自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊燁峰

摘 要：本文主要從中央空調(diào)自動(dòng)化控制的作用及特點(diǎn)、中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要組成部分工作特點(diǎn)以及自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的改造應(yīng)用實(shí)例等三個(gè)方面，分析自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望對(duì)人們認(rèn)識(shí)中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)有一定幫助。

關(guān)鍵詞：空調(diào)；自動(dòng)控制；中央空調(diào)系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）10-0057-02

隨著社會(huì)發(fā)展和科技的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用變得越發(fā)普遍，應(yīng)用的范圍也逐漸拓展，不僅僅局限于商場(chǎng)和工廠，很多家庭也安裝了中央空調(diào)。相較于普通空調(diào)設(shè)備而言，中央空調(diào)的組成部分更加復(fù)雜，眾多子部件、系統(tǒng)共同作用，才能保障中央空調(diào)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且中央空調(diào)具有環(huán)保節(jié)能的特性，運(yùn)行安全系數(shù)也高出傳統(tǒng)空調(diào)很多。自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是通過PID自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，初代的中央空調(diào)設(shè)備通常是使用繼電器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的，但繼電器組成十分復(fù)雜，且運(yùn)行過程中會(huì)消耗大量的電能，而且繼電器運(yùn)行的穩(wěn)定性較差，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種意外狀況，影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的正常有效運(yùn)行。伴隨著智能化控制時(shí)代的到來，繼電器逐漸被取代，中央空調(diào)使用直接數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，雖然直接數(shù)字控制器彌補(bǔ)了繼電器能耗較大的短板，但這種數(shù)字化的控制器極易受到外界條件的干擾，且結(jié)構(gòu)具有較大的局限性，隨著PID智能控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，逐漸被市場(chǎng)所淘汰。

1 中央空調(diào)自動(dòng)化控制作用及特點(diǎn)

中央空調(diào)自動(dòng)化控制的作用主要體現(xiàn)在通過空調(diào)自身配置的傳感器接受需要調(diào)控空間相應(yīng)的溫度、濕度和風(fēng)速等信號(hào)，并將接受到的信號(hào)傳遞到調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器能夠智能化地完成信號(hào)的識(shí)別和對(duì)比工作，通過和事先設(shè)定好的數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)差異識(shí)別，如果出現(xiàn)差異，再由調(diào)節(jié)器發(fā)出相應(yīng)的指令到執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能的智能化，達(dá)到智能控制既定空間的溫度、濕度和風(fēng)速的目的。所以當(dāng)在自動(dòng)化中央空調(diào)控制下的空間出現(xiàn)外部影響因子改變時(shí)，都能得到及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣指標(biāo)的控制，保障空氣質(zhì)量。自動(dòng)化中央空調(diào)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別是能效管理、管理角度和能源。就能效管理方面而言，自動(dòng)化控制的中央空調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等系統(tǒng)的相互融合，使既定空間能夠在一個(gè)相對(duì)系統(tǒng)的管理體系之下運(yùn)行，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性；從管理角度而言，相對(duì)于其他溫控設(shè)備，智能化的中央空調(diào)能夠在一定程度上有效降低運(yùn)行的人力、物力和財(cái)力成本，具有高效性和經(jīng)濟(jì)性；就能源方面而言，中央空調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)，能有效減少能源浪費(fèi)。

一般來說，中央空調(diào)自動(dòng)化控制的特點(diǎn)可以從五個(gè)方面體現(xiàn)，分別是中央空調(diào)的運(yùn)行容易受到外界因素的影響、溫度和濕度作為兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的因素對(duì)中央空調(diào)運(yùn)行的影響、溫度和濕度以及空氣品質(zhì)的調(diào)節(jié)、多工況下運(yùn)行及轉(zhuǎn)換控制和中央空調(diào)對(duì)既定空間控制的整體性等。

2 中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分

中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)是由多個(gè)子部件組成，其中包括檢測(cè)傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、加熱器、加濕器、防護(hù)裝置、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)相關(guān)裝置、冷凍主機(jī)以及冷卻塔等設(shè)施，這些部件組合到一起相互協(xié)調(diào)工作，使中央空調(diào)得以在各種不同工況下自動(dòng)化運(yùn)行（圖1）。

2.1 空氣狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)傳感器

中央空調(diào)的檢測(cè)系統(tǒng)是由傳感器、變送器和顯示器等三個(gè)部分組成。其中最為重要的子部件是對(duì)中央空調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)劑精度有直接影響的檢測(cè)傳感器，中央空調(diào)都配備的檢測(cè)傳感器有溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器和壓力傳感器，能夠識(shí)別一定范圍內(nèi)空氣的溫度、濕度、風(fēng)速以及壓力等信息。中央空調(diào)對(duì)既定空間的智能化調(diào)節(jié)的基本判斷依據(jù)是傳感器采集傳遞的信息，而檢測(cè)傳感器的布置位置又決定了其所采集的信息，所以一般情況下，布置有檢測(cè)傳感器的地方空氣參數(shù)都能得到較好的控制。要想讓中央空調(diào)調(diào)控空間的空氣質(zhì)量得到良好的控制效果，就必須綜合考慮檢測(cè)傳感器布置的位置，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)節(jié)。

2.2 空氣狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)

空氣狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)是中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)智能化的核心部分。智能化控制是中央空調(diào)最主要的作用，與傳統(tǒng)空調(diào)相比較，中央空調(diào)的調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量具有穩(wěn)定性、高效性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)。中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)多個(gè)子部件同時(shí)參加工作，整體運(yùn)行具有系統(tǒng)性，運(yùn)行的安全穩(wěn)定性能夠得以保障；中央空調(diào)運(yùn)行具有實(shí)時(shí)性，能夠及時(shí)對(duì)外部環(huán)境變化發(fā)出相應(yīng)的變更指令，保障空氣質(zhì)量，提高運(yùn)行效率；中央空調(diào)通過對(duì)既定空間進(jìn)行及時(shí)合理的調(diào)控，在保障空氣質(zhì)量的同時(shí)還有效降低了對(duì)能源的浪費(fèi)，提高了中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)效益?？諝鉅顟B(tài)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)主要是通過控制既定空間中溫度和濕度來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)調(diào)節(jié)一般是通過PID調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)，PID調(diào)節(jié)控制是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)過程控制的主要發(fā)展方向，其通過將PID控制時(shí)具有良好穩(wěn)定性和適應(yīng)性與人為有效經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量控制，具體體現(xiàn)在PID能夠智能實(shí)現(xiàn)模式控制和參數(shù)修正，而模式和參數(shù)的設(shè)定都是依托在人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的判定和修正。在自動(dòng)化中央空調(diào)調(diào)節(jié)過程中，作為主要調(diào)節(jié)因素的是溫度和濕度，其調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)是相對(duì)獨(dú)立的，當(dāng)然在設(shè)計(jì)過程中必須考慮到溫度和濕度的耦合關(guān)系。

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

空調(diào)工況的判斷依據(jù)基于我們事先對(duì)既定調(diào)控空間全年工況分區(qū)圖的繪制，主要要考慮季節(jié)負(fù)荷影響。但中央空調(diào)在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)對(duì)邊界重疊現(xiàn)象辨識(shí)度差等狀況，這種狀況的產(chǎn)生主要源于檢測(cè)傳感器布置位置以及檢測(cè)傳感機(jī)自身測(cè)量精度。為了避免這種意外情況的發(fā)生，保證中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效性和經(jīng)濟(jì)性，必須將工況轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔控制在小于制冷機(jī)等設(shè)備允許的最短開＼停時(shí)間內(nèi)。

2.4 建筑物和設(shè)備的安全保護(hù)

自動(dòng)化的中央空調(diào)包含眾多子部件，每一個(gè)部件都為空調(diào)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)狀況都會(huì)在一定程度上影響空調(diào)的正常運(yùn)行，核心部件如果出現(xiàn)故障，不僅會(huì)中斷空調(diào)的有效運(yùn)行，甚至?xí)：φ麄€(gè)系統(tǒng)安全，造成嚴(yán)重事故。因此，中央空調(diào)所有的子部件設(shè)備都必須配備能夠保障其安全運(yùn)行的控制線路，維持其穩(wěn)定有效運(yùn)行。舉個(gè)簡(jiǎn)單的案例，只有在有風(fēng)的工況下才能完成加熱器接通工作；有必要的防護(hù)裝置能夠在建筑物發(fā)生火災(zāi)工況下發(fā)揮自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)作用，保障建筑物和設(shè)備的安全。

3 自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的改造與思考

自動(dòng)控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的改造一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟，即了解被改造對(duì)象的概況、針對(duì)具體情況設(shè)計(jì)改造方案、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化硬件設(shè)備的連接工作，最后是相應(yīng)監(jiān)控軟件的安裝環(huán)節(jié)。改裝后的中央空調(diào)能夠有效減小空調(diào)系統(tǒng)日常管理人員工作量和費(fèi)用的支出，運(yùn)行過程平穩(wěn)高效節(jié)能。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展需要，中央空調(diào)的自動(dòng)化調(diào)控將更加趨向于智能化、節(jié)能化和安全化。如今，自動(dòng)化調(diào)控的中央空調(diào)依舊存在一些問題，如中央空調(diào)實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)對(duì)邊界重疊現(xiàn)象辨識(shí)度差的狀況，需要綜合空調(diào)、采暖和通風(fēng)等方面的技術(shù)才能有效實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的智能化。為人們提供更優(yōu)質(zhì)的空調(diào)生活，這是當(dāng)下我們所有電氣工作者的責(zé)任和義務(wù)。

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