暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制探討

王羽

（西安藍(lán)天實(shí)業(yè)有限公司，陜西 西安 710089）

暖通空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要進(jìn)行凈化控制和溫度控制，相關(guān)人員要對(duì)其控制方式和原理進(jìn)行了解，解決系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的問(wèn)題，對(duì)各種控制指標(biāo)的控制方式了如指掌。本文主要針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化控制進(jìn)行探討。

1 暖通空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式

1.1 DDC控制

這種控制方式需要借助多種數(shù)字化技術(shù)，在正式控制中，控制裝置的系數(shù)參數(shù)處于靈活可調(diào)控的狀態(tài)，如此室內(nèi)溫度發(fā)生變化時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)可利用該種方式對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整控制，使室內(nèi)溫度重新歸于適宜，如此電能消耗會(huì)減少?？刂蒲b置對(duì)溫度的調(diào)節(jié)能力與裝置最初的設(shè)定值呈正相關(guān)關(guān)系，而后者大小又與系數(shù)選擇呈正相關(guān)關(guān)系，所以可通過(guò)控制系數(shù)大小來(lái)提高裝置的控制能力，但這會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。相關(guān)系數(shù)大小的選擇不能隨意，要與室內(nèi)溫度變化的實(shí)際情況、室內(nèi)規(guī)模要求相適應(yīng)，這不僅可以保證裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，還可以最大程度減少能源消耗。該種控制方式的控制原理如圖1所示。

圖1 DDC控制流程及原理

1.2 繼電器控制

繼電器在電氣系統(tǒng)中主要起到保護(hù)線路和設(shè)備系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)作用，其在暖通空調(diào)系統(tǒng)中也是如此，其控制作用使得系統(tǒng)自動(dòng)化控制的效果更佳。在系統(tǒng)運(yùn)行中，電流會(huì)有大小之分，流態(tài)物質(zhì)流量也有差異，繼電器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩者的控制，大電流控制則建立在小電流控制的基礎(chǔ)上。繼電器有多種類型，可通過(guò)電磁感應(yīng)控制、時(shí)間以及熱敏感控制來(lái)發(fā)揮其作用。

1.3 PLC控制

PLC控制在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)檫@種方式最可靠，其主要通過(guò)控制程序的編制來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制，所以該種裝置設(shè)備也被稱為可編程邏輯控制器。這種裝置體積小，可以安裝在控制對(duì)象附近，以實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制

2.1 控制流程

暖通空調(diào)系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制技術(shù)主要依賴于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由4種設(shè)備裝置組成，分別是傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。暖通空調(diào)在對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象的調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)前后，雖然調(diào)節(jié)參數(shù)有發(fā)生明顯變化，但還不能與實(shí)際需求參數(shù)值保持一致，這是暖通空調(diào)系統(tǒng)基本功能實(shí)現(xiàn)中的精度偏差，而自動(dòng)化控制所有裝置則負(fù)責(zé)善后，對(duì)照給定的設(shè)計(jì)值，對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)實(shí)際值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使新的調(diào)整參數(shù)值符合需求。相關(guān)的自動(dòng)化控制流程為：在調(diào)控對(duì)象的附近，會(huì)設(shè)置傳感器，該種裝置主要對(duì)調(diào)控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行感應(yīng)，并對(duì)相關(guān)的感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分析，如果出現(xiàn)異?；虬l(fā)生變化，傳感器會(huì)借助變送器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其與調(diào)節(jié)器的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)一致，然后將其傳遞給調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器中設(shè)置給定設(shè)計(jì)值，在控制流程中，該種裝置會(huì)對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果兩種數(shù)值相差甚遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)器會(huì)立即對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的調(diào)節(jié)裝置立即基于偏差，對(duì)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，使兩者相差無(wú)幾，相關(guān)的偏差也會(huì)在可允許的范圍之內(nèi)。

2.2 對(duì)室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制

暖通空調(diào)的主要作用之一便是溫度調(diào)控。在這種自動(dòng)控制系統(tǒng)中，相關(guān)的傳感器主要為干球溫度傳感器，在執(zhí)行自動(dòng)控制流程中，會(huì)將擾量作為監(jiān)控對(duì)象，在其發(fā)生變化時(shí)，傳感器負(fù)責(zé)收集信號(hào)，最終調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)數(shù)值的變化來(lái)調(diào)控送風(fēng)溫度。

在溫度調(diào)控中，加熱器和送風(fēng)裝置會(huì)受到調(diào)控，如果需要升溫，加熱器的加熱量會(huì)增多，送風(fēng)裝置中的新回風(fēng)混合比也會(huì)作出對(duì)應(yīng)的調(diào)整。熱水和熱蒸汽會(huì)為溫度升高提供幫助。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，一般采取電加熱方式來(lái)使室內(nèi)溫度重新適宜。

不同結(jié)構(gòu)類型或不同規(guī)模大小的建筑，室內(nèi)溫度的調(diào)控要求不同，受到的干擾因素也不同，房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫效果有差異，基于此，相關(guān)人員還要選擇合適的溫度調(diào)控方式?？晒┻x擇的方式有多種，比如雙位控制、比例積分控制等。

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，施工人員要對(duì)溫度傳感器的安裝位置進(jìn)行確定，該種裝置的安裝環(huán)境以及與暖通空調(diào)的距離都會(huì)影響傳感器對(duì)溫度信號(hào)的感應(yīng)效果。對(duì)于太陽(yáng)輻射比較嚴(yán)重的地方或其它能產(chǎn)生熱源的設(shè)備，都要遠(yuǎn)離。如果是安裝在墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)附近，還要對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量。要避免傳感器與墻體結(jié)構(gòu)的直接接觸，在正式安裝應(yīng)用中，可懸掛，使其不受墻體溫度的影響。

大多數(shù)建筑的室內(nèi)溫度在四季都有變化，尤其是冬、夏季節(jié)，溫度變化非常大，這意味著空調(diào)要做出不同的調(diào)整措施，所以暖通空調(diào)的給定值不是同一個(gè)。在自動(dòng)化控制中，要使室溫控制實(shí)現(xiàn)變動(dòng)控制，如此在人感到不舒適時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，使室內(nèi)外有溫差的區(qū)別。對(duì)于不需要空調(diào)的季節(jié)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也會(huì)對(duì)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，不浪費(fèi)電量。

2.3 對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度的自動(dòng)控制

主要包括兩方面，一是間接控制法。室內(nèi)濕度與空調(diào)機(jī)器設(shè)備露點(diǎn)溫度有直接關(guān)系，在對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度進(jìn)行控制時(shí)，還要看室內(nèi)濕度變化的具體情況，如果變化不大，不用直接調(diào)整相對(duì)濕度，只需要調(diào)整機(jī)器露點(diǎn)溫度，濕度也會(huì)作出相關(guān)改變，并符合室內(nèi)濕度的要求。二是直接控制法。這種方法主要針對(duì)室內(nèi)前后濕度變化較大的情況，對(duì)于這種情況，可操作暖通空調(diào)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，執(zhí)行自動(dòng)控制流程，利用傳感器或濕球，對(duì)溫度變化進(jìn)行感應(yīng)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在對(duì)其進(jìn)行給定值對(duì)照后，控制調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)完成糾偏工作。溫度調(diào)整后，室內(nèi)的熱濕負(fù)荷會(huì)重新變回正常值，在這種自動(dòng)控制中，室內(nèi)相對(duì)濕度的調(diào)整程度往往能使人的感官滿意度達(dá)到最佳。

2.4 表面冷卻器的控制

表面冷卻器是暖通空調(diào)系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備，該種設(shè)備在溫度調(diào)控和凈化控制中起著關(guān)鍵作用。這種裝置在自動(dòng)控制中，相關(guān)的控制方法主要包括以下兩種。

一是表面冷卻器。這種是用來(lái)加熱升溫的裝置，在正式調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)閥是關(guān)鍵的調(diào)節(jié)介質(zhì)，在該種裝置中，二通或三通調(diào)節(jié)閥是常用形式。在調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用中，干管流量會(huì)受到控制，同一水系統(tǒng)中的元器件之間可以相互影響，所以在選擇調(diào)節(jié)閥的形式類型時(shí)，要注意做好影響因素的調(diào)節(jié)控制工作，使各元器件之間不會(huì)相互干擾。如果選擇的調(diào)節(jié)閥是二通形式，則需要施加恒壓控制裝置來(lái)減少元器件運(yùn)行中的干擾。恒壓控制裝置的控制方式可以分為兩種，一種是將進(jìn)水口中進(jìn)入的水作為研究對(duì)象，在恒溫條件下，對(duì)其流量進(jìn)行控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)中的傳感器和調(diào)節(jié)器作用后，三通閥會(huì)受到調(diào)節(jié)，主要通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)進(jìn)水量進(jìn)行控制，使盤(pán)管中的水流量受到控制，以此來(lái)調(diào)控進(jìn)出口處的水溫。如此該種控制裝置便可以應(yīng)對(duì)溫度負(fù)荷的變化。另一種則是恒量條件，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控。在盤(pán)管中的水量保持不變時(shí)，通過(guò)控制器的調(diào)節(jié)作用，三通閥受到調(diào)控，進(jìn)水溫度也會(huì)做出相應(yīng)變化，這種方式比較適用于對(duì)溫度調(diào)節(jié)要求精確度比較高的溫度調(diào)控中。

二是直接蒸發(fā)式表面冷卻器。這種控制裝置主要利用了雙位控制方式，主要調(diào)控目標(biāo)對(duì)象是電磁閩，溫度傳感器和調(diào)節(jié)器是中間介質(zhì)。該種裝置在控制中，膨脹閥會(huì)發(fā)揮作用，對(duì)盤(pán)管出口冷劑吸氣溫度進(jìn)行控制，使其在控制中保持恒溫，并且該過(guò)程屬于自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，自動(dòng)化程度高。如果建筑室內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模比較大，相關(guān)人員還要靈活選擇控制裝置和控制方式，直接蒸發(fā)式冷卻盤(pán)管是主要的調(diào)控裝置，這種裝置主要采用并聯(lián)方式。在控制中，該裝置會(huì)對(duì)調(diào)控對(duì)象進(jìn)行分段調(diào)控。如果空調(diào)機(jī)組規(guī)模比較小，壓縮機(jī)則是主要的調(diào)控對(duì)象，可按照自動(dòng)化控制流程來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。

3 結(jié)語(yǔ)

暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化控制相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展方興未艾，相關(guān)的控制技術(shù)和設(shè)備的優(yōu)勢(shì)還未得到深度挖掘。要加大對(duì)此的研發(fā)力度，以使暖通空調(diào)的自動(dòng)化程度更高，使自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)控功能更加簡(jiǎn)單有效。