我國暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展

吳瓊

摘 要：隨著經(jīng)濟與科技的高速發(fā)展，越來越多的人重視高品質(zhì)的生活，暖通空調(diào)逐漸成為了建筑中的必要系統(tǒng)，因此對暖通空調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化課題的研究有著重要意義。本文分析了自動控制理論在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展過程及現(xiàn)狀，提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，有效合理地降低能源的消耗，并切實提高暖通空調(diào)對于生活的改善作用。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；自動控制；HVAC系統(tǒng)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行過程中，其各類參數(shù)往往具有非線性和時變性等的特點，因此經(jīng)典控制算法難以有效地控制其進行合理的輸出。因此，本文分析了控制理論與暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展過程，提出了一套針對暖通空調(diào)的解耦控制系統(tǒng)來優(yōu)化現(xiàn)有的控制方案，在實際使用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)變化量的實時計算，保證輸出的均勻性。

1 我國暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展過程

1.1 暖通空調(diào)集中啟停系統(tǒng)

該系統(tǒng)是將電源系統(tǒng)的控制開關(guān)、繼電器和電路系統(tǒng)結(jié)合于同一系統(tǒng)之中，實現(xiàn)設(shè)備的遠距離控制功能。同時在系統(tǒng)中設(shè)計有相應(yīng)的指示燈以顯示設(shè)備的工作狀態(tài)。這種系統(tǒng)并不具備自動控制系統(tǒng)的特點，因此只是人工控制的方式優(yōu)化而已。

1.2 暖通空調(diào)模擬儀表控制系統(tǒng)

在近20年的暖通空調(diào)發(fā)展過程中，模擬儀表控制系統(tǒng)是大多數(shù)設(shè)備的控制核心。其通過結(jié)合傳感器、微處理器（Microcontroller Unit）與執(zhí)行器的方式，對建筑環(huán)境溫度進行實時監(jiān)測，反饋控制暖通空調(diào)的工作狀態(tài)，將環(huán)境溫度保持在設(shè)定溫度范圍之內(nèi)。

1.3 暖通空調(diào)直接數(shù)字式控制系統(tǒng)

基于電子技術(shù)與集成電路的發(fā)展成果，暖通空調(diào)系統(tǒng)全面采用直接數(shù)字控制器（DirectDigitalControl），在DDC控制器中由于CPU的運算速度極快，因此其可以在短時間內(nèi)進行大量計算，分析出最優(yōu)解。同時配合其可以多路控制的優(yōu)點，同時檢測多種建筑環(huán)境參數(shù)，在平衡各種因素的情況下，控制暖通空調(diào)輸出合適量。

1.4 暖通空調(diào)集散型控制系統(tǒng)

集散型控制系統(tǒng)（Tota1 Distributed System）與以前傳統(tǒng)的電子控制算法相比較，將各種執(zhí)行器分散化，同時管理單元集中化是其獨特的結(jié)構(gòu)。它是由中央站、分站、現(xiàn)場傳感器與執(zhí)行器3個基本層次組成。中央站實現(xiàn)集中監(jiān)控和管理功能，如集中監(jiān)視、集中啟停控制、集中參數(shù)修改、報警及記錄處理等。

2 我國暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

直接控制系統(tǒng)與間接控制系統(tǒng)是組成暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，我們在日常生活中使用到的主要功能是由間接系統(tǒng)負責的。通過多種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合方式，形成的間接系統(tǒng)具有以下4個特點：

（1）因為使用系統(tǒng)的用戶相對都是獨立的個體，而暖通空調(diào)的輸出方式較為統(tǒng)一。基于這一特點，暖通空調(diào)控制系統(tǒng)需具有一定強度的連接能力，同時其耦合能力也需要符合一定的條件。

（2）由于原先建筑環(huán)境具有一定溫度狀態(tài)的慣性，因此當暖通空調(diào)設(shè)備在進行冷、熱氣量的傳輸過程中存在相應(yīng)的延遲現(xiàn)象，在實時監(jiān)測系統(tǒng)之中尤為明顯，因此對于這一現(xiàn)象的分析處理應(yīng)當提前配置于自動控制系統(tǒng)之中，以免增加中央處理器的誤判現(xiàn)象產(chǎn)生。

（3）在實際的使用過程中，由于系統(tǒng)內(nèi)接與外界存在一定的壓力差值，因此在自動檢測的過程中相應(yīng)參數(shù)會具有時變性的特點存在，若沒有相應(yīng)算法去輔助這一參數(shù)的計算，會使得整體系統(tǒng)溫度控制不準確，甚至失去控制。

（4）由于暖通空調(diào)設(shè)備的散熱裝置并不符合線性變化特征，同時外界有許多的干擾因素會影響其工作參數(shù)，因此暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)的線性特征相對較弱。

3 我國暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 市場需求對于暖通空調(diào)發(fā)展的促進作用

暖通空調(diào)設(shè)備作為人們?nèi)粘Ｉ钍褂玫南到y(tǒng)之一，其對于能源的損耗是極大的。而在如今這樣一個以“綠色、節(jié)能”為生活態(tài)度的大環(huán)境之下，降低能耗成為暖通空調(diào)設(shè)備發(fā)展的首要課題。因此，對于企業(yè)的發(fā)展來說，應(yīng)當更多地將企業(yè)資源投注于減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能源損耗的開發(fā)之上。另一方面，改進暖通空調(diào)的能量來源，盡可能地利用綠色能源或是可再生能源，這樣也可以有效減少對于一次性能源的消耗，起到保護環(huán)境，節(jié)能減排的目的。

3.2 優(yōu)化暖通空調(diào)控制系統(tǒng)

自動控制理論與實際使用方面的課題，在近些年始終受到行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。相對復雜的控制系統(tǒng)，其通用性也相對要好，有利于整體系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化。但相對簡單的控制系統(tǒng)也具有其鮮明的特點，其開發(fā)難度低與靈活度高的特點也受到眾多開發(fā)者的青睞。經(jīng)過長期對行業(yè)發(fā)展趨勢的分析與研究，實驗結(jié)果表明現(xiàn)今大多數(shù)的知名企業(yè)都針對暖通控制系統(tǒng)的自動控制方案重點關(guān)注與研發(fā)。而相對實力較弱的承包商則采用通用性強的控制方案，通過整體優(yōu)化的方式來實現(xiàn)節(jié)能減排。在未來的發(fā)展中，應(yīng)當結(jié)合兩種自動控制系統(tǒng)，彌補各自的不足。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，暖通空調(diào)被大量應(yīng)用于居民建筑之中。但在實際的設(shè)計過程中，源于自動控制的理論分析由于提出時間較短，相對其他經(jīng)典理論來說尚不成熟，在某些方面存在一些問題需要優(yōu)化，也在一定程度上影響了暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展速度。這也對我們在日常的工作中提出了更高的要求，應(yīng)當逐步改善以前存在的問題，并且不斷優(yōu)化暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)，推動暖通空調(diào)系統(tǒng)的快速發(fā)展。

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（作者單位：廣東美的暖通設(shè)備有限公司）