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大樓環境的樓宇自控系統投入資金要考慮多個因素

作者:    來源:    發布時間:2020-5-5 14:58:32

大樓的設施管理者們在為管理大樓環境的樓宇自控系統投入資金時必須考慮多個因素。成本通常是第一要素,但其它因素如系統可靠性、維護成本和能否提供現成的替換DDC等也不可忽略。從長遠觀點看,這些因素都會影響運行成本。

系統可靠性影響成本最明顯的方式是,當需要更換網絡中的DDC時,且如果DDC很容易失效時,更換成本將會提高。DDC的配置在整個系統的可靠性方面也起著至關重要的作用。在早些年的控制應用中,通常在接線允許范圍內將大部分或全部任務分配到一個處理能力強的大型DDC中。這種做法常會將相互無關的功能分配至同一個通用控制器。這就意味著一旦該DDC失效,與此相關的所有功能也將喪失,從而影響多個設備正常工作。多個功能分配至一個大型DDC也意味著發現并修理故障是費時的過程,因系統配置無功能的邏輯分組,而且更換大型DDC的成本也比小型DDC為高。

基于上述因素,現今的做法已向更模塊化方向發展,為克服使用大型 DDC的缺陷,出現了專用DDC(Application Specific DDC)的概念。即每臺AS DDC 專用于某一邏輯相關的特定功能,如一臺DDC專用于一臺變風量終端箱,一臺風機盤管,一個區域照明控制等等。這種一臺DDC專注于一種特定功能即為模塊化,且一旦故障,發現并修理故障將很容易。某一設備故障將立刻被發現并找到相應控制器,更換小型控制器也會更便宜。因其實現“單一”功能,一臺大型多功能DDC實現多功能任務,一旦故障需要整個更換,這就是導致成本提高所在。

小型控制器并不意味著其能力弱于大型控制器,技術發展到今天,小型控制器具有與大型控制器相同的決策能力,其能力來自于固化在每臺專用控制器上的軟件(也稱為固件)的更智能的控制策略。每臺模塊式控制器能夠監測輸入量并獨立做出適當的控制輸出到受控設備,即為智能化DDC,這種智能及不依賴系統服務器的決策能力對系統的可靠性至關重要。只要電源不中斷,不依賴服務器而獨立決策的DDC能夠繼續工作,確保設備的控制不受影響。即使服務器工作異?;蚓W絡通訊中斷。

當考慮簡單的設備諸如風機盤管和照明等,專用的一對一DDC是一理想的應用。許多廠商生產用于簡單設備如VAV終端的控制器,但只有為數不多的廠商愿意生產較大型HVAC設備如冷水機及相關水泵、冷卻塔的專用控制器。部分原因是相比大樓內所需的照明或風機盤管DDC數量而言,一對一應用會需要較多的實現冷水機組內不同控制功能的DDC,但數量較少,達不到一定數量自然意味著大型設備的專用DDC 很昂貴,因此許多冷水機組的控制依然是通用DDC(與 專用DDC相反)的領地。由系統集成商根據需要在現場編程實現控制。

此種做法的結果是成本依然較高,這并非對DDC廠商,而是對業主而言。專門編程的通用DDC并非模塊化。直接的一對一更換有可能出問題,如果已完成的編程邏輯未做完整詳細的文件記錄,DDC失效的代價是昂貴的。因更換通用DDC將是一個恢復從前配置的復雜過程,其編程并未遵循特定標準而是集成商工程師根據情況編制,這意味著每個配置的系統可能是不同的。如果原來的系統集成工程師不再承擔替換工作,遇到的問題將直接導致昂貴的修理費用。

專用 DDC將有所不同,由于更換簡單直接且是模塊化,因而是即插即用的做法。此外,如果新建系統選擇了普遍應用的開放通訊協議,例如LonWks網絡,更換DDC甚至可以選擇不同品牌從而節省成本,因業主可從中選擇具有價格優勢的產品。

缺乏大型設備的專用DDC的主要原因是未能深入研究不同設備組的模塊劃分。邁科智控UCP2484L采用的新穎的做法是根據邏輯功能分組劃分模塊,而不是分配給冷水機組的每套設備一臺DDC。

每臺冷水機須配備相應的水泵,這些設備邏輯上關聯且按一定順序操作。將這些設備分組,稱為“每套冷水機組”,意味著模塊化的確是可能的。具有該特點的DDC,邁科智控的UCP2484L采用該方式而成為專用DDC,該DDC控制每套冷水機組內的所有設備,包括冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔。

此處重要的是需注意邏輯分組是垂直而非水平的。也就是說,分組跨越了不同類型設備。相同類型設備的水平分組也可達到邏輯功能分組并專用的目的。但代價是犧牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性,盡管作為工業用數字化產品這種可能性很低。設備水平分組意味著任意一個DDC失效后整個冷凍機房自動工作失效。例如,負責冷凍水泵操作的DDC失效時,所有冷水機組將無法開動,整個冷熱源系統不能自動工作,故障率相當于冷凍機房所有監控冷水機組設備的DDC的總故障率。

從設備垂直分組可看出,任意一臺邁科智控UCP2484L或一套機組內設備(如一臺冷卻塔)故障不會導致整個系統自動工作失效。而只會影響某一套機組。在所有帶一臺以上冷水機組的建筑物內,可在冷凍機房使用一臺以上的邁科智控UCP2484L。另一種控制器UCL0882L是智能的群控控制器,它協調幾臺UCP2484L的操作并根據冷負荷需求量決定需開動的冷水機組臺數。與天氣逐漸變暖而按時間表啟動各冷水機組,經常導致提供過多冷量的做法相反,此種控制極大地減少能耗,因冷水機組的耗電量占整個建筑物空調系統的50%以上。該控制法在新加坡管理大學冷水機組的控制中取得了顯著的節能效果,其空調風系統為變風量系統。

該群控器DDC也能夠順序(按固定排序或運行小時)啟動各冷水機組,以保證各機組磨損率基本相同,盡量減少機器故障及方便安排維護。然而,在現實中冷水機組的配置經常不會是一成不變的。這種時常存在的差別使得冷水機組專用DDC的概念變得困難。不同的情形很多,如:使用無冷卻塔的風冷式機組、備用泵、二次泵及容量不同的冷水機等。以及在有些項目中,由于空間有限,冷卻水泵與冷卻塔一同置于屋頂、遠離地下層的冷水機組等。還有的系統采用不帶旁通閥的平衡管配置。

第二幅管線圖取自實際工程配置,顯示邁科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能夠控制帶不同容量冷水機組和二次泵的水系統(大容量機組及水泵標有字母”B”,而小容量者標有”S”,帶相同號碼的設備接至同一DDC)。該設計還應用了兩臺其它的專用DDC:邁科智控USP2484L,用于控制二次水泵組,一臺控制大容量泵組,另一臺控制小容量泵組。

即使對配置各異的冷凍水系統設計,該應用展示的靈活性也是實際和令人信服的,同時還保證了專用DDC的應用。隨著當前的教育趨勢集中于生物科技和信息技術,尋找具有必要的設備自控專業經驗的暖通工程師已變得困難。因此,選擇專用型的方式較從前更有意義。所有的智能控制策略寫入DDC的固件中,讓DDC處理控制并節省人力。

可以肯定的是,冷水機組控制正逐漸走向專用DDC的方向,因其給使用者帶來的種種益處及可實現的成本節省。

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