干货分享:深度解析 LoRa 无线技术在医院中央空调末端节能控制中的应用

　 2020-03-26

随着绿色发展理念不断深入人心，节约型医院的概念也日渐普及，中央空调在医院建筑中的广泛应用为医院提供更舒适的医疗环境的同时，也带来了巨大的能源消耗，大大增加了医院的运营成本。据调查，目前不少医院的中央空调能耗几乎占据了总能耗的 50% 以上，所以中央空调的节能改造无疑是保证医院节能工作有效开展的一项重要举措。

目前行业内针对中央空调的节能改造大多集中在空调主机房，主要对空调主机、冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔等设备进行节能改造以及设置对应的节能控制系统。而中央空调系统末端设备分布较广，仅风机盘管温控器联网通讯布线施工就比较困难，但是在中央空调的节能改造中往往不会着重考虑该部分的节能控制设计。

随着物联网无线技术的大力发展，LoRa （Long Range，简称 LoRa）无线技术在医院空调末端节能控制中的应用无疑可提供更适合医院建筑的空调末端节能优化控制方案，为医院的节能工作添砖加瓦。

LoRa 无线中央空调末端控制设备

2013年 8 月，Semtech 公司向业界发布了一种新型的基于 1GHz 以下的超长距低功耗数据传输技术的芯片，其接收灵敏度达到了惊人的 -148dBm，确保了网络连接的可靠性。LoRa 主要在全球免费频段运行（即非授权频段），包括 433、868、915 MHz 等。该技术具有极强的穿透及绕射能力，且不会干扰其 它设备通讯，从而极大地提升了信号传输距离，无障碍传输距离可达 10km 以上，建筑内信号可覆盖上、下 5 层。同时，LoRa 无线技术具有容错机制，提升 了信号传输的可靠性及抗干扰能力。LoRa 无线通讯模块的路由功能可以在极端不利的情况下为 LoRa 节点设备提供数据上传、下达的通道。因此，LoRa 无线技术非常适合于作为中央空调末端风机盘管控制器的无线通讯组网技术。

基于 LoRa 技术构建的中央空调无线温控面板， 如图 1 所示。该面板除内置 LoRa 无线通讯模块外，还构建了功能强大的核心软件，主要通过控制风机和阀门来达到调节室温的目的，具备制冷、制热及通风三种模式；可设置定时开关机，可一键进入经济模式，可远程锁定按键不让用户随意设置；还具备高中低累计计时功能，为计费提供依据。另外该无线温控面板的安装十分便捷，可直接取代原始风机盘管末端控制面板，安装于原始控制面板 86 底盒上，无须额外增设线缆、辅材等。

当然，该无线温控面板仅是风机盘管末端的控制器，还须和 LoRa 网关（图 2）通过 LoRa 无线自组织网络通讯来构建完整的通讯网络，与集控软件进行数据交换，最终在集控界面实现对任何一台风机盘管末端的远程控制或统一控制，方便管理。

LoRa 无线技术在医院中央空调末端节能控制中的实际应用

在医院建筑中可对各公共区域的风机盘管末端进行统一管理与设置，须结合实际项目情况进行网关点位设置。图 3 为某医院建筑的风机盘管末端节能控制优化系统的整体架构。LoRa 无线温控器网络由若干 LoRa 网关与无线温控面板组成，同一网络下，考虑到网关的信道总数为 40 个，为防止干扰，在该医院设置点位时，单个建筑或距离较近建筑网关组网个数均小于 40 个。

最终实现了该医院公共区域的中央空调末端全局温度监视与管理，主要功能包括——

可远程调节温度：限制室内温度设定值范围，锁定统一运行温度，一键设定节能温度或开机即可运行节能温度；

可远程启停控制与优化控制：定时启停、远程锁闭禁用、远程水阀通断控制等。

LoRa 无线技术在该医院中央空调末端节能优化控制中的应用，解决了空调末端节能改造中敷设通讯线缆的难题，减少了一次性改造成本；通过控制系统的持续运行，有效减少了末端系统、冷水机组、循环系统的能耗；降低了系统运维成本，延长了设备使用年限；为动态变流量空调节能优化控制系统运行创造了更好的外部条件。

图文选自本刊2020年1期

作者：徐阳  张凤鸣/南京天溯自动化控制系统有限公司