暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

馮順

無錫中微掩模電子有限公司 江蘇無錫 214135

1 國內(nèi)暖通空調(diào)自控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代科技在各行各業(yè)中的發(fā)展，國內(nèi)也在不斷提高自主研發(fā)的比重，相關(guān)領(lǐng)域的研究者開始對自動控制系統(tǒng)及理論和應(yīng)用進(jìn)行研究，逐漸將自動控制系統(tǒng)與暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，旨在節(jié)能減排，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保性。隨著社會各界對于節(jié)能減排這一理念的認(rèn)同，國內(nèi)大部分空調(diào)在進(jìn)行設(shè)計和研究的時候相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之一就是做到節(jié)能與環(huán)保，但是由于受到多方面因素的影響和制約，相關(guān)理論體系還不夠完善，使得國內(nèi)的空調(diào)節(jié)能限度較低，最高只能達(dá)到30%。近年來通過不斷的研究發(fā)現(xiàn)，在空調(diào)運(yùn)行階段，借助系統(tǒng)來調(diào)節(jié)變頻器，可以降低輸出頻率的方式來實(shí)現(xiàn)對水泵轉(zhuǎn)速的有效控制，進(jìn)而控制能源消耗，減少電能浪費(fèi)的情況。這為當(dāng)前暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能減排目標(biāo)上提供了一定的研究方向。國內(nèi)雖然一部分智能控制理論方面的體系和架構(gòu)還不夠完善，但是已經(jīng)有了具體的研究方向和研究目標(biāo)[1]。

2 自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用的主要特征

當(dāng)前各行各業(yè)都對自動化控制和生產(chǎn)有著一定的要求，因此相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ谧詣踊刂铺岢隽溯^高的要求。目前，國內(nèi)空調(diào)自動化控制已經(jīng)有了一定成果，但是還需要深入在科研領(lǐng)域進(jìn)行探索。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，自動化控制的應(yīng)用涉及如下三個階段：（1）20世紀(jì)80年代左右，所采用的中央空調(diào)控制系統(tǒng)僅有簡單的一個開關(guān)鍵，其借助熱繼電器或壓力繼電器進(jìn)行管理，從而達(dá)到對設(shè)備進(jìn)行自動控制的目的。（2）工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展帶來的新變化，PID控制器在自動管理領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用使得自動控制系統(tǒng)更加完善和健全，在PID的基礎(chǔ)上來改造和完善控制設(shè)備，有超過80%的空調(diào)控制系統(tǒng)采用了該控制系統(tǒng)和理念。（3）當(dāng)前研究階段，智能技術(shù)的發(fā)展使得空調(diào)系統(tǒng)也在逐漸追求智能控制和更高等級的自動化控制，國內(nèi)逐漸將新的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)[2]。

3 控制的方式

3.1 DDC控制的方式

DDC這一控制方式主要是結(jié)合數(shù)字化技術(shù)，在控制的過程中可以把所需要的控制參數(shù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字模擬量，可以通過控制數(shù)字模擬量，來達(dá)到調(diào)控所控參數(shù)的目的。例如室內(nèi)溫度如果出現(xiàn)了變化，空調(diào)系統(tǒng)在這個時候就可以把溫度值轉(zhuǎn)變成電流值，同時對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)字模擬量，通過調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)或者是閥門等，將室內(nèi)的溫度值逐漸逼近設(shè)定值。運(yùn)用這種方法進(jìn)行調(diào)控，可以讓室內(nèi)溫度始終保持適宜，維持供求平衡，進(jìn)而使能耗降低。

3.2 PLC的控制方式

PLC在自動控制系統(tǒng)內(nèi)得到了廣泛運(yùn)用。這主要是因?yàn)镻LC控制方法安全可靠，可以利用編程來實(shí)現(xiàn)，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(shí)時監(jiān)測暖通空調(diào)系統(tǒng)。

3.3 繼電器的控制方法

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(yùn)作，這同樣也在暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮這樣作用。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)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?qū)烧呖刂坪茫箅娏餍枰⒃谛‰娏骺刂频幕A(chǔ)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(yùn)用繼電器來延遲時間和通斷流量等。

4 暖通空調(diào)自動控制的實(shí)際應(yīng)用

4.1 模糊控制

在暖通空調(diào)的自動控制系統(tǒng)內(nèi)，模糊控制就是模糊的感知以及預(yù)測房間溫度，研究人體溫感并進(jìn)行很好的對比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的管理以及控制。將模糊控制運(yùn)用到暖通空調(diào)自動系統(tǒng)內(nèi)，控制系統(tǒng)的運(yùn)行回路是比較好，比較完整的，在運(yùn)行實(shí)驗(yàn)的過程中也可以保持很好的穩(wěn)定性。比如在大型客運(yùn)站內(nèi)的中央空調(diào)控制系統(tǒng)包含了主要三個控制系統(tǒng)，它們建立的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)都是在模糊控制運(yùn)用基礎(chǔ)上進(jìn)行的。與傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)相比，這種新型控制管理系統(tǒng)能夠使管理變得更加節(jié)能，讓運(yùn)行更加的穩(wěn)定。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其實(shí)際的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：第一，在運(yùn)行風(fēng)機(jī)盤管熱水系統(tǒng)的時候，這一系統(tǒng)的運(yùn)用，其水溫應(yīng)該滿足±0.056℃左右的溫度要求，但是傳統(tǒng)的PID控制，只能夠滿足±1℃的溫度控制要求。所以，這樣的方式就說明，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制，就可以最大限度的減少能源消耗，同時也可以滿足節(jié)能的需求。

4.3 應(yīng)用成效分析

基于各種控制系統(tǒng)的分析，通過某五星級酒店工程之中暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用總結(jié)，幫助該工程提升了實(shí)際的能源利用效率，并且也幫助該工程節(jié)約了大量的后期維修改造成本。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，本暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，其實(shí)際運(yùn)行效率比同類項(xiàng)目高9%，大大降低了該酒店的空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，同時也順應(yīng)了全球節(jié)能減排的趨勢[3]。

5 自動控制在暖通空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

隨著社會經(jīng)濟(jì)科技的迅速發(fā)展，人們對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的要求更高，促使暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的功能越來越完善，也使得設(shè)計更加困難，涉及到的相關(guān)模型和參數(shù)也會更加復(fù)雜。僅僅使用傳統(tǒng)的PID系統(tǒng)已經(jīng)不能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求，需要研究控制更加精準(zhǔn)的系統(tǒng)，這樣一來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與模糊控制理論系統(tǒng)可以達(dá)到更高級的控制管理。

6 結(jié)語

近幾年來我們不斷加強(qiáng)對于自動控制的相關(guān)研究，從中我們可以知道，在實(shí)際生活中運(yùn)用暖通空調(diào)系統(tǒng)，不但可以使自控系統(tǒng)具有的應(yīng)用能力提高，還可以使空調(diào)具有的使用性能提高，兩種能力的提高可以促使暖通空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的研究和發(fā)展，為自動化的暖通空調(diào)系統(tǒng)在我國的發(fā)展提供很好的借鑒。綜上所述，以上內(nèi)容就是對自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用的論述。