自動控制在暖通空調系統中的發展與應用

李靜瑋

摘要：最近這些年，國民經濟的快速發展，為人們提供了良好的生活條件，改善了人們的生活品質。然而，隨著暖通空調系統在人們生活中的大量應用，造成了一定的環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注。不論單位還是個人應用空調造成的能源消耗基本占總建筑能耗的1/2，以中央空調為例，中央空調消耗的電能基本占整棟建筑電能消耗的六成左右。空調的應用在帶來極大的生活便利的同時，也造成了能耗和環境問題，因此需要深入研究空調使用過程中的節能工作，促進國家社會與經濟的可持續發展，建立環境友好型社會。

關鍵詞：自動控制;暖通空調系統;發展與應用

暖通空調能充分的利用我國的制冷能源，提供給社會居民日常所需要的熱量，而且居民在使用的過程中不會產生任何有害的氣體，目前主要在一些相對寒冷的地區得到較大的發展及應用。一般很多大型暖通空調所需的冷量都是通過多個制冷站點連接在一起組成的，但我國目前還有很多地區對于自動控制系統的應用還沒有制定出詳細的計劃，使得暖通空調不能穩定的進行供冷功能，不能完全的展現出暖通空調自身的特性，對于暖通空調自動控制系統在實際使用過程中出現的技術問題，企業的技術管理人員應提出有效的措施進行解決，促進自動控制系統在暖通空調方面的應用。

一、自動控制在暖通空調系統中的應用主要特征

當前各行各業都對自動化控制和生產有著一定的要求，因此相關領域對于自動化控制提出了較高的要求。目前，國內空調自動化控制已經有了一定成果，但是還需要深入在科研領域進行探索。在暖通空調系統中，自動化控制的應用涉及如下三個階段：

1）20世紀80年代左右，所采用的中央空調控制系統僅有簡單的一個開關鍵，其借助熱繼電器或壓力繼電器進行管理，從而達到對設備進行自動控制的目的。2）工業技術的不斷發展帶來的新變化，PID控制器在自動管理領域的實際應用使得自動控制系統更加完善和健全，在PID的基礎上來改造和完善控制設備，有超過80%的空調控制系統采用了該控制系統和理念。3）當前研究階段，智能技術的發展使得空調系統也在逐漸追求智能控制和更高等級的自動化控制，國內逐漸將新的智能控制系統應用于暖通空調系統。

二、自動控制方式

（一） PLC控制方式

PLC在自動控制系統內得到了廣泛運用。這主要是因為PLC控制方法安全可靠，可以利用編程來實現，所以這種方法也被叫做編程控制器。它具有的體積比較小，可以把它安裝在控制對象的附近，實時監測暖通空調系統。

（二） DDC控制方式

DDC這一控制方式主要是結合數字化技術，在控制的過程中可以把所需要的控制參數轉變成數字模擬量，可以通過控制數字模擬量，來達到調控所控參數的目的。例如室內溫度如果出現了變化，空調系統在這個時候就可以把溫度值轉變成電流值，同時對應相應的數字模擬量，通過調節空調系統的風機或者是閥門等，將室內的溫度值逐漸逼近設定值。運用這種方法進行調控，可以讓室內溫度始終保持適宜，維持供求平衡，進而使能耗降低。DDC控制器調節溫度是和初始設置的數值呈現正相關的關系，與此同時，初始設置的數值和系統動作調節之間的關系也是呈正相關的。所以在確定裝置控制力時可以利用系統規模大小，但控制系統具有的規模大小需要和所控系統規模相匹配，如果不匹配就會對系統運行產生一定程度的不良影響。所以在選擇控制系統的過程中，工作人員不應當大意，需要和所控參數及相關的控制規模相結合，進而作出選擇。這樣不但可以保證裝置能夠穩定運行還可以在一定程度上降低能耗。

（三）繼電器控制

繼電器具有的控制力原理就是通過小電流來控制大電流的運作，這同樣也在暖通空調系統內發揮這樣作用。在空調系統運行時，如果電流存在大小不同的情況，流量也會變得不同，但是繼電器能夠將兩者控制好，大電流需要建立在小電流控制的基礎之上。繼電器具有的種類比較多，比如電磁繼電器和時間繼電器等，可以通過運用繼電器來延遲時間和通斷流量等。

三、自動控制在暖通空調系統中的發展與應用

（一）遺傳算法的運用

遺傳算法并不是新興的研究方向，事實上，早在20世紀60年代美國就開始使用了遺傳算法，其一般是通過對數學模型的分析和研究來構建一套借助空間搜索來達到隨機搜索的一種運行模式。在初期空調系統設計階段，遺傳算法就開始被慢慢的引入到PID管理系統中，并且運行過程中，發現與傳統的PID系統相比，遺傳算法具有更高的應用價值，遺傳算法不需要依賴數學模型，具有非常強的信息搜索能力，與模糊控制進行結合能夠實現對空調系統的變頻控制，從而促進了相關領域的技術發展，從其他思路實現了對能源的節約。

（二）模糊控制的應用

在暖通空調的自動控制系統內，模糊控制就是模糊的感知以及預測房間溫度，研究人體溫感并進行很好的對比，進而實現對整個系統的管理以及控制。將模糊控制運用到暖通空調自動系統內，控制系統的運行回路是比較好，比較完整的，在運行實驗的過程中也可以保持很好的穩定性。比如在大型客運站內的中央空調控制系統包含了主要三個控制系統，它們建立的暖通空調控制系統都是在模糊控制運用基礎上進行的。與傳統PID控制系統相比，這種新型控制管理系統能夠使管理變得更加節能，讓運行更加的穩定。實際上操作PID控制系統的原理十分簡單，如果問題出現了就可以進行快速維修的工作，PID控制系統的應用范圍也十分廣泛。但是這一個系統的運行并不十分穩定，整體運行的效率也是很低。運用模糊控制的暖通空調管理系統具有的性能比較好，運用的范圍也十分廣。

（三）神經網絡控制的應用

1）風機盤管熱水系統。與傳統的PID系統相比，神經網絡控制系統具有更強的水溫控制能力，這就意味著神經網絡控制系統能夠對控制能源的消耗問題給予準確的預測，這樣不僅可以達到節能減排的目的，而且還可以實現對環境的保護。2）在暖通空調控制過程中，應用神經網絡控制系統可以實現對系統整體運行狀態與周邊環境條件進行有效控制，從而實現對整個設備更精準有效的控制，在此技術上對于設備的控制也能夠更加科學合理，從而提供良好的節能效果。

（四）流程自動控制的應用

自動化控制系統主要是依附在自動控制技術上，它主要是由傳感器，執行機構，調節器和調節機構組成的。在調節參數的過程中，雖然參數會在調節的前后存在明顯變化，但是仍然沒有辦法與實際的參數相一致，這一問題的出現主要是由于偏差的存在，但是自動化控制可以給定數值結合起來進行調解，讓新參數值能夠達到要求。具體的流程包括：設置傳感器時需要在調控對象的附近進行，它的作用主要是占用系統運行的狀態，分析發出的信號，如果存在了異常現象，就會利用變送器轉變為和調節器相一致的信號，并將其傳到調節器。與此同時，對給定設計值進行設置，對兩種信號進行對比，如果相差的比較大，調節器這時就可以下達指令，之后執行機構會馬上進行調整，進而把兩者間的偏差能夠控制在規定的范圍之間。

四、結語：

自控系統在暖通空調系統中具有較好的應用前景，智能技術在自動控制中的融合能夠實現對空調系統更加精準的控制。因此還需要相關技術人員不斷進行深入研究，進一步提高暖通空調的使用性能。

參考文獻：

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