摘要： 随着房地产业的迅速开发，加剧了我国的能源的危机，在节能降耗的全球大趋势之下，开发商、设计工作者对现开发的项目越来越注重低碳、节能、环保等绿色建筑的开发。但是我国10-20年前开发的一些商业项目，受当时的经济、技术、节能意识等因素，建筑设备的自动化控制程度不高，较多的设备因老化的原因，自控系统早已瘫痪，耗费能源相对严重。本文介绍利用单片机技术对设置较早的AHU（Air Handle Unit空调柜机）系统进行了节能技术改造。
关键词：节能、技术改造、AHU
一、引言
随着社会经济和科学技术的不断发展，楼宇的自动化系统得到了广泛运用。目前，该类进口产品占据国内主要市场。由于设备运营、维护、特别是系统的更新换代成本非常高，直接影响企业的经济效益。我司管理一项目是深圳开发较早的智能化大厦。楼宇自动化采用了西门子楼宇科技（兰吉尔.驷法）公司的System 600系统。大厦内近百台AHU(空调柜机)分别由该系统单元控制器（Unitary Controller 简称UC）进行智能控制。该产品投放市场比较早，目前主要配件停产，设备处于手动状态，运行成本剧增。更换新系统需投入数百万，影响了物业企业的正常运行。
鉴于此，我们使用单片机技术设计一套控制系统，替代西门子楼宇科技UC，实现对AHU（空调柜机）的智能控制，该技术改造减少更新投资成本、降低运行费用、提高建筑空气环境质量。
二、基于单片机控制的AHU节能技术改造
2.1AHU的结构组成和控制要求
2.1.1AHU的结构：
AHU主要设备有：温度传感器、调节水阀、阀门执行器、新风口/回风口调节风阀及相应的阀门执行器等。(如图2-1)
2.1.2主要控制要求：
出风口和回风口风阀的设置量的控制
AHU风扇马达的开关控制
送风口新风的恒温控制
AHU的远程监控
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图2-1 AHU的结构图
2.2AHU现场单元控制器的设计：
现场单元控制器是AHU智能控制的和核心。为了能与系统内多台机器的通讯，它首先要完成本机地址的编码；开机、关机的控制；温度的设置；送风口温度的采样；设置温度与测量温度数字量的运算；以及风机马达、伺服水阀执行器的控制；为了方便观察，使用数码管对设置温度与测量温度进行显示。其控制流程如图2-2。
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图2-2 现场控制器控制流程
2.2.1单元控制器的电路设计：
系统硬件的核心元件选用美国ATMEL公司生产的AT89C51/LV51单片机；温度传感器采用单线式数字温度传感器DS18B20；通讯主芯片采用了美国MAXIM公司的MAX1480B IC。控制电路如附页1。
2.2.2单元控制器的软件设计：
软件配合硬件是完成AHU现场智能控制的关键 。主程序完成地址的编码；初始温度设置；地址的查询；风机马达的开/关控制；温度的采样；送风口温度的设定；测量/设定温度的显示； 采样数值与设置值的比较、运算；阀门执行器控制信号的输出；以及与监控中心主机的通讯等等。
2.3远程中心控制器设计
远程控制主机主要完成对各现场控制单元进行远程温度监视、开机/关机控制、以及风口温度的设置。
2.3.1中心控制器的硬件设计：
远程中央控制器相对于单元控制器电路可分为四个部分：数码管显示电路；键盘电路；通讯电路和单片机电路。他与各个现场单元控制器能进行远程通讯，能对各个AHU（空调柜机）的运行状态、运行参数进行远程监控。中心控制器电路如附页2。
2.3.2中心控制器的软件设计：
中央控制器软件主要完成与各分机的通讯，地址、温度的显示以及开/关机、设定温度的设置。（其控制流程如图2-3）
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图2-3 中心控制器软件主程序流程图
2.4系统的调试
2.4.1硬件的调试：
电路正确焊接、通电后，首先进行硬件的调试：利用仿真器分别对中心主机和单元控制器的电路进行测试，并仿真运行；对单元控制器DAC0832参考电压调整；对输出的控制电压控制在DC:0～10V等。
2.4.2软件的调试、固化：
AT89C51单片机软件使用编译器进行程序汇编，仿真器进行软件调试并使用单片机固化器进行硬件的固化。
2.5设计、调试注意点：
运算放大器在放大过程中，易造成过程干扰，使显示送风口温度时不稳定（温度显示漂移）。因此，在运放输出端须增加阻容高频吸收电路；DS18B20数字转换时间较长，所以在时序程序中要检测各按钮状况；本电路阀门执行器的运行时间为35S, 为确保输出指令与阀门执行器步调一致，中断子程序需进行软件延时；调试最大的难点是通讯干扰及通讯引起的死机，所以在软件设计要采取相应的技术措施。
三、结论：
本系统采用单片机技术，在原有控制器、调节阀、阀门执行器不改动的情况下，实现了对AHU的智能控制与远程管理。该设备体积小、功耗低、抗干扰能力强的，经运行测试稳定、可靠。
该系统具有良好的性价比，单台成本不足千元，远远低于成品UC的单台数万元的建设费用；其次，本系统通过自动对冷冻水阀调节，实现对AHU柜式空调机组出风温度的恒温控制，从运行检测的数据，使用本系统可以降低17.6%左右的空调运行能耗费用；第三，本系统可以进行远程监视和控制，减少人力运行管理成本；第四，改造后的系统供冷区的温度可以恒温供应，提供了舒适度，增加了项目的商业价值。
四、结束语：
该系统虽然具有良好的单机运行及远程监控的能力，但是由于通讯芯片MAX1480B特性，主机仅能带有31个现场控制器，不能满足大型系统的需求。但是可以考虑通过增加中继器等方式，来扩大系统的容量。
参考文献：
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