空調(diào)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)

郭莉鈺

（吉林大學(xué)珠海學(xué)院 廣東珠海 519041）

空調(diào)閉環(huán)自動控制系統(tǒng)

郭莉鈺

（吉林大學(xué)珠海學(xué)院 廣東珠海 519041）

分析空調(diào)的控制原理，提出一種空調(diào)閉環(huán)自動控制方式，指導(dǎo)安裝維修及正確使用。

空氣調(diào)節(jié)器；空調(diào)；閉環(huán)控制；控制系統(tǒng)

1 引言

由于溫室效應(yīng)，全球溫度逐年上升，空調(diào)已走進(jìn)千家百戶，成為人們生活工作的必需品，市場不斷擴(kuò)大，特別是夏天銷售異常火爆，大部分人對于空調(diào)的了解可能只停留在如何使用上，而對其內(nèi)部工作原理并不是太了解，隨著空調(diào)的廣泛應(yīng)用，為加深人們對于空調(diào)的進(jìn)一步深化了解，指導(dǎo)正確使用及安裝維修，我們特別找出一款知名品牌的空調(diào)，對其內(nèi)部的控制方式做深入的剖析，組合自動控制理論，對其控制系統(tǒng)做一個全面的介紹，提出一種自動控制邏輯供設(shè)計開發(fā)使用。

2 正文

2.1 空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

空調(diào)系統(tǒng)包括內(nèi)風(fēng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、外風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、換向閥、控制器、電加熱管、毛細(xì)管（澎脹閥）、制冷劑、冷凝器、蒸發(fā)器等。

2.2 制冷原理

空調(diào)器通電后，制冷系統(tǒng)內(nèi)制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時外風(fēng)機(jī)吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過膨脹閥噴入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍的熱量。同時內(nèi)風(fēng)機(jī)使空氣不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的翅片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內(nèi)。如此室內(nèi)空氣不斷循環(huán)流動，達(dá)到降低溫度的目的。（圖1）

2.3 PID控制框圖

自控系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示。

基于對于空調(diào)系統(tǒng)的分析，我們的控制對象為環(huán)境溫度，變送器采用感溫包，感溫包內(nèi)部有熱敏電阻，隨著溫度的變化，阻值也發(fā)生變化，執(zhí)行器為壓縮機(jī)、內(nèi)外風(fēng)機(jī)、步進(jìn)電壓、換向閥、電加熱等功率器件。系統(tǒng)的過渡過程采取衰減振蕩過程，使用定頻壓縮機(jī)，采取繼續(xù)雙位控制，使環(huán)境溫度不斷在向設(shè)定溫度靠近。設(shè)計了如圖3所示空調(diào)閉環(huán)的控制系統(tǒng)。

2.4 控制邏輯

控制系統(tǒng)運行模式包括：制冷、除濕、制熱、自動、送風(fēng)。

T環(huán)：室內(nèi)溫度溫度；

T設(shè)：用戶設(shè)定溫度；

T管：銅管內(nèi)部溫度。

（1）制冷運行的工作條件及過程

a.當(dāng)T環(huán)≥T設(shè)+1℃時，為制冷運行，此時壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)運行、內(nèi)風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速運行；

b.當(dāng)T環(huán)≤T設(shè)-1℃時，進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，此時壓縮機(jī)停、外風(fēng)機(jī)延時15 秒停，內(nèi)風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速運行；

c.當(dāng)T設(shè)-1℃＜T環(huán)＜T設(shè)+1℃時，保持前面運行狀態(tài)。

此模式下，換向閥不得電，溫度設(shè)定范圍為16～30℃。

圖1 制冷原理

防凍結(jié)保護(hù)：當(dāng)壓縮機(jī)連續(xù)運行了6分鐘后，且連續(xù)3分鐘檢測到T管≤0℃，則壓縮機(jī)停、外風(fēng)機(jī)延時15 秒停止運行，內(nèi)風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速運行，當(dāng)3分鐘延時后，且T管≥10℃時恢復(fù)原狀態(tài)運行。

壓縮機(jī)保護(hù)：上電以后，壓縮機(jī)無論在何種情況下，兩次啟動的時間間隔不少于3分鐘，第一次加電時，壓縮機(jī)無3分鐘延時；壓縮機(jī)一旦啟動，在6分鐘內(nèi)不隨室溫變化而停機(jī)。

（2）除濕運行的工作條件及過程

a.當(dāng)T環(huán)＞T設(shè)+2℃時，進(jìn)入制冷運行，內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速可調(diào)；

b.當(dāng)T設(shè)-2℃≤T環(huán)≤T設(shè)+2℃時，進(jìn)入除濕運行，此時內(nèi)風(fēng)機(jī)低速運行，壓縮機(jī)及外風(fēng)機(jī)開6分鐘后，壓縮機(jī)停、外風(fēng)機(jī)延時15秒停，30秒后內(nèi)風(fēng)機(jī)停，3分半鐘后壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)開，內(nèi)風(fēng)機(jī)低速運行，除濕過程按以上循環(huán)運行。

c.當(dāng)T環(huán)＜T設(shè)-2℃時，壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)及內(nèi)風(fēng)機(jī)停止運行。

此模式下，換向閥不得電，溫度設(shè)定范圍為16～30℃。

防凍結(jié)保護(hù)：壓縮機(jī)運行3分鐘，且連續(xù)3分鐘檢測到T管≤0℃時，則壓縮機(jī)停、外風(fēng)機(jī)延時15 秒停，內(nèi)風(fēng)機(jī)按低風(fēng)速運行，滿足制冷除濕時，則內(nèi)風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速運行；當(dāng)3分鐘延時后，且T管≥10℃時，恢復(fù)原狀態(tài)運行。

（3）制熱運行的工作條件及過程

a.當(dāng)T環(huán)≤T設(shè)+2℃時，進(jìn)入制熱運行，此時換向閥、壓縮機(jī)、外風(fēng)機(jī)同時投入運行，內(nèi)風(fēng)機(jī)按防冷風(fēng)條件運行；

圖2 自控系統(tǒng)構(gòu)成

圖3 空調(diào)閉環(huán)控制系統(tǒng)

b.當(dāng)T環(huán)≥T設(shè)+4℃時，壓縮機(jī)停、外風(fēng)機(jī)延時15 秒停，換向閥仍一直得電，內(nèi)風(fēng)機(jī)按吹余熱條件運行；

c.當(dāng)T設(shè)+2℃＜T環(huán)＜T設(shè)+4℃時，保持前面的運行狀態(tài)。

該模式下，溫度設(shè)定范圍為16～30℃；

防高溫：制熱運行時，當(dāng)檢測到T管≥58℃時，外風(fēng)機(jī)停止運行；（在外風(fēng)機(jī)停止的這時間里不檢測化霜溫度）。當(dāng)T管≤52℃時，外風(fēng)機(jī)恢復(fù)運行。

吹余熱：當(dāng)制熱停機(jī)溫度達(dá)到后，壓縮機(jī)停，外風(fēng)機(jī)延時15秒停，內(nèi)風(fēng)機(jī)按設(shè)定風(fēng)速吹60s，吹余熱狀態(tài)時不檢測管溫溫度。

（4）壓縮機(jī)保護(hù)同制冷模式

消噪保護(hù)：當(dāng)用“運轉(zhuǎn)/停止”關(guān)機(jī)時，換向閥延時兩分鐘關(guān)；或模式轉(zhuǎn)換時延時兩分鐘。

a.T環(huán)≥26℃時，按制冷模式運行，T設(shè)=25℃。

b.當(dāng)T環(huán)≤22℃時，當(dāng)為冷暖控制器時按制熱模式運行，T設(shè)=20℃；當(dāng)為單冷控制器時按送風(fēng)模式運行，T設(shè)=25℃。

c.當(dāng)22℃＜T環(huán)＜26℃時，保持原運行狀態(tài)；但若為第一次上電或遙控轉(zhuǎn)自動模式，則按送風(fēng)模式運行。

（5）其他控制

掃風(fēng)角度控制：

上電復(fù)位，開196°關(guān)72°；制冷不掃風(fēng)，122°制冷掃風(fēng)，85°～122°；制熱不掃風(fēng)，95°；制熱掃風(fēng)，72°～122°。

蜂鳴器：控制器加電時或接收到遙控器發(fā)來的信號時，蜂鳴器叫一聲。

3 結(jié)語

通過對閉環(huán)自動控制系統(tǒng)的分析及空調(diào)原理的分析，提出一種基于閉環(huán)自動控制的控制邏輯，有利于提高人們在使用空調(diào)及維修中的針對性，并增進(jìn)大家對于空調(diào)內(nèi)部控制的了解，指導(dǎo)空調(diào)的設(shè)計開發(fā)。

[1] 杜存臣主編，林慧珠主審． 制冷與空調(diào)裝置自動控制技術(shù)． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007．7

Automatic control system of air conditioner loop

GUO Liyu
（Zhuhai college of Jilin university Zhuhai 519041）

Analysis of the control principle of the air conditioner, proposed a closed loop automatic control mode of air conditioning, installation guide repair and correct use.

Air conditioner； Air-conditioning； Closed loop control； Control system