自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用

李春梅

摘? ? 要：隨著國家經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市化建設(shè)的推進使得人民的生活有了極大的提高，不僅能夠為人們營造良好的生活環(huán)境，而且還可以提高人民的生活質(zhì)量。然而，隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)在人們生活中的大量應(yīng)用，造成了一定的環(huán)境問題和能源消耗問題，尤其是空氣污染等方面獲得了社會關(guān)注。不論單位還是個人應(yīng)用空調(diào)造成的能源消耗基本占總建筑能耗的1/2，以中央空調(diào)為例，中央空調(diào)消耗的電能基本占整棟建筑電能消耗的六成左右?？照{(diào)的應(yīng)用在帶來極大的生活便利的同時，也造成了能耗和環(huán)境問題，因此需要深入研究空調(diào)使用過程中的節(jié)能工作，促進國家社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，建立環(huán)境友好型社會。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)系統(tǒng);自動化控制;應(yīng)用

1? 引言

隨著國家在節(jié)能減排、節(jié)能降耗的號召，人們嘗試在利用能源方面提高資源利用率，其中建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)是節(jié)能關(guān)注的重點領(lǐng)域，它的能耗占整棟建筑耗能的50%。中央空調(diào)電能消耗比例大約在60%，鑒于此能源利用情況，人們發(fā)現(xiàn)通過在空調(diào)暖通系統(tǒng)中應(yīng)用自動化控制，對于節(jié)能具有很大的促進作用，這也是暖通空調(diào)系統(tǒng)自動化控制取得較大發(fā)展的原因。

2? 自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的主要特征

當前各行各業(yè)都對自動化控制和生產(chǎn)有著一定的要求，因此相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谧詣踊刂铺岢隽溯^高的要求。目前，國內(nèi)空調(diào)自動化控制已經(jīng)有了一定成果，但是還需要深入在科研領(lǐng)域進行探索。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，自動化控制的應(yīng)用涉及如下三個階段：（1）20世紀80年代左右，所采用的中央空調(diào)控制系統(tǒng)僅有簡單的一個開關(guān)鍵，其借助熱繼電器或壓力繼電器進行管理，從而達到對設(shè)備進行自動控制的目的。（2）工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展帶來的新變化，PID控制器在自動管理領(lǐng)域的實際應(yīng)用使得自動控制系統(tǒng)更加完善和健全，在PID的基礎(chǔ)上來改造和完善控制設(shè)備，有超過80%的空調(diào)控制系統(tǒng)采用了該控制系統(tǒng)和理念。（3）當前研究階段，智能技術(shù)的發(fā)展使得空調(diào)系統(tǒng)也在逐漸追求智能控制和更高等級的自動化控制，國內(nèi)逐漸將新的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)。

3? 暖通空調(diào)系統(tǒng)自動化控制具體應(yīng)用

3.1? 冷、熱源系統(tǒng)監(jiān)控

空調(diào)制冷方式主要有壓縮式、吸收式、冰蓄冷三種。其中壓縮式制冷采用氟利昂、氨作為制冷劑，消耗大量的電能為補償，針對這一制冷方式的監(jiān)控，主要是在空調(diào)啟停方面的控制，通過監(jiān)控它的運行狀態(tài)，如測量冷凍水、冷卻水的進出口溫度和壓力，出現(xiàn)過載情況則自動報警。同時控制冷卻水旁通閥、臺數(shù)，測量水流量、冷量。吸收式制冷所采用的制冷劑為水，吸收劑為溴化鋰，消耗熱量作為補償。冰蓄冷制冷，通常在制冷設(shè)備處于低負荷狀態(tài)時運行，在用電高峰期為輸送空間提供冷源。三種制冷方式互相配合，構(gòu)成了空調(diào)制冷監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2? 熱力系統(tǒng)監(jiān)控

熱力系統(tǒng)主要監(jiān)控蒸汽、熱水出口的壓力、溫度和流量，當汽包達到特定水位則為監(jiān)控人員顯示相應(yīng)數(shù)值以及自動報警。同時它還對熱力系統(tǒng)的各控制設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)測，如順序啟停、設(shè)備故障信號、運行設(shè)備臺數(shù)、熱交換器控制進汽（水）量、熱交換器進汽（水）量閥與熱水循環(huán)泵連鎖控制。例如，針對熱水鍋爐的監(jiān)控，利用溫度傳感器測量鍋爐出口水溫，利用流量計測量鍋爐出口熱水流量，利用壓力變送器測量熱水出口壓力。鍋爐補水泵的自動化控制，主要是利用壓力變送器針對系統(tǒng)回水壓力進行測量，有兩種情況：（1）當回水壓力<設(shè)定值，則會自動啟動補水泵進行補水操作;（2）當回水壓力>設(shè)定值，停止補水泵，調(diào)節(jié)鍋爐進水量。對于鍋爐給水泵的啟停順序以及運行狀態(tài)進行監(jiān)控，利用水流開關(guān)檢測循環(huán)水泵的運行狀態(tài)、鍋爐主電路接觸器輔助觸頭以及電鍋爐運行狀態(tài)。給水泵的啟停順序根據(jù)運行狀態(tài)有兩種，即循環(huán)水泵→電鍋爐、電鍋爐→循環(huán)水泵。對于汽包水位的自動控制，主要采用液位計檢測汽包水位和DDC，這時會針對兩種情況進行自動操作：（1）水位>設(shè)定值，進行報警關(guān)小進水閥;（2）水位<設(shè)定值，同樣也向監(jiān)控人員報警，開大進水閥。故障報警方面，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水泵、給水泵過載情況，鍋爐水位超限則自動向監(jiān)控人員報警。關(guān)于鍋爐供水系統(tǒng)的節(jié)能控制，利用監(jiān)控設(shè)備檢測輸送空間所需熱負荷，然后再決定分水器的供水溫度、集水器的回水溫度、流量，以及自動啟停鍋爐以及循環(huán)水泵的臺數(shù)。為了保護熱力系統(tǒng)各運行設(shè)備，當循環(huán)水泵停止或循環(huán)水量減小、鍋爐水溫過高等情況造成的汽化現(xiàn)象，自動執(zhí)行以下幾點程序：首先啟動排空閥，排除鍋爐內(nèi)的蒸汽，接著恢復(fù)水的循環(huán)，最后將運行狀態(tài)向監(jiān)控人員報告。

3.3? 空氣處理系統(tǒng)檢測

空氣處理系統(tǒng)檢測主要有以下功能：（1）測試室內(nèi)溫度、濕度、送回風(fēng)溫、送回濕度;（2）監(jiān)控控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速，風(fēng)道風(fēng)壓，確認空氣處理系統(tǒng)是否出現(xiàn)啟停過載;（3）根據(jù)相應(yīng)要求，調(diào)節(jié)冷熱水流量，連鎖控制風(fēng)門、調(diào)節(jié)閥;（4）調(diào)節(jié)冷熱水流量，連鎖控制風(fēng)門、調(diào)節(jié)閥等，控制二氧化碳濃度。在輸送冷、暖氣的房間設(shè)置溫度傳感器，并在其位置設(shè)置新風(fēng)、回風(fēng)的溫度和濕度測點。利用電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)新風(fēng)、排風(fēng)、回風(fēng)閥，由此實現(xiàn)調(diào)節(jié)新回風(fēng)比。根據(jù)房間溫度與給定值比較，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度實現(xiàn)房間溫度變化。房間濕度調(diào)節(jié)則是通過溫度傳感器監(jiān)測房間的相對濕度，從而確定送風(fēng)濕度設(shè)定值。例如，在夏、冬兩季分別控制冷水/熱水電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)冷媒/熱媒流量，控制送風(fēng)溫度。通過電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水/蒸汽流量，以此調(diào)節(jié)送風(fēng)濕度，此功能常用于氣候干燥的北方地區(qū)。送風(fēng)溫、濕度自動檢測，采用風(fēng)管式溫、濕度計，風(fēng)管插入長度大于等于25mm。室內(nèi)溫、濕度自動檢測，則采用壁掛式溫、濕度計。室內(nèi)二氧化碳濃度測量，則通過控制最小新風(fēng)量。關(guān)于新風(fēng)閥與回風(fēng)閥的協(xié)調(diào)控制，將風(fēng)機、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥設(shè)置為連續(xù)控制方式，根據(jù)室內(nèi)二氧化碳的測量值，實現(xiàn)最小風(fēng)量，確保新風(fēng)量、回風(fēng)量之和保持不變。

3.4? 新風(fēng)機組控制

新風(fēng)機組控制，主要包括風(fēng)機啟?？刂?、運行狀態(tài)顯示、送風(fēng)溫濕度檢測及控制。在風(fēng)機的出口處設(shè)置溫、濕度變動器，通過它監(jiān)測機組是否將新風(fēng)處理至設(shè)定狀態(tài)。送風(fēng)溫度控制，通過比較夏、冬兩季的給定值再結(jié)合PID算法，在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)換熱器的電動閥實現(xiàn)。新風(fēng)相對濕度控制，通過比較濕度給定值，結(jié)合PI算法控制加濕電動調(diào)節(jié)閥，確保送風(fēng)濕度始終保持在所需范圍內(nèi)。對新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差進行監(jiān)測，通常其在運行一段時間內(nèi)，過濾器的運行性能有所減弱，這主要與過濾器的干凈程度有關(guān)。如過濾器干凈，那么它的壓差小于指定值，則不影響其他設(shè)備運行效率;若是過濾器長期不清理，其壓差大于指定值，則會促使微壓差開關(guān)吸合，由此產(chǎn)生“通”的開關(guān)信號，反饋給DDC。新風(fēng)機組的連鎖控制如下：啟動新風(fēng)機→新風(fēng)機風(fēng)閥→電動調(diào)節(jié)水閥→加濕電動調(diào)節(jié)閥。對于風(fēng)門控制，首先是計算新風(fēng)管和回風(fēng)管的溫、濕度，其次比較新回風(fēng)焓，由此控制新風(fēng)、回風(fēng)開啟比例，由此實現(xiàn)節(jié)能。

4? 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，促進了自控系統(tǒng)的發(fā)展。自控系統(tǒng)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中具有較好的應(yīng)用前景，當前的應(yīng)用水平還能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的提高，智能技術(shù)在自動控制中的融合能夠?qū)崿F(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)更加精準的控制。因此還需要相關(guān)技術(shù)人員不斷進行深入研究，進一步提高暖通空調(diào)的使用性能。

參考文獻：

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