冷水机组的DDC(直接数字控制器)自动化管理———冷水机组的DDC(

在热带地区空调系统的正常工作是至关重要的，炎热的天气里工作在无制冷环境几乎是无法忍受的。而且，为大楼的用户提供必不可少的制冷是理所当然的。
  大楼的设施管理者们在为管理大楼环境的楼宇自控系统投入资金时必须考虑多个因素。成本通常是第一要素，但其它因素如系统可靠性、维护成本和能否提供现成的替换DDC等也不可忽略。从长远观点看，这些因素都会影响运行成本。
  系统可靠性影响成本最明显的方式是，当需要更换网络中的DDC时，且如果DDC很容易失效时，更换成本将会提高。DDC的配置在整个系统的可靠性方面也起着至关重要的作用。在早些年的控制应用中，通常在接线允许范围内将大部分或全部任务分配到一个处理能力强的大型DDC中。这种做法常会将相互无关的功能分配至同一个通用控制器。这就意味着一旦该DDC失效，与此相关的所有功能也将丧失，从而影响多个设备正常工作。多个功能分配至一个大型DDC也意味着发现并修理故障是费时的过程，因系统配置无功能的逻辑分组，而且更换大型DDC的成本也比小型DDC为高。
  基于上述因素，现今的做法已向更模块化方向发展，为克服使用大型 DDC的缺陷，出现了专用DDC（Application Specific DDC）的概念。即每台AS DDC 专用于某一逻辑相关的特定功能，如一台DDC专用于一台变风量终端箱，一台风机盘管，一个区域照明控制等等。这种一台DDC专注于一种特定功能即为模块化，且一旦故障，发现并修理故障将很容易。某一设备故障将立刻被发现并找到相应控制器，更换小型控制器也会更便宜。因其实现“单一”功能，一台大型多功能DDC实现多功能任务，一旦故障需要整个更换，这就是导致成本提高所在。
  小型控制器并不意味着其能力弱于大型控制器，技术发展到今天，小型控制器具有与大型控制器相同的决策能力，其能力来自于固化在每台专用控制器上的软件（也称为固件）的更智能的控制策略。每台模块式控制器能够监测输入量并独立做出适当的控制输出到受控设备，即为智能化DDC，这种智能及不依赖系统服务器的决策能力对系统的可靠性至关重要。只要电源不中断，不依赖服务器而独立决策的DDC能够继续工作，确保设备的控制不受影响。即使服务器工作异常或网络通讯中断。
  当考虑简单的设备诸如风机盘管和照明等，专用的一对一DDC是一理想的应用。许多厂商生产用于简单设备如VAV终端的控制器，但只有为数不多的厂商愿意生产较大型HVAC设备如冷水机及相关水泵、冷却塔的专用控制器。部分原因是相比大楼内所需的照明或风机盘管DDC数量而言，一对一应用会需要较多的实现冷水机组内不同控制功能的DDC，但数量较少，达不到一定数量自然意味着大型设备的专用DDC 很昂贵，因此许多冷水机组的控制依然是通用DDC（与 专用DDC相反）的领地。由系统集成商根据需要在现场编程实现控制。
  此种做法的结果是成本依然较高，这并非对DDC厂商，而是对业主而言。专门编程的通用DDC并非模块化。直接的一对一更换有可能出问题，如果已完成的编程逻辑未做完整详细的文件记录，DDC失效的代价是昂贵的。因更换通用DDC将是一个恢复从前配置的复杂过程，其编程并未遵循特定标准而是集成商工程师根据情况编制，这意味着每个配置的系统可能是不同的。如果原来的系统集成工程师不再承担替换工作，遇到的问题将直接导致昂贵的修理费用。
  专用 DDC将有所不同，由于更换简单直接且是模块化，因而是即插即用的做法。此外，如果新建系统选择了普遍应用的开放通讯协议，例如LonWorks网络，更换DDC甚至可以选择不同品牌从而节省成本，因业主可从中选择具有价格优势的产品。
  缺乏大型设备的专用DDC的主要原因是未能深入研究不同设备组的模块划分。迈科智控UCP2484L采用的新颖的做法是根据逻辑功能分组划分模块，而不是分配给冷水机组的每套设备一台DDC。
  每台冷水机须配备相应的水泵，这些设备逻辑上关联且按一定顺序操作。将这些设备分组，称为“每套冷水机组”，意味着模块化的确是可能的。具有该特点的DDC，迈科智控的UCP2484L采用该方式而成为专用DDC，该DDC控制每套冷水机组内的所有设备，包括冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔（见图1，带相同号码的设备连接于同一DDC）。
  
  图1 冷冻水系统控制图
  此处重要的是需注意逻辑分组是垂直而非水平的。也就是说，分组跨越了不同类型设备。相同类型设备的水平分组也可达到逻辑功能分组并专用的目的。但代价是牺牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性，尽管作为工业用数字化产品这种可能性很低。设备水平分组意味着任意一个DDC失效后整个冷冻机房自动工作失效。例如，负责冷冻水泵操作的DDC失效时，所有冷水机组将无法开动，整个冷热源系统不能自动工作，故障率相当于冷冻机房所有监控冷水机组设备的DDC的总故障率。
  从图示设备垂直分组可看出，任意一台迈科智控UCP2484L或一套机组内设备（如一台冷却塔）故障不会导致整个系统自动工作失效。而只会影响某一套机组。在所有带一台以上冷水机组的建筑物内，可在冷冻机房使用一台以上的迈科智控UCP2484L。另一种控制器UCL0882L是智能的群控控制器，它协调几台UCP2484L的操作并根据冷负荷需求量决定需开动的冷水机组台数。与天气逐渐变暖而按时间表启动各冷水机组，经常导致提供过多冷量的做法相反，此种控制极大地减少能耗，因冷水机组的耗电量占整个建筑物空调系统的50%以上。该控制法在新加坡管理大学冷水机组的控制中取得了显着的节能效果，其空调风系统为变风量系统。
  该群控器DDC也能够顺序（按固定排序或运行小时）启动各冷水机组，以保证各机组磨损率基本相同，尽量减少机器故障及方便安排维护。然而，在现实中冷水机组的配置经常不会是一成不变的。这种时常存在的差别使得冷水机组专用DDC的概念变得困难。不同的情形很多，如：使用无冷却塔的风冷式机组、备用泵、二次泵及容量不同的冷水机等。以及在有些项目中，由于空间有限，冷却水泵与冷却塔一同置于屋顶、远离地下层的冷水机组等。还有的系统采用不带旁通阀的平衡管配置。
  第二幅管线图（见图2）取自实际工程配置，显示迈科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能够控制带不同容量冷水机组和二次泵的水系统（大容量机组及水泵标有字母”B”，而小容量者标有”S”，带相同号码的设备接至同一DDC）。该设计还应用了两台其它的专用DDC：迈科智控USP2484L，用于控制二次水泵组，一台控制大容量泵组，另一台控制小容量泵组。
  
  图2 应用在新加坡管理大学的冷冻水系统控制图
  即使对配置各异的冷冻水系统设计，该应用展示的灵活性也是实际和令人信服的，同时还保证了专用DDC的应用。随着当前的教育趋势集中于生物科技和信息技术，寻找具有必要的设备自控专业经验的暖通工程师已变得困难。因此，选择专用型的方式较从前更有意义。所有的智能控制策略写入DDC的固件中，让DDC处理控制并节省人力。
  可以肯定的是，冷水机组控制正逐渐走向专用DDC的方向，因其给使用者带来的种种益处及可实现的成本节省。
  新加坡迈科智控公司（Matrix Controls）
  迈科智控公司是一家专门从事楼宇自动化系统（BAS/BMS）软硬件产品的开发商和供应商。是Echelon公司及其LonWorks平台的友好合作伙伴。公司拥有多名富有LonWorks开发及暖通空调控制经验的工程师，具有快速开发LonWorks产品和为用户提供最佳暖通空调控制及其系统方案的能力。
  迈科公司的LonWorks控制器已广泛应用于综合办公大楼、大型综合性商场、酒店、度假村、图书馆、大学等建筑中。过去三年。经由系统集成商安装的迈科公司LonWorks 控制器近二万件，业务覆盖新加坡、中国大陆、中国台湾、马来西亚及中东等地。