淺談中央空調(diào)自動控制的發(fā)展

劉輝

摘 要：隨著近幾年我國經(jīng)濟飛速蓬勃的發(fā)展，能源問題成為了當今最受矚目的問題?？紤]到城市中央空調(diào)的使用很容易導致能源浪費的問題，所以在中央空調(diào)的自動控制上更加要開發(fā)出新的技術，文章就中央空調(diào)自動控制的應用背景、發(fā)展現(xiàn)狀、中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的內(nèi)容等幾個方面論述了中央空調(diào)自動控制的發(fā)展過程。

關鍵詞：中央空調(diào)；自動控制；發(fā)展現(xiàn)狀

1 中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的應用背景

“十二五”期間已經(jīng)將節(jié)能減排作為非常重要的一環(huán)?，F(xiàn)如今，空調(diào)系統(tǒng)在我們現(xiàn)代建筑中得到廣泛的應用。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一年中的大部分時間空調(diào)都不是在滿負荷工作狀態(tài)下運行的，這樣必然會導致大量的能源浪費。一般情況下，一棟大樓50%-60%的能量消耗都是來自中央空調(diào)的使用。因此，如果能夠足夠重視中央空調(diào)系統(tǒng)的選擇，并且增加節(jié)能的措施，一定能夠取得顯著的節(jié)能成效。一般從下面兩個方面來加強節(jié)能的效果：第一，改善中央空調(diào)的自動化控制發(fā)面；第二，改善中央空調(diào)的設備方面?，F(xiàn)在一般采用與電氣自動化結(jié)合的技術發(fā)展中央空調(diào)的自動化控制。

2 中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的組成部分

2.1 空氣狀態(tài)參數(shù)的檢測

傳感器、變送器和顯示器這三個部分組成了檢測系統(tǒng)。其中，檢測空氣狀態(tài)參數(shù)的主要環(huán)節(jié)是傳感器。常用的傳感器有濕度傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。對于空調(diào)控制系統(tǒng)精度影響最大的是傳感器的精度和慣性。在中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)中，只有傳感器所處的地方的空氣參數(shù)能夠得到較好的控制，要想使整個空調(diào)區(qū)內(nèi)的空調(diào)效果得到良好的控制，就必須綜合考慮傳感器的位置設置，使其達到最佳效果。

2.2 空氣狀態(tài)參數(shù)的自動調(diào)節(jié)

中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的核心部分是自動調(diào)節(jié)。一般情況下將濕度和溫度作為被調(diào)參數(shù)。調(diào)節(jié)器一般采用PID調(diào)節(jié)器或者位式調(diào)節(jié)器，有些特殊情況，也會采用分程、串接和反饋加前反饋等調(diào)節(jié)方式。在這些常規(guī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，是通過分別控制兩個被調(diào)參數(shù)來實現(xiàn)的，設計中有時候要考慮到干擾，即它們之間的耦合關系。一般通過加熱器、冷卻器還有加濕器等設備來實現(xiàn)對被調(diào)參數(shù)的自動調(diào)節(jié)。其中可以采用模擬量或者數(shù)字式儀表作為調(diào)節(jié)裝置。

2.3 空調(diào)工況的判斷及自動切換空調(diào)最優(yōu)工況

一般情況下首先要先繪制出建筑物中央空調(diào)的全年工況分區(qū)圖，這個可以需要依據(jù)季節(jié)負荷。但是由于測量精度的影響，工況分區(qū)時常會出現(xiàn)邊界重疊現(xiàn)象。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，使邊界重疊現(xiàn)象不出現(xiàn)，必須將工況轉(zhuǎn)換時間間隔控制在小于制冷機等設備允許的最短開、停時間內(nèi)。

2.4 建筑物和設備的安全保護

必須將所有設備都設置安全保護控制線路才能夠保證空調(diào)系統(tǒng)的安全運行。例如，接通加熱器必須在有風的時候。當建筑物發(fā)生火災的時候，防護裝置則會起到自動調(diào)節(jié)保護的作用。

3 中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

基于控制理論的發(fā)展，中央空調(diào)控制系統(tǒng)也得到了較好的發(fā)展?？刂萍夹g理論的發(fā)展可追溯到20世紀30年代，一般將其發(fā)展分為三個階段：第一，經(jīng)典控制理論階段。第二，現(xiàn)代控制理論階段。第三，大系統(tǒng)理論階段和智能控制理論階段?？刂萍夹g理論的發(fā)展歷程由初級到高級，由簡單到復雜。

20世紀50年代，由于計算機控制技術的迅速發(fā)展，導致了空調(diào)系統(tǒng)的控制應運而生，通過使用氣動儀表來控制系統(tǒng)化。

60年代，通過改進，將使用氣動儀表改為使用電動單元組合儀表來控制空調(diào)系統(tǒng)。

70年代，控制中央空調(diào)系統(tǒng)開始采用微型計算機進行控制，控制系統(tǒng)開始采用PID調(diào)節(jié)控制，以此來提高空調(diào)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。由于PID控制具有穩(wěn)定性高、可靠性高、簡單易于實現(xiàn)等優(yōu)點，所以被廣泛應用于中央控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中。

80年代以前，控制系統(tǒng)的作用主要是控制中央空調(diào)的開始和停止，因為沒有溫度的控制，所以實際運行中由于負荷變化劇烈，導致房間溫度也是忽高忽低的，不易穩(wěn)定，造成了很大的能源浪費。80年代初期，美國建設了第一棟利用集散式控制系統(tǒng)的大樓，這就標志了智能建筑的開始。

90年代，基于信息通訊技術、圖形顯示技術等的發(fā)展，開始采用溫度控制器對房間溫度進行控制，達到了舒適、高效、節(jié)能的效果。

現(xiàn)如今，隨著智能建筑的迅猛發(fā)展，中國的樓宇中央空調(diào)自動化控制技術也得到了非常迅速的發(fā)展。中央空調(diào)系統(tǒng)自動控制最最重要的任務就是滿足節(jié)能和安全生產(chǎn)的要求下，自動控制調(diào)節(jié)中央空調(diào)設備的實際輸出量，使其適應實際負荷，滿足人們在生活和工作中對各空氣參數(shù)的要求。下面就基于PLC控制系統(tǒng)的中央空調(diào)做一個簡單的介紹。

如今，中央空調(diào)多采用PLC自動控制系統(tǒng)化去取代比較傳統(tǒng)的電氣電路控制系統(tǒng)。首先我們了解下智能化交流變頻中央空調(diào)系統(tǒng)化的基本構(gòu)成，它是由制冷系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、供風系統(tǒng)這幾部分組成?；赑LC自動控制系統(tǒng)的中央空調(diào)的核心就是PLC控制。當PLC自動控制系統(tǒng)輸出制冷參數(shù)制冷指令的時候就能夠控制冷卻水泵，并且調(diào)節(jié)冷卻水泵和冷卻塔的閥門調(diào)節(jié)，控制其啟停。當PLC自動控制系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)頻信號的時候，就能夠監(jiān)督并控制中央空調(diào)系統(tǒng)的開啟和關閉。

基于PLC自動控制系統(tǒng)的中央空調(diào)是如何控制室內(nèi)的溫度在合適范圍內(nèi)呢？當室內(nèi)溫度越高時，那么室內(nèi)外溫差就會越大，那么溫差就會通過傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號與PLC設定的額定參數(shù)比較得出的差值也會越大，因此PLC控制調(diào)節(jié)變頻器的速率就會越快，系統(tǒng)的工作負荷就會越大，冷卻水泵的循環(huán)水流速和流量都會相應增大，這樣就導致熱交換的速度增快，也就使得室內(nèi)溫度相應降低到合適范圍內(nèi)。反之，當室內(nèi)溫度越低時，反饋的溫差就越小，那么與PLC設定的額定值的差值也越小，PLC控制就會調(diào)節(jié)變頻器的速率變小，系統(tǒng)的工作負荷就會變小，冷卻水的循環(huán)流速和流量就會減小，那么就會減慢熱交換的速率，那么室內(nèi)的溫度就會升高到合適范圍內(nèi)。以上就是PLC自動控制系統(tǒng)的簡單工作原理。

PLC控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點是，它編程比較簡單，并且指令多樣化、功能性強，具有較高的性價比。除此之外，PLC控制系統(tǒng)的硬件配套實施也比較齊全，安裝使用起來都比較方便，并且出現(xiàn)故障時，調(diào)試維護也比較簡單。最重要的是，它的體積較小，能耗很低。所以PLC自動控制系統(tǒng)在中央空調(diào)領域得到廣泛的應用。

4 結(jié)束語

綜上所述，中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)通過不斷的發(fā)展，已經(jīng)越來越完善。并且根據(jù)當今對節(jié)能減排的要求，中央空調(diào)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計時已經(jīng)將節(jié)能作為一項主要的指標。隨著人們對于空氣質(zhì)量的要求和節(jié)能的重視程度越來越高，一項專門研究中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的技術將會迅速發(fā)展，造福人類。

參考文獻

[1]薛殿化.空氣調(diào)節(jié)[M].北京：清華大學出版社，1991.

[2]諸靜.模糊控制理論與系統(tǒng)原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]楊芳.智能化中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)[J].河南科技，2001.