无线中央空调末端集中控制系统

中央空调集中节能管理系统技术解决方案

目 录

一. 空调未端风机盘管的节能分析 1

1.1. 风机盘管及控制原理 1

1.2. 当前系统存在的问题 1

1.3. 当前系统存在的缺陷 2

1.4. 节能评估 2

二. 项目技术解决方案 2

2.1. 系统技术解决方案 2

2.1.1. 技术解决方案具备的要素 2

2.1.2. 技术解决方案具备的系统功能 2

2.2. 产品与市场同类产品的比较 3

三. 中央空调控制系统解决方案 3

3.1. 系统架构 3

3.2. 系统功能 4

3.2.1. 实时监控 4

3.2.2. 自动控制及远程控制 4

3.2.3. 温度管理 5

3.2.4. 时间管理 5

3.2.5. 运行状态记录。 5

3.2.6. 睡眠模式 5

3.3. 系统特点 5

3.4. 系统产品特点 6

3.5. 系统软件平台 6

3.6. 智能路由器 7

3.6.1. 面板指示灯及接口按键说明 7

3.6.2. 智能路由器在系统中的位置和功能 8

3.6.3. 智能路由器主要功能 8

3.6.4. 智能路由器技术指标 9

3.7. 空调温控器 10

3.7.1. 产品简介 10

3.7.2. 产品工作原理及特点 10

3.7.3. 技术参数 11

3.7.4. 外观及操作说明 11

四. 管理策略举例 11

4.1. 办公场所应用（行政办公、银行、写字楼等） 11

4.2. 酒店、公寓应用 12

五. 系统安装说明及注意事项 12

5.1. 系统软件 12

5.2. 集中控制器 12

5.3. 空调温控器 13

5.3.1. 安装流程 13

六. 设备清单 13

一. 空调未端风机盘管的节能分析

一.1. 风机盘管及控制原理    风机盘管中央空调系统在商用写字楼、酒店、政府机关、公寓住宅等楼宇建筑中得到了越来越广泛的应用。空调系统的末端装置直接影响着对室内环境的控制效果，也直接反映了系统的冷热量。风机盘管加新风系统是目前国内各类办公及宾馆建筑中使用*广的空调系统。

风机盘管的控制是为了调节盘管的供冷量。从风机盘管的原理可知冷量调节可采用风量调节、水量调节和水温调节，其中水温调节属集中调节手段，主要根据负荷情况对整个系统进行调节；水量控制主要是温控电磁阀通断或开度控制；风量调节主要是手动三档风机调速或温控风机三级调速。

风机盘管的末端控制是通过与每个风机盘管对应设置的温控器来完成，自动化程度较高的主要有温控三级风机调速式和三级风机调速加电动水流调节阀控制温控器。温控三级风机调速方式要通过设置在房间中的温度传感器测得房间的实时温度，根据设定的温度值，判断应采取的动作方式，温度过高相应的降低档位，温度过低则调**位。

一.2. 当前系统存在的问题空调未端设备——风机盘管通常是采用室内温度控制器和电动阀进行就地控制，目的也是为了使室内温度恒定和节约能耗，但此种就地控制方式要求不尽人愿，原因就是就地控制的方式往往由于每个空调区域的使用人员对空调控制原理的不了解和节能意识淡薄使控制器达不到预期的节能目的。

目前多数民用建筑的中央空调系统在降低运行能耗、提高运行管理水平方面有明显的挖潜空间，集中在以下5个方面：

1. 各个温控器之间没有通讯，各自独立工作，不成系统，无法统一分析、衡量各个末端的工作情况，因而冷源及输配系统无法根据末端的负荷状况进行精确的调节，一些较复杂的优化控制策略无法实施。

2. 各个温控器分散控制，无法进行集中的节能管理(包括室温管控)，容易出现使用人员离开或空调主机关机而风机盘管末端仍开启运行的浪费能源的情况。

3. 人们进入房间后为了快速制冷或快速制热，总是将控制器的调定值调得很低或很高，但当温度达到过低或过高后又不去把调定值恢复到正常设定值，造成了大量能耗。如果人员节能意识淡薄，过冷或过热时开窗散热的话，能耗更会惊人。

国家针对公共建筑能耗的相关规定、政策：

■国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知 【国办发[2007]42号】

■关于印发《公共建筑室内温度控制管理办法》的通知 【建科[2008]115号】

一.3. 项目当前存在的缺陷216; 系統缺陷：无远程控制、无即时控制、无单点管理、无集中式管理、无数据监测管理；

216; 管理困难：无法即时操控、资料获取分析困难；

216; 诸多故障：能源浪费、故障无预警、故障排除滞后、使用安装隐患、恶意操作、使用率及节能成效无法量化。

216; 无数据统计，对末端使用温度、运行使用时间无统计，从而无法干预。一.4. 节能评估科学计算表明，在制冷工况时，空调的设定值每增加1℃时能耗会下降8%；在制热工况时，空调的设定值每减少1℃时能耗会下降12%。考虑到住宅为24h持续供热或制冷，能耗巨大，浪费严重，急需要对末端进行集中节能管控。二. 项目技术解决方案 二.1. 系统技术解决方案鉴于当前中央空调系统在应用中所存在的无管控问题，我公司以节能减排为方向，*大力度的解决当前存在的技术难点、提出合理、可靠的技术解决方案。二.1.1. 技术解决方案具备的要素    中央空调集中管理系统为更好的适应市场需求，需具备以下要素：

216; 监控具备远端性；

216; 监控具备实时性；

216; 单体空调管控能力；

216; 集中管控能力；（群控和组控）

216; 计量统计与分析能力；

216; 远程托管能力；

216; 档案系统管理以及资料监测管理能力；

216; 免布线能力；二.1.2. 技术解决方案具备的系统功能   中央空调集中管理系统克服当前系统存在的缺陷，应具备以下系统功能：

216; 远端开关空调；

216; 空调按预设时间段开关；

216; 温度限值管理；

216; 面板锁定；

216; 资产人员使用管理；

216; 远程化即时性监控；

216; 数据统计分析；

216; 扩展分户计量功能；二.2. 产品与市场同类产品的比较市场上常见的中央空调控制方式大致可分为如下几种类型：总线通信方式、无线通信方式，我公司是**的使用电力线载波及无线结合的双模技术作为空调控制手段的厂家。

总线通信方式：当前常用的总线通信方式基本为RS-485总线，其具有自身特点，具有通信稳定可靠的优点，较多的用于星级酒店等一些较重要的场所，但是总线通信需要敷设信号线，需要穿墙凿洞，在工程安装过程中有较大难度，对于改造型项目更是无法实行。

无线通信方式：具有免布线的*大优点，但是当前ZigBee价格较高，无线WiFi在部分场所普及程度不够问题；而所有的无线均存在组网能力弱，穿墙能力较差问题，在室内应用时因为通信问题导致的频繁故障，无线通信在稳定性方面还有待提高，设备完成安装后维护工作量较大。

我公司推出的基于电力线载波及无线的双模通信技术的室内温控器，采用自主研发的电力线载波通信芯片，用现有的供电电源线进行信号传输，芯片内置算法，采用动态组网方式；具有免布线、免调试、工程量小、运行稳定、数据传输安全等优点。三. 中央空调控制系统解决方案三.1. 系统架构中央空调集中管理系统由空调温控器、智能网关、监控中心三部分组成。 采用电力线载波及微功率无线的双模技术实现对系统内风机盘管的统一配置、集中管理及自动控制，为管理者提供一套高效、低廉、可靠的节能管理方案。

    图1 系统产品框架图三.2. 系统功能三.2.1. 实时监控通过浏览器实现各个风机面板的远程状态实时监控，可远程查看中央空调的状态、运行档位、模式、定时情况、设定温度和当前温度。三.2.2. 自动控制及远程控制风机面板带有定时设置、温度设置等功能，通过温度传感器和时钟，可实时的感知室内的当前状态，然后根据策略自动控制风机盘管的电磁阀等，实现自动调节、自动控制功能。配合适当的传感器，系统还可以感知室内是否有人，并根据控制策略在无人的情况下自动关闭末端风机盘管，节约能源。

可通过网络对各个风控面板进行远程控制，实现风机档位、温度、模式、定时等远程设置。下班时，管理人员可以通过该功能关闭办公人员忘记关闭的空调面板，实现管理节能的目的。上班时，管理人员可以远程查看每个办公室是否按照规定把空调调节在适当的温度，如果不符合国家有关规定，可以远程对其进行调节，进而达到节能的目的。三.2.3. 温度管理1) 开机运行节能温度

l 定时/手动开机时，默认预设的温度值，支持远程设置节能温度值；

2) 限定运行温度调节范围

l 制冷/热模式下的温度仅在预设温度范围内调控，可远程修改温度调节范围值；

3) 指定温度运行

l 当运行在制定温度下时，手动不可更改温控器运行温度，方便统一集中管控；

4）支持睡眠模式，房间温度舒适，节约电能；三.2.4. 时间管理1) 定时自动开/关机

l 定时任务下发后，室内温控器按照预设的关机时间点自动开/关机；

l 根据不同应用场所，可设置周一至周日不同开关机任务；

l 配合空调主机控制策略，在主机停止工作后关闭所有温控器；

2) 远程开关机

l 特殊情况下，支持后台远程控制空调开关机状态；

3) 远程锁定禁用空调

l 支持锁定温控器面板功能，并禁止开机，仅由后台主站执行开机操作；三.2.5. 运行状态记录。1）记录风机开关机曲线及对应的室内温度曲线

2）记录开机时间段内风机运行速度及电动阀开关

3）记录设定温度值三.2.6. 睡眠模式l 睡眠模式启动后，制冷模式下将逐步调高设定温度，当运转总时间达8小时后将停止运转，在8小时内共升高2℃；

l 制热模式下，当运转总时间达8小时后将停止运转，在8小时内共降低3℃；三.3. 系统特点中央空调集中管理系统系统特点：

v 控制器本地全自动运行控制，远程异常监测，无需增加管理成本。

v 安装方便，不破坏原有供电线路，不增加另外的通信线路，不影响风机的任何性能。

v 操作简单，与传统液晶面板操作一模一样。

v 采用嵌入式操作系统软件开发，可编程性强。

v 实时检测空调运行状态，操作稳定可靠。

v 采用电力载波通讯及无线通信，无须布线，安装及后期维护非常方便；三.4. 系统产品特点中央空调集中管理系统架构由室内温控器、智能路由器、监控中心三部分组成。

室内温控器：包括载波收发电路、无线收发电路、LCD显示电路、温度检测电路、按键检测、蜂鸣器电路、看门狗电路及实时时钟、电源部分。每一個节能控制节点具有控制节点和路由节点双重属性。既协助通信网络的构架，也与集中控制器保持互通，完成命令及回馈资讯。

智能网关：载波收发电路、无线收发电路、电源板、WiFi部分、ARM板多个部分組成。主要负责通讯网络的架构与调整。一方面收集网络节点（室内温控器）回馈资讯以及传达控制命令；一方面与监控中心通信，接收命令以及回馈相关资讯资料，并可实现本地控制功能。

监控中心：由上位机监控软体組成。一方面监视和管理集中器回馈上來的资讯，如温控器状态（开关、溫度、风速、故障等状态）；一方面向集中器发出控制命令，完成开关和调节空调的溫度，实现时序调度事件、报警应答等操作。三.5. 系统软件平台中央空调集中管理系统的软件平台采用B/S架构，可远程登入并管理远端风机盘管的运行状况。

系统软件功能特点：

档案管理：管理室内温控器与房间/风机的对应关系。

地图监控：监控当前系统内风机运行总数、开关机数量等。

实时状态：查看每一台风机盘管的工作状态。

远程控制：远程控制空调/远程配置参数

数据查询：远程查询风机盘管运行数据/查询智能路由器数据/历史数据

能耗分析：统计房间大、中、小各档位运行时间及状态，通过区域控制器，也可测量所有的风机面板的各种状态的运行情况

统计报表：包含温度报表、电量报表、运行时间报表等；

系统管理：包含权限控制分配、远程升级等功能。

事件管理：管理系统出现的异常情况，告警时间。

三.6. 智能路由器三.6.1. 面板指示灯及接口按键说明

1电源/工作指示灯常亮无电时不亮2以太网工作指示灯正常状态下常亮工作不正常不亮32.4G无线网卡工作指示灯2.4无线工作状态下常亮工作不正常不亮4AP/STA连接指示灯连接正常状态下常亮无连接不亮5载波/无线发送指示灯发送数据时闪亮空闲时不亮6载波/无线接收指示灯接收数据时闪亮空闲时不亮

三.6.2. 智能网关在系统中的位置和功能智能网关作为中央空调节能管理及能耗分析系统的中继、管理平台

三.6.3. 智能网关主要功能智能路由器通过电力线/无线与系统内的室内温控器通讯，按设定时间采集系统内分体空调数据信息：房间温度、风机状态、风机故障等；并将这些信息转换成对应格式主动上报。

管理人员通过智能路由器界面配置相关参数档案，管理以下各项：

216; 系统参数：用户名、密码等参数管理；

216; 通讯参数：IP地址、登录、心跳维持等参数；

216; 节点档案：对每个房间空调实现档案管理；

216; 管理策略参数：智能路由器根据客户需要自动实现管理运行空调温度，运行时段等策略。

216; 节点运行参数：节点运行温度、工作模式等自动化要求；对于节点参数的批量更新，下发完成后由智能路由器自动更新节点参数。三.6.4. 智能网关器技术指标参数规格额定电压220V AC静态有功功耗<4.2W载波通讯频率406kHz调制方式BPSKwifi灵敏度54/135M:-72dBm@10%PER,

11M:-85dBm@8%PER

6M: -88dBm@10%PER ,

1M: -90dBm@8%PER载波通讯灵敏度-60dBRF无线灵敏度≤-108dB工作温度范围-25℃ ~ +60℃极限温度范围-40℃ ~ +70℃储存及运输温度范围-5℃ ~ +30℃工作湿度≤90%存储湿度25% ~ 60%产品尺寸167.9x129.15x37.52mm产品重量 图表 5 技术指标

216; CPU主频达433MHz

216; 内存为64M，闪存为256M

216; 指示灯显示各种重要状态

216; 支持波特率为960bps的电力载波半双工通讯

216; 无线网络支持802.11g等主流的协议

216; 支持AP模式和STA模式两种工作模式

216; 支持本地Web管理，全中文配置界面

216; 提供系统日志，可以记录系统工作状态，异常自动重启

216; 全双工作模式下传输速度*大可达到100M的以太网网卡三.7. 空调温控器三.7.1. 产品简介空调温控器采用先进电子技术研究开发的*新产品。它集房间温控校正系数设定，环境温度设定，风机盘管运行方式设定功能于一身，用于控制风机盘管电动阀的开关和风机三档风速选择，或直接控制风阀的开关，适合运用在二管二线或三线的中央空调系统；自带双模通信功能，可实现风机盘管的联网管理。广泛运用于宾馆、酒店、办公大厦，大型会议室的温度调节，是中央空调末端节能的必备设备。三.7.2. 产品工作原理及特点室内温控器包括载波收发电路、红外接收、LCD显示电路、温度检测电路、按键检测、蜂鸣器电路、看门狗电路及实时时钟、电源部分，产品硬件构成框图如下:

产品特点：

216; 风机盘管风速高、中、低、自动四种工作状态；

216; 采用高可靠性单片机，抗干扰性强；

216; 主机与电源盒分体式设计，安装方便；

216; 可编程分时段控制，每周七天，每天四时段；

216; 上行通信采用电力线载波及无线技术，通信可靠稳定；

三.7.3. 技术参数1) 供电电源：AC85~260V,50/60Hz

2) 电力线载波通信接口：

2 调制方式:BPSK

2 载波中心频率：406kHz

2 载波频率范围：403kHz-409kHz

2 载波通信速率：4.2kbps/2.1kbps

3) 温度设定范围：10~30℃

4) 显示方式：LCD

5) 按键：轻触按键

6) 控温精度：1℃

7) 功耗（静态）：≤1W

8) 风速高、中、低、自动四种模式

9) 具备红外遥控接口

10) 安装方式：标准86盒安装安装孔距60mm（标准）

11) 接线方式：端子压接

四. 管理策略举例四.1. 办公场所应用（行政办公、银行、写字楼等）216; 空调使用期间，设定开机节能温度，限温运行或定温运行，落实国家节能规定。

216; 根据固定的作息时间，1天4时段定时关机，减少下班忘记关机造成的浪费。

216; 周末、节假日的概念，在周末等特殊日期单独处理，实现群控、组控。

216; 制定空调主机的运行时间表，空调主机关机时， 系统自动关闭温控器，节约风机盘管电耗。

216; 主机能耗分摊到房间，分户计量，量化管理，鼓励节约。

216; 对不常用房间锁闭温控器，使用房间时启用温控器允许使用空调，减少无人房间浪费。

216; 拓展：为中央空调系统智能化调控提供需求侧的数据。

216; 预制冷模式：通过新风系统对办公场所进行预制冷，减少能源消耗四.2. 酒店、公寓应用216; 客户开房时前台远程打开空调（调至舒适温度，人性化服务），客人退房时远程关闭空调。

216; 限温运行：设定开机温度，设定房间温控器*低温度或定温运行（节能温度落实国家规定），房间温度达到房客或酒店统一设定的温度，自动关闭风机盘管，将浪费降到*低。对个别房客要求更低温度时，可以视服务规定进行个别调整。

216; 空调主机关机时，（半夜或室外空气凉爽时），自动关闭温控器，节约风机盘管电耗。

216; 拓展：房客房间温度在前台或客房部的计算机上显示，房客投诉时工作人员随时查看房间温度，与客户做到有理有据的沟通，并酌情处置客户的要求。系统记录每个会员房客的消费数据为更个性化的服务提供数据支持；为空调系统智能化调控提供需求侧数据。为客房成本核算提供更详细的数据支持。

216; 夜间模式，设置睡眠模式，在零点后高2℃运行。五. 系统安装说明及注意事项五.1. 系统软件中央空调监控系统软件采用B/S架构，在浏览器输入域名，登入即可。

系统有权限设置功能，超级管理员可根据需要分配权限。

每个单位，如某学校、工厂配置一套。五.2. 智能网关电源线接入市电（单相）即可使用；

安装位置需要有能访问外网的IP（网络接口），接入路由器RJ45口，以便主站控制。五.3. 空调温控器五.3.1. 安装流程216; 将液晶板的后盖卸下，将控制器的驱动板（电源板）按图要求连接好风机判断、电动阀（电磁阀、风阀）及电源线；

216; 将液晶主板与电源驱动板排线连接好将电源板嵌入预埋暗盒内；

216; 用配备的螺丝钉将后盖固定好；

216; 将面板卡入后盖；

216; 上电观察设备是否运转正常，并记录设备UID号，否则断电排查问题。

六. 设备清单根据项目具体情况，因每栋楼格局类似，现给出一栋楼的设备清单序号设备名型号数量单位备注1温控器W-011728台 2智能网关WG-015台 3监控软件KTJF-1011套 备注：

l 项目采用载波+无线自组网通信，不需要布设485通信线；

l 温控器与传统的面板外观无异，与传统面板的电源接线等一致；

l 智能网关*大支持350-400个温控器，古每栋楼配置5个网关，网关安装在大楼弱点机房，就近取网络，基本上每7层安装1个，网关负责其下7层所有温控器的控制

l 考虑到每栋楼温控器数量很多，故不考虑不同楼栋共用网关，方便管理。

企业名片