我國暖通空調自動控制系統的現狀與發展

吳瓊

摘 要：隨著經濟與科技的高速發展，越來越多的人重視高品質的生活，暖通空調逐漸成為了建筑中的必要系統，因此對暖通空調控制系統優化課題的研究有著重要意義。本文分析了自動控制理論在暖通空調系統中的發展過程及現狀，提出了相應的優化方案，有效合理地降低能源的消耗，并切實提高暖通空調對于生活的改善作用。

關鍵詞：暖通空調；自動控制；HVAC系統

在暖通空調系統的運行過程中，其各類參數往往具有非線性和時變性等的特點，因此經典控制算法難以有效地控制其進行合理的輸出。因此，本文分析了控制理論與暖通空調系統的發展過程，提出了一套針對暖通空調的解耦控制系統來優化現有的控制方案，在實際使用過程中能夠實現變化量的實時計算，保證輸出的均勻性。

1 我國暖通空調控制系統的發展過程

1.1 暖通空調集中啟停系統

該系統是將電源系統的控制開關、繼電器和電路系統結合于同一系統之中，實現設備的遠距離控制功能。同時在系統中設計有相應的指示燈以顯示設備的工作狀態。這種系統并不具備自動控制系統的特點，因此只是人工控制的方式優化而已。

1.2 暖通空調模擬儀表控制系統

在近20年的暖通空調發展過程中，模擬儀表控制系統是大多數設備的控制核心。其通過結合傳感器、微處理器（Microcontroller Unit）與執行器的方式，對建筑環境溫度進行實時監測，反饋控制暖通空調的工作狀態，將環境溫度保持在設定溫度范圍之內。

1.3 暖通空調直接數字式控制系統

基于電子技術與集成電路的發展成果，暖通空調系統全面采用直接數字控制器（DirectDigitalControl），在DDC控制器中由于CPU的運算速度極快，因此其可以在短時間內進行大量計算，分析出最優解。同時配合其可以多路控制的優點，同時檢測多種建筑環境參數，在平衡各種因素的情況下，控制暖通空調輸出合適量。

1.4 暖通空調集散型控制系統

集散型控制系統（Tota1 Distributed System）與以前傳統的電子控制算法相比較，將各種執行器分散化，同時管理單元集中化是其獨特的結構。它是由中央站、分站、現場傳感器與執行器3個基本層次組成。中央站實現集中監控和管理功能，如集中監視、集中啟停控制、集中參數修改、報警及記錄處理等。

2 我國暖通空調控制系統的現狀

直接控制系統與間接控制系統是組成暖通空調系統的重要部分，我們在日常生活中使用到的主要功能是由間接系統負責的。通過多種網絡的結合方式，形成的間接系統具有以下4個特點：

（1）因為使用系統的用戶相對都是獨立的個體，而暖通空調的輸出方式較為統一。基于這一特點，暖通空調控制系統需具有一定強度的連接能力，同時其耦合能力也需要符合一定的條件。

（2）由于原先建筑環境具有一定溫度狀態的慣性，因此當暖通空調設備在進行冷、熱氣量的傳輸過程中存在相應的延遲現象，在實時監測系統之中尤為明顯，因此對于這一現象的分析處理應當提前配置于自動控制系統之中，以免增加中央處理器的誤判現象產生。

（3）在實際的使用過程中，由于系統內接與外界存在一定的壓力差值，因此在自動檢測的過程中相應參數會具有時變性的特點存在，若沒有相應算法去輔助這一參數的計算，會使得整體系統溫度控制不準確，甚至失去控制。

（4）由于暖通空調設備的散熱裝置并不符合線性變化特征，同時外界有許多的干擾因素會影響其工作參數，因此暖通空調自動控制系統的線性特征相對較弱。

3 我國暖通空調控制系統的發展

3.1 市場需求對于暖通空調發展的促進作用

暖通空調設備作為人們日常生活使用的系統之一，其對于能源的損耗是極大的。而在如今這樣一個以“綠色、節能”為生活態度的大環境之下，降低能耗成為暖通空調設備發展的首要課題。因此，對于企業的發展來說，應當更多地將企業資源投注于減少暖通空調系統能源損耗的開發之上。另一方面，改進暖通空調的能量來源，盡可能地利用綠色能源或是可再生能源，這樣也可以有效減少對于一次性能源的消耗，起到保護環境，節能減排的目的。

3.2 優化暖通空調控制系統

自動控制理論與實際使用方面的課題，在近些年始終受到行業內外的廣泛關注。相對復雜的控制系統，其通用性也相對要好，有利于整體系統的開發與優化。但相對簡單的控制系統也具有其鮮明的特點，其開發難度低與靈活度高的特點也受到眾多開發者的青睞。經過長期對行業發展趨勢的分析與研究，實驗結果表明現今大多數的知名企業都針對暖通控制系統的自動控制方案重點關注與研發。而相對實力較弱的承包商則采用通用性強的控制方案，通過整體優化的方式來實現節能減排。在未來的發展中，應當結合兩種自動控制系統，彌補各自的不足。

4 結語

隨著社會經濟的快速發展，暖通空調被大量應用于居民建筑之中。但在實際的設計過程中，源于自動控制的理論分析由于提出時間較短，相對其他經典理論來說尚不成熟，在某些方面存在一些問題需要優化，也在一定程度上影響了暖通空調系統的發展速度。這也對我們在日常的工作中提出了更高的要求，應當逐步改善以前存在的問題，并且不斷優化暖通空調自動控制系統，推動暖通空調系統的快速發展。

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（作者單位：廣東美的暖通設備有限公司）