现代别墅空调控制系统应用与分析

文｜江苏海事职业技术学院 海光美

北京海湾威尔电子工程有限公司 谢 路

1 引言

随着生活水平的提高，人们的住房条件不断得到改善，大面积多居室的单元房、复式住宅、别墅群和高档商住楼大量建造。而对于别墅，人们在其智能化及节能环保方面提出了更高的要求。

智能化住宅建筑的智能化系统一般分为四大系统，即智能化安防系统、家庭多媒体系统、信息通信系统及家居智能化系统。别墅的家居智能化系统主要承担暖通与空调控制、照明控制、遮阳系统控制（电动窗帘、电动百叶、电动门等的智能控制）、远程控制（现场遥控、远程电话及Internet控制等）以及特定场景控制，控制区域覆盖别墅内所有空间。

暖通与空调控制系统是别墅家居智能化系统最重要的组成部分之一，其对空气参数的调节、控制效果是人们衡量家居舒适度的主要标准。目前别墅中采用的暖通与空调控制系统的形式和控制方法因建筑实际情况的差异各有不同，但从实现成本、控制方式的灵活性、操作方便程度、与智能化系统的集成等方面来看，其使用效果却大都差强人意。为此，笔者将从理论以及项目经验出发，对常用空调系统及其控制形式做简单总结和分析。

2 别墅空调系统形式

（1）普通家用分体式空调

普通家用分体式空调把空调器分成室内机组和室外机组两部分。噪声比较大的轴流风扇、压缩机以及冷凝器等被安装在室外机组内，蒸发器、毛细管、控制电器和风机等室内不可缺少的部分被安装在室内机组中。

分体式空调器因为其外形美观、样式多、室内机组安装位置灵活、室外机组的外形尺寸不受限制、噪声低、安装检修方便等优点，在小户型的普通百姓家里得到了广泛的应用。但别墅空间大，对环境美观、节能、智能化程度要求高，故不适合使用分体式空调。

（2）VRV系统

VRV（Varied Refrigerant Volume）空调系统是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为送冷介质，以室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成室外主机，以直接蒸发式换热器和风机组成的室内机为末端装置。其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳状态。

VRV空调系统具有设计安装方便、布置灵活多变、占用建筑空间小、使用方便、可靠性高、运行费用低、不需机房，以及属于无水系统等优点，但在节能和舒适性上的表现还不尽如人意。

（3）中央空调系统

中央空调系统一般由冷热源和末端设备组成。目前应用于别墅的中央空调系统冷热源一般有三种形式：集中供冷供热管网、独立冷水机组，以及锅炉或独立的地源热泵。系统末端一般都采用风机盘管、地暖或毛细管辐射系统。

中央空调系统的工作原理是：室外的制冷（热）机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后水泵将降温后的冷（热）媒水输送到安装在室内的风机盘管机组或毛细管辐射系统中，风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换，实现对室内空气进行处理的目的。

中央空调系统节能环保、节约空间、舒适性好，得到了越来越多用户的青睐，但是成本相对较高。

3 别墅空调系统控制与集成形式

（1）普通家用分体式空调

普通家用分体式空调采用遥控器控制方式。红外发射器可以进行对空调遥控器的学习，并将对空调的操作命令发送给控制器；控制器解析红外发射器的通信协议后即可获得操作命令，对空调进行控制。

（2）VRV系统

目前主流的VRV系统都有LonWorks、BACnet等通信协议接口。VRV机组可以通过网关将系统信息传送至智能化系统集成平台，实现信息共享；智能化系统集成平台亦可通过开放性标准接口对VRV系统进行遥控。许多著名品牌的暖通空调系统都采用LonWorks总线作为其控制接口，可方便地实现与DDC或其他控制器的集成。其中大金LON系统集成方式，如图1所示。

（3）中央空调系统

以冷水机组为冷热源的中央空调系统可采用通用楼控解决方案，使用直接数字控制器进行控制；以锅炉或地源热泵为冷热源的中央空调系统自身一般带有独立控制系统，如需实现智能化系统集成平台下的连锁控制则需通过网关实现对空调机组的全面管理，同时实施远程监控。

图1 大金LON系统LonWorks集成方式示意图

系统末端风机盘管或毛细辐射系统可借助温控器实现居住者对环境温度的控制，控制方式相对比较灵活。

温控器依据设定的工作状态、风速、温度以及当前的环境温度控制中央空调末端风机及电动水阀的开关，配合人性化的液晶面板和操作按钮，可使居住者方便地设置和控制各个区域的温度。为了满足居住者在别墅任意位置都可以控制所有区域温度的需求，可使用联网型温控器构建温控器网络。在这样的网络中，上位机可以实时读取和改变温控器的状态，温控器之间可以实现群控。

温控器可通过总线连接在集中器（温控器网关）上，进而接入小区楼宇自控系统中。整个网络系统采用集散式结构（如图2所示，其中每个集中器可连接两组温控器，每组可挂接不超过32个温控器，传输距离不超过800m），现场控制域内的总线通信为无主式的点对点同层通信，结构直观简单，使用快捷方便。该网络系统采用模块式设计，与软件配合使用，开放性好，可靠性高，节能效果突出。

小区物业可以通过各别墅温控器网关实现对整个社区中央空调系统的联网集中控制，这样不仅可以使物管部门在收费问题上有据可依，减轻物业管理工作量，提高物业管理公司的工作效率；同时也能提高计费工作的准确性、合理性，还可以引导用户树立正确的消费观念，促使用户节约能源，减少中央空调系统的工作负荷，延长设备的使用寿命，降低运行费用，达到减负增收的双重效果，消除楼宇自控系统长期存在的管理上的盲区，最大限度地降低能耗。

图2 温控器集散控制系统示意图

在温控器系统的设计中，可引入以下三方面内容：

◆ 为地暖、毛细辐射系统和风机盘管设计一体化温控器，从而实现现场控制，方便用户使用，避免因为开错温控器造成的使用问题；同时可以拓展其他信号接口，以便进行连锁控制；

◆ 温控器的制冷、制热模式分别采用冷、暖色背光色显示，通风模式采用另一种中性光，以方便用户在夜间的使用；

◆ 将GSM Modem通过RS485接入温控器联网系统，从而使居住者在回家之前就可以根据自己的需要发送短信设置房间温度。

该空调系统可与智能家居系统集成（如图3所示），实现以下功能：

◆ 对窗帘、灯光等系统的集成和连锁控制；

◆ 通过iPad等触摸屏进行对空调、照明、窗帘等系统的远程控制；

◆ 系统信息通过网络汇集至小区监控中心，从而实现别墅的整体联网，实现远程集中管理控制。

图3 LonWorks家居智能化系统示意图

4 结束语

中央空调系统可以通过温控器方便灵活地实现各种控制方式，也可以实现与智能化家居系统的高度集成，是一种现代别墅实现节能、环保、美观的高品质空气调节的，比较适用且可行的解决方案。参考文献

1 杨柱石，孙莹.沿湖高档别墅区智能化系统工程设计重点[J].智能建筑，2006：55-58.

2 张龙.Honeywell智能家居系统在The House红东方项目中的应用[J].智能建筑，2008（100）：59-61.

3 陆伟良，诸建华.智能建筑物业管理[M].北京：电子工业出版社，2002.

4 NICO智能家居设计说明书.

5 大金空调联网系统设计说明书.

6 GREENWELL联网温控器设计说明书.