芻議暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制

□ 黃 浩

1 引言

暖通空調(diào)系統(tǒng)是一種電氣設(shè)備類型，在暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，能夠更好地發(fā)揮暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)用功能。暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)包括了繼電器自動(dòng)控制技術(shù)、PLC自動(dòng)控制技術(shù)和DDC自動(dòng)控制技術(shù)，各種自動(dòng)控制技術(shù)都具有獨(dú)特性，在暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，在室內(nèi)溫度和濕度等控制目標(biāo)中，綜合利用不同的自動(dòng)控制方式。暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制的研究人員，也要從控制方式和原理的角度，積極有效地提高暖通空調(diào)系統(tǒng)性能，以滿足人們更高的使用需求。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的繼電器自動(dòng)控制技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)中的繼電器裝置，是電器設(shè)備中的電路保護(hù)設(shè)施（見圖1）。繼電器通過對(duì)線路中的電流和電壓進(jìn)行監(jiān)控，以便能夠在線路發(fā)生問題時(shí)自動(dòng)形成電路保護(hù)。繼電保護(hù)裝置是由多個(gè)不同功能的電子元器件所組成，這些電子元器件能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行應(yīng)對(duì)[1]。電力繼電保護(hù)電子元器件按照功能能夠劃分為測(cè)量、邏輯以及執(zhí)行三個(gè)部分。繼電保護(hù)裝置元器件，通過接收繼電保護(hù)指令信號(hào)并進(jìn)行保護(hù)功能的執(zhí)行，使暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行處于安全可靠的環(huán)境中，提高空調(diào)的自動(dòng)化控制的效果。

圖1 暖通空調(diào)系統(tǒng)繼電器

2.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的PLC自動(dòng)控制技術(shù)

PLC自動(dòng)控制技術(shù)，是較為常見的系統(tǒng)控制方法（見圖2）。PLC自動(dòng)控制技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)等，形成一個(gè)綜合性的電氣控制體系，PLC自動(dòng)控制技術(shù)具有較強(qiáng)的計(jì)數(shù)功能和邏輯執(zhí)行功能，尤其適用于大中型的電氣設(shè)備控制運(yùn)行中[2]。系統(tǒng)運(yùn)行信號(hào)傳輸至控制執(zhí)行元件，即編程邏輯控制器，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別來采集和處理信號(hào)，連接由PLC根據(jù)系統(tǒng)程序去完成相關(guān)的操作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的全面控制。

圖2 暖通空調(diào)系統(tǒng)

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)的DDC自動(dòng)控制技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的DDC自動(dòng)控制技術(shù)可以遠(yuǎn)程操縱。DDC自動(dòng)控制技術(shù)是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，通過科學(xué)合理地設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施全面控制（見圖3）。DDC自動(dòng)控制技術(shù)通過對(duì)參數(shù)的計(jì)算，找到最佳參數(shù)數(shù)值，而暖通空調(diào)系統(tǒng)則以參數(shù)設(shè)計(jì)為依據(jù)，通過靈活的狀態(tài)調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)各種不同的暖通空調(diào)使用需求[3]。在暖通空調(diào)控制的空間內(nèi)，當(dāng)空間內(nèi)部的自然溫度發(fā)生變化，系統(tǒng)就會(huì)通過感應(yīng)識(shí)別來重新計(jì)算溫度控制的參數(shù)，從而及時(shí)有效地進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)自動(dòng)控制，可以降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。如夏季時(shí)夜晚的自然溫度降低，利用DDC自動(dòng)控制技術(shù)，可以調(diào)整系統(tǒng)的溫度參數(shù)，使之能夠在自然溫度的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)輸出功率，使溫度保持適宜水平。

圖3 自動(dòng)控制技術(shù)原理

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制應(yīng)用

3.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)溫度自動(dòng)控制中的應(yīng)用

室內(nèi)溫度自動(dòng)控制，是暖通空調(diào)系統(tǒng)最基本也是最主要的功能。在溫度控制中，暖通空調(diào)系統(tǒng)通過內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感裝置，對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行感應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為能夠被電氣系統(tǒng)所識(shí)別的信號(hào)。信號(hào)會(huì)傳輸至暖通空調(diào)系統(tǒng)的中央控制器上，控制器根據(jù)信號(hào)的數(shù)值來控制暖風(fēng)和冷風(fēng)的輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制（見圖4）。暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部所設(shè)置的加熱裝置、送風(fēng)裝置，在升溫控制過程中，隨著加熱空氣量的增多，新回風(fēng)和熱蒸汽等會(huì)增強(qiáng)溫度升高的效能。暖通空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)溫度自動(dòng)控制中，最重要的是對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有效調(diào)整系統(tǒng)的輸出氣體溫度水平。暖通空調(diào)系統(tǒng)溫度傳感器需要安裝在合理的位置，要避免距離熱源過近，以免影響暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)自然溫度條件的準(zhǔn)確判斷。除此之外，暖通空調(diào)系統(tǒng)如果安裝在墻體結(jié)構(gòu)上，還要綜合考慮墻體本身的溫度影響，溫度傳感器安裝時(shí)盡量不要與墻體等直接接觸。由于在暖通空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制中，要根據(jù)室內(nèi)溫度及時(shí)靈活地進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)變，而室內(nèi)溫度在一年四季中都會(huì)存在較大的差異性，這就需要暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。預(yù)先設(shè)置的溫度合理數(shù)值不是固定不變的，溫度數(shù)值的設(shè)置中，不僅要考慮室內(nèi)的自然溫度，還要充分考慮人體的感覺，尤其是在冬季時(shí)，并不是室內(nèi)溫度控制得越高越好，而夏季時(shí)也不是溫度越低越好，在室內(nèi)與外界環(huán)境的溫度差異達(dá)到一個(gè)范圍后，系統(tǒng)要以室內(nèi)人員的體感舒適度為依據(jù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)室內(nèi)自然溫度已經(jīng)較為適宜時(shí)，暖通空調(diào)系統(tǒng)在自動(dòng)控制功能下，可以關(guān)閉系統(tǒng)降低耗電。

圖4 溫度自動(dòng)控制技術(shù)原理

3.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)濕度自動(dòng)控制中的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)濕度自動(dòng)控制中，可以通過直接控制和間接控制兩種方式實(shí)現(xiàn)。直接控制過程中，通過預(yù)先給定室內(nèi)濕度的參數(shù)數(shù)值，當(dāng)濕度與預(yù)先設(shè)置的數(shù)值出現(xiàn)偏差時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，使室內(nèi)濕度重新回歸預(yù)設(shè)值。間接控制過程中，主要是對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的露點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)空氣與暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水接觸而達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，結(jié)出露水而產(chǎn)生濕度控制作用。露點(diǎn)飽和臨界值往往與入口空氣以及冷媒溫度等因素有關(guān)。當(dāng)對(duì)室內(nèi)濕度的改變需求不大時(shí)，可以充分利用暖通空調(diào)系統(tǒng)露點(diǎn)來對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)整。

3.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)冷卻設(shè)備自動(dòng)控制中的應(yīng)用

暖通空調(diào)系統(tǒng)中的表面冷卻器，是一種可以對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行控制的重要設(shè)備。表面冷卻器通過調(diào)節(jié)閥，控制暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部管道中的水流。目前的暖通空調(diào)系統(tǒng)一般采用二通構(gòu)造的調(diào)節(jié)閥，這種調(diào)節(jié)閥可以避免系統(tǒng)內(nèi)部不同電氣元件出現(xiàn)互相干擾的情況，保證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的穩(wěn)定性。冷卻設(shè)備自動(dòng)控制中，通過恒壓控制裝置，使經(jīng)流的水流量受到控制，而表面冷卻器在加熱升溫時(shí)，可以更好地對(duì)水流溫度進(jìn)行控制。暖通空調(diào)系統(tǒng)中的另外一種冷卻器類型是直接蒸發(fā)式的，這種冷卻控制設(shè)備，主要利用電磁性能對(duì)恒溫裝置實(shí)施控制。直接蒸發(fā)式表面冷卻器，在溫度傳感器的基礎(chǔ)上，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)盤管出口的溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。冷卻設(shè)備控制對(duì)象，要根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行確定，一般當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組規(guī)模較小時(shí)，控制對(duì)象為整個(gè)空調(diào)壓縮機(jī)，而暖通空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組規(guī)模較大時(shí)，表面冷卻器需要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分段調(diào)控，這樣可以最大限度地提高暖通空調(diào)系統(tǒng)冷卻設(shè)備的自動(dòng)控制效率。

4 結(jié)語(yǔ)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制水平直接關(guān)系到暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空間的溫度和濕度等的調(diào)節(jié)能力。隨著現(xiàn)代建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)使用率的大幅提升，加強(qiáng)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的研究，深化探索暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制應(yīng)用，可以更好地發(fā)揮暖通空調(diào)系統(tǒng)的功能優(yōu)勢(shì)，使暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用更加符合人們的需求。暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展也要通過科研人員的努力，使暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行更加完善和優(yōu)化，在自動(dòng)控制模式下為使用者提供更加舒適和便捷的服務(wù)。