基于DSP的暖通空调控制系统及节能性研究

顿玉环

摘 要：文章介绍了建筑暖通空调系统能源浪费的现状及节能措施，着重论述了一种基于DSP的建筑暖通空调系统的控制，并对该智能控制系统的节能性进行了分析。通过对比分析得出，基于DSP的暖通空调系统控制具有高集成性、高精度、在节能的同时不会降低使用人群的舒适性，还会给用户带来更大的便利。

关键词：暖通空调；DSP；节能；控制系统

前言

随着技术的发展，空调系统已成为建筑必不可少的组成部分，据统计，现代大型公共建筑多数起重空调、制冷与供热设备占40%，约占社会总能耗的20%。[1]因此，空调系统的节能需加以重视，在空调系统设计中以舒适节能为设计目标，降低空调系统的能耗，同时减少建筑系统的总能耗，对缓解用电紧张局面，优化能源结构和提高能源利用具有十分重要的意义。目前节能主要采取的措施包括：（1）改善建筑热工性能，降低冷热负荷；（2）利用新能源作为暖通空调系统的冷热源；（3）暖通空调系统自身节能设计；（4）智能控制实现能源的高效利用。[2]本文从智能控制的角度出发，基于DSP设计了暖通空调系统智能控制系统，并对其应用及经济性能进行了分析。

1 空调系统控制原理

建筑暖通空调系统，主要包括风系统、冷冻水系统、冷却水系统，其控制基本类似。由于房间内冷热负荷随时间不断的变化，采用定流量控制会浪费很多能源，因此在暖通空调系统中通过水泵、风机、冷水机组等行变流量控制。通过采集温度、湿度、流量、风速等参数，通过PID模糊运算得到与之对应的控制参数。各空调末端机组、风机及风口根据控制指令改变系统的流量、风速等，从而改变室内环境，保证室内人员舒适的前提下合理配置能源。

2 基于DSP的暖通空调智能控制系统

传统控制大多是简单的室内温湿度的反馈来改变独立的水流量或新风机风速，以此改变室内环境，虽然控制简单，但是实际效果却不理想，节能效果不显著。此外，传统的控制集成性差，精度不高。而目前先进的控制系统大多采用以DSP为芯片的智能化控制器，因为DSP具有集成度高、运算速度快、准确度高等优点，可以处理较复杂的控制模型较大的数据量。

基于以上考虑，研究开发基于DSP控制的暖通空调控制系统，具有一定的实际应用价值。

整个控制系统的核心是DSP控制板，DSP控制板包括：压缩机控制（包括电流、电压、压力、压缩机排气温度、蒸发器进出口温度）电流、电压、压力、压缩机排气温度、蒸发器进出口温度控制。与其他DSP控制系统不同之处，在于本控制系统不仅考虑了压缩机的影响因素，同时兼顾了室内环境及设备参数的控制，使得整个控制更加的符合人性化，同时具有很好的节能性。其控制结构框图如图1所示。

图1 基于DSP的暖通空调控制系统结构框图

整个控制系统主要实现对冷热源、末端机组及新风机组的监测及控制，整个控制系统由新型控制器来实现，该控制器不仅实现对暖通空调系统的监控调节功能，还可以对暖通空调系统中采用的分布式冷热源进行监控调节，分布式能源与电网的并网功能。

3 控制系统优势分析

基于图1所示控制系统结构框图，分别对控制系统的各参数检测所需电路进行逐一设计并检测，检测电路主要对这些参数进行实时检测，显示电路则是显示系统运行的状态。各个电路相互衔接构成了整个控制系统。

该暖通空调系统控制系统具有以下优点：（1）全面掌握系统信息；测量建筑内空气温度，空气湿度，水流量，空调送风风速等参数；（2）动态能耗计量分析：实现建筑水、电、热量、燃气等能耗的自动统计计量控制调节和节能分析：（3）当气象条件等因素发生变化时，对系统设备的运行状态进行调节，实现节能优化；（4）改善设备管理：监测系统设备的运行状况，及时进行故障诊断和事故报警。

4 建筑暖通空调控制系统发展趋势

建筑暖通空调的控制需要与建筑中窗墙等元素的功能结合起来，形成一个有机的整体，通过控制器处理反馈回来的各个参数值然后再对暖通空调系统的参数进行整定，从而实现对室内空气条件的调节，达到舒适的室内环境。

未来的智能建筑中建筑单体本身的节能应该得到更多的重视，将蓄能、热转化、节能等措施进行合理的整合，暖通空调根据建筑单体的动作来做出相应的调整，建筑设备与建筑融合成一体，绿色智能建筑必将给我们的生活带来更大的便利。

5 结束语

5.1 DSP芯片的PID控制算法控制器，可以实现提前对室内环境条件的编程设定，运算更加的准确。

5.2 本系统具有结构简单、可靠性高，控制精度高，完全实现数字化，现场智能化、小型化、响应速度快。

5.3 本控制系统可以实现节能，使能源得到充分的利用。

参考文献

[1]郑钧升，候菊.公共建筑空调系统节能技术探讨[J].建筑科学，2008No.31.

[2]寇九贵.建筑节能与可持续发展.建筑技术，2005，4.

[3]龙惟定.试论我国暖通空调业的可持续发展[J].暖通空调，1999，29（3）.

[4]李志生，张国强，刘建龙.故障检测与诊断技术在暖通空调领域的应用和展望[J].流体机械，2006，34（6）.

[5]张从力，杨新丽，张珏，李晓霞.HVAC系统多传感器数据融合研究[J].传感技术学报，2009，22（12）.