淺談中央空調自動控制的發展

劉輝

摘 要：隨著近幾年我國經濟飛速蓬勃的發展，能源問題成為了當今最受矚目的問題。考慮到城市中央空調的使用很容易導致能源浪費的問題，所以在中央空調的自動控制上更加要開發出新的技術，文章就中央空調自動控制的應用背景、發展現狀、中央空調自動控制系統的內容等幾個方面論述了中央空調自動控制的發展過程。

關鍵詞：中央空調；自動控制；發展現狀

1 中央空調自動控制系統的應用背景

“十二五”期間已經將節能減排作為非常重要的一環。現如今，空調系統在我們現代建筑中得到廣泛的應用。據調查發現，一年中的大部分時間空調都不是在滿負荷工作狀態下運行的，這樣必然會導致大量的能源浪費。一般情況下，一棟大樓50%-60%的能量消耗都是來自中央空調的使用。因此，如果能夠足夠重視中央空調系統的選擇，并且增加節能的措施，一定能夠取得顯著的節能成效。一般從下面兩個方面來加強節能的效果：第一，改善中央空調的自動化控制發面；第二，改善中央空調的設備方面。現在一般采用與電氣自動化結合的技術發展中央空調的自動化控制。

2 中央空調自動控制系統的組成部分

2.1 空氣狀態參數的檢測

傳感器、變送器和顯示器這三個部分組成了檢測系統。其中，檢測空氣狀態參數的主要環節是傳感器。常用的傳感器有濕度傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器。對于空調控制系統精度影響最大的是傳感器的精度和慣性。在中央空調自動控制系統中，只有傳感器所處的地方的空氣參數能夠得到較好的控制，要想使整個空調區內的空調效果得到良好的控制，就必須綜合考慮傳感器的位置設置，使其達到最佳效果。

2.2 空氣狀態參數的自動調節

中央空調自動控制系統的核心部分是自動調節。一般情況下將濕度和溫度作為被調參數。調節器一般采用PID調節器或者位式調節器，有些特殊情況，也會采用分程、串接和反饋加前反饋等調節方式。在這些常規調節系統中，是通過分別控制兩個被調參數來實現的，設計中有時候要考慮到干擾，即它們之間的耦合關系。一般通過加熱器、冷卻器還有加濕器等設備來實現對被調參數的自動調節。其中可以采用模擬量或者數字式儀表作為調節裝置。

2.3 空調工況的判斷及自動切換空調最優工況

一般情況下首先要先繪制出建筑物中央空調的全年工況分區圖，這個可以需要依據季節負荷。但是由于測量精度的影響，工況分區時常會出現邊界重疊現象。為了保證系統的穩定，使邊界重疊現象不出現，必須將工況轉換時間間隔控制在小于制冷機等設備允許的最短開、停時間內。

2.4 建筑物和設備的安全保護

必須將所有設備都設置安全保護控制線路才能夠保證空調系統的安全運行。例如，接通加熱器必須在有風的時候。當建筑物發生火災的時候，防護裝置則會起到自動調節保護的作用。

3 中央空調自動控制系統的發展現狀

基于控制理論的發展，中央空調控制系統也得到了較好的發展。控制技術理論的發展可追溯到20世紀30年代，一般將其發展分為三個階段：第一，經典控制理論階段。第二，現代控制理論階段。第三，大系統理論階段和智能控制理論階段。控制技術理論的發展歷程由初級到高級，由簡單到復雜。

20世紀50年代，由于計算機控制技術的迅速發展，導致了空調系統的控制應運而生，通過使用氣動儀表來控制系統化。

60年代，通過改進，將使用氣動儀表改為使用電動單元組合儀表來控制空調系統。

70年代，控制中央空調系統開始采用微型計算機進行控制，控制系統開始采用PID調節控制，以此來提高空調的調節品質。由于PID控制具有穩定性高、可靠性高、簡單易于實現等優點，所以被廣泛應用于中央控制系統的調節中。

80年代以前，控制系統的作用主要是控制中央空調的開始和停止，因為沒有溫度的控制，所以實際運行中由于負荷變化劇烈，導致房間溫度也是忽高忽低的，不易穩定，造成了很大的能源浪費。80年代初期，美國建設了第一棟利用集散式控制系統的大樓，這就標志了智能建筑的開始。

90年代，基于信息通訊技術、圖形顯示技術等的發展，開始采用溫度控制器對房間溫度進行控制，達到了舒適、高效、節能的效果。

現如今，隨著智能建筑的迅猛發展，中國的樓宇中央空調自動化控制技術也得到了非常迅速的發展。中央空調系統自動控制最最重要的任務就是滿足節能和安全生產的要求下，自動控制調節中央空調設備的實際輸出量，使其適應實際負荷，滿足人們在生活和工作中對各空氣參數的要求。下面就基于PLC控制系統的中央空調做一個簡單的介紹。

如今，中央空調多采用PLC自動控制系統化去取代比較傳統的電氣電路控制系統。首先我們了解下智能化交流變頻中央空調系統化的基本構成，它是由制冷系統、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統、供風系統這幾部分組成。基于PLC自動控制系統的中央空調的核心就是PLC控制。當PLC自動控制系統輸出制冷參數制冷指令的時候就能夠控制冷卻水泵，并且調節冷卻水泵和冷卻塔的閥門調節，控制其啟停。當PLC自動控制系統發出聯頻信號的時候，就能夠監督并控制中央空調系統的開啟和關閉。

基于PLC自動控制系統的中央空調是如何控制室內的溫度在合適范圍內呢？當室內溫度越高時，那么室內外溫差就會越大，那么溫差就會通過傳感器轉化為數字信號與PLC設定的額定參數比較得出的差值也會越大，因此PLC控制調節變頻器的速率就會越快，系統的工作負荷就會越大，冷卻水泵的循環水流速和流量都會相應增大，這樣就導致熱交換的速度增快，也就使得室內溫度相應降低到合適范圍內。反之，當室內溫度越低時，反饋的溫差就越小，那么與PLC設定的額定值的差值也越小，PLC控制就會調節變頻器的速率變小，系統的工作負荷就會變小，冷卻水的循環流速和流量就會減小，那么就會減慢熱交換的速率，那么室內的溫度就會升高到合適范圍內。以上就是PLC自動控制系統的簡單工作原理。

PLC控制系統的主要優點是，它編程比較簡單，并且指令多樣化、功能性強，具有較高的性價比。除此之外，PLC控制系統的硬件配套實施也比較齊全，安裝使用起來都比較方便，并且出現故障時，調試維護也比較簡單。最重要的是，它的體積較小，能耗很低。所以PLC自動控制系統在中央空調領域得到廣泛的應用。

4 結束語

綜上所述，中央空調自動控制系統通過不斷的發展，已經越來越完善。并且根據當今對節能減排的要求，中央空調自動調節系統設計時已經將節能作為一項主要的指標。隨著人們對于空氣質量的要求和節能的重視程度越來越高，一項專門研究中央空調自動控制系統的技術將會迅速發展，造福人類。

參考文獻

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