志码：B

文章编号：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