自動控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳 敏

浙江省二建建設(shè)集團安裝有限公司

1、自動控制的基本工作原理

幾乎所有的中央空調(diào)系統(tǒng)在其各個功能部件上都采用自動控制，通過控制器自動調(diào)節(jié)各個控制對象，將被控區(qū)域所要求的空氣的各個參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，而且整個控制調(diào)節(jié)運行過程不需要人們手動操作。中央空調(diào)系統(tǒng)的自動控制理論經(jīng)歷了由最初的控制理論發(fā)展到現(xiàn)代的空調(diào)自動控制理論的歷程，現(xiàn)在的空調(diào)自動控制由傳感器、控制器、執(zhí)行器和被控制對象等幾大單元組成。常見的中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示：

圖1 常見的中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)原理圖

2、中央空調(diào)系統(tǒng)中的自動控制技術(shù)

2.1 冷熱源及水管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

對于中央空調(diào)的主機系統(tǒng)而言，其自身所帶有的單元控制器能夠提供出冷凝器與蒸發(fā)器等設(shè)備的進出口溫度以及水流開關(guān)壓縮機的壓力等多項指標因素。在這一過程中，系統(tǒng)所采取的主要也是一種群控模式，由此很好的實現(xiàn)了對熱泵的自動化管控，而且也發(fā)揮出了一種很好的監(jiān)控、查詢及報警等功能。在機組平時的運行過程中一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)主控制器便會立刻出現(xiàn)相應(yīng)的顯示并發(fā)出警報；此外，還能夠?qū)ο到y(tǒng)所設(shè)定的相關(guān)數(shù)值進行調(diào)整和改變等操作。比如在一天的不同時段，如晚上和白天，系統(tǒng)所設(shè)定的數(shù)值存在著較大的差異。針對系統(tǒng)壓縮機結(jié)合相關(guān)命令進行操作，參照冷凍機房出口的設(shè)定值來調(diào)整壓縮機入口導(dǎo)葉閥。在這一過程中也可以針對冷凍水的出庫溫度進行設(shè)定，并對主機的運行狀態(tài)可通過水流量傳感器與溫度傳感器等來進行實時的監(jiān)控。

2.2 定風量系統(tǒng)控制

定風量空調(diào)系統(tǒng)風量穩(wěn)定性強，可無視負荷變化帶來的影響，風機持續(xù)維持全風量運行狀態(tài)，以改變送風溫度的方式來對室內(nèi)冷熱負荷進行調(diào)節(jié)，達到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的目的。一般中央空調(diào)系統(tǒng)包括供暖、供冷、除濕以及加濕等基礎(chǔ)功能，利用智能控制技術(shù)來控制排風口、回風機以及電動風門，滿足不同情況下的全新風、循環(huán)式以及自動混合式運行需求，具有比較明顯的節(jié)能效果。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到定風量系統(tǒng)中，可實現(xiàn)空調(diào)回風溫度自動調(diào)節(jié)、回風閥與排氣閥比例調(diào)節(jié)、空調(diào)回風濕度自動調(diào)節(jié)等。第一，回風溫度調(diào)節(jié)。其為定值控制系統(tǒng)，由智能模糊控制器比較回風溫度傳感器所測得回風溫度，同時按照控制規(guī)律來對表面式換熱器回水調(diào)節(jié)閥開度進行調(diào)節(jié)，控制好冷凍水添加量，控制室內(nèi)溫度維持在設(shè)定的恒定值。在這個過程中可將新風溫度看作為系統(tǒng)擾動量，調(diào)節(jié)后保證其可以滯后于新風溫度的變化，并且將新風溫度傳感器反映的新風溫度作為前饋信號加入到回風溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中看，還可以提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)可靠性。第二，回風濕度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)控制模式與回風溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，以提前設(shè)定的控制規(guī)律來對加濕器閥開度進行調(diào)節(jié)，改變加濕蒸汽流量大小，來達到控制室內(nèi)濕度的目的。

2.3 新風和空調(diào)機組的參數(shù)測量

為了更好的提升室內(nèi)空氣潔凈程度和新鮮度以及室內(nèi)舒適度，需要中央空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)π嘛L進行及時的補充。一般情況下，在新風空調(diào)機組送風通道的位置需要進行溫度以及適度傳感器的安裝，并通過加濕法的應(yīng)用來有效的控制流量，由此更好的滿足設(shè)計要求。中央空調(diào)系統(tǒng)還能夠結(jié)合室內(nèi)溫、適度的計算負荷來完成風擋的自行更換，進而也成功的實現(xiàn)了對送風量的有效控制。此外，空調(diào)系統(tǒng)還能夠結(jié)合室內(nèi)外溫濕度以及系統(tǒng)所預(yù)定溫濕度調(diào)整風閥的開度，并對排風閥實施一種聯(lián)動控制，進而也達成了一種降耗節(jié)能的效果。

新風閥與排風閥在機組運行停止之后就會處于一種關(guān)閉狀態(tài)，此時回風閥應(yīng)當保持全開，對于中央空調(diào)系統(tǒng)的自動化管控可應(yīng)用DOC控制器來實現(xiàn)。在實踐過程中，結(jié)合新風溫度，對水閥通過PID進行調(diào)節(jié)，從而有效的保證了送風度為預(yù)定值，同時通過控制蒸汽閥與加濕閥，保證了冬季風機出口空氣溫度的達標。而且系統(tǒng)還能夠?qū)︼L機出口的溫濕度以及新風過濾器的兩側(cè)壓差進行實時監(jiān)控，一旦這些數(shù)值出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將隨即發(fā)生自動報警。

2.4 中央空調(diào)系統(tǒng)中的風機盤管監(jiān)控

對于中央空調(diào)系統(tǒng)而言，冷暖設(shè)備有新風機組、空調(diào)機組，且還有大量的應(yīng)用風機盤管。從當前的市場情況看，主要有2種風機盤管控制器：①DDC控制器。其可與主機進行有效通訊，可實現(xiàn)有效的中心管控，能對調(diào)節(jié)冷水、冷機進行控制，但其價格相對較高。②不具備通訊能力的盤管控制器。對于該種類型的控制器而言，建議根據(jù)水系統(tǒng)的連接狀況對風機盤管進行分組，每一組支路的入口位置需安裝流量計、供回水溫度傳感器和供回水壓差變送器等。目前，在中央空調(diào)系統(tǒng)自控過程中，還無法完全利用DDC技術(shù)進行控制，進而在系統(tǒng)風量調(diào)試、制冷效果調(diào)節(jié)過程中，無法通過各風閥的自動調(diào)節(jié)來使風量均勻達到設(shè)計要求。針對該問題，常用的方法為“基準風口法”，即采取手動操作的方式對風量進行適當調(diào)整。一般而言，在調(diào)整中央空調(diào)系統(tǒng)的風量前，應(yīng)先對所有風口的風量進行初測，計算出每一個風口的初測值、設(shè)計風量比，確定比值最小的風口，并將其作為基準風口。

總之，隨著智能化和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)中采用了自動控制技術(shù)，這樣不僅能夠給我們提供一個舒適的生活和工作環(huán)境，而且還能夠延長中央空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命和節(jié)約運行成本，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]鄭偉文.大型中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制的應(yīng)用分析[J].建筑安全，2011，26(06)：53-55.

[2]張巖寶.空調(diào)系統(tǒng)運行能效及其改善措施研究[D].重慶大學，2009.

[3]常先問，冀兆良.智能控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的應(yīng)用[J].建筑節(jié)能，2007，(10)：4-7+13.