自動(dòng)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(tuán)安裝有限公司

1、自動(dòng)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(gè)功能部件上都采用自動(dòng)控制，通過控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)控制對(duì)象，將被控區(qū)域所要求的空氣的各個(gè)參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)，而且整個(gè)控制調(diào)節(jié)運(yùn)行過程不需要人們手動(dòng)操作。中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)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(dòng)控制理論的歷程，現(xiàn)在的空調(diào)自動(dòng)控制由傳感器、控制器、執(zhí)行器和被控制對(duì)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(dòng)控制技術(shù)

2.1 冷熱源及水管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

對(duì)于中央空調(diào)的主機(jī)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(jìn)出口溫度以及水流開關(guān)壓縮機(jī)的壓力等多項(xiàng)指標(biāo)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(shí)現(xiàn)了對(duì)熱泵的自動(dòng)化管控，而且也發(fā)揮出了一種很好的監(jiān)控、查詢及報(bào)警等功能。在機(jī)組平時(shí)的運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)主控制器便會(huì)立刻出現(xiàn)相應(yīng)的顯示并發(fā)出警報(bào)；此外，還能夠?qū)ο到y(tǒng)所設(shè)定的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行調(diào)整和改變等操作。比如在一天的不同時(shí)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(duì)系統(tǒng)壓縮機(jī)結(jié)合相關(guān)命令進(jìn)行操作，參照冷凍機(jī)房出口的設(shè)定值來調(diào)整壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閥。在這一過程中也可以針對(duì)冷凍水的出庫(kù)溫度進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可通過水流量傳感器與溫度傳感器等來進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

2.2 定風(fēng)量系統(tǒng)控制

定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量穩(wěn)定性強(qiáng)，可無視負(fù)荷變化帶來的影響，風(fēng)機(jī)持續(xù)維持全風(fēng)量運(yùn)行狀態(tài)，以改變送風(fēng)溫度的方式來對(duì)室內(nèi)冷熱負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)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(fēng)口、回風(fēng)機(jī)以及電動(dòng)風(fēng)門，滿足不同情況下的全新風(fēng)、循環(huán)式以及自動(dòng)混合式運(yùn)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(fēng)量系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)空調(diào)回風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、回風(fēng)閥與排氣閥比例調(diào)節(jié)、空調(diào)回風(fēng)濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)等。第一，回風(fēng)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(fēng)溫度傳感器所測(cè)得回風(fēng)溫度，同時(shí)按照控制規(guī)律來對(duì)表面式換熱器回水調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)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(gè)過程中可將新風(fēng)溫度看作為系統(tǒng)擾動(dòng)量，調(diào)節(jié)后保證其可以滯后于新風(fēng)溫度的變化，并且將新風(fēng)溫度傳感器反映的新風(fēng)溫度作為前饋信號(hào)加入到回風(fēng)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(fēng)濕度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)控制模式與回風(fēng)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(duì)加濕器閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變加濕蒸汽流量大小，來達(dá)到控制室內(nèi)濕度的目的。

2.3 新風(fēng)和空調(diào)機(jī)組的參數(shù)測(cè)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(fēng)進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充。一般情況下，在新風(fēng)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)通道的位置需要進(jìn)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(jì)要求。中央空調(diào)系統(tǒng)還能夠結(jié)合室內(nèi)溫、適度的計(jì)算負(fù)荷來完成風(fēng)擋的自行更換，進(jìn)而也成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)送風(fēng)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(fēng)閥的開度，并對(duì)排風(fēng)閥實(shí)施一種聯(lián)動(dòng)控制，進(jìn)而也達(dá)成了一種降耗節(jié)能的效果。

新風(fēng)閥與排風(fēng)閥在機(jī)組運(yùn)行停止之后就會(huì)處于一種關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)回風(fēng)閥應(yīng)當(dāng)保持全開，對(duì)于中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化管控可應(yīng)用DOC控制器來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)踐過程中，結(jié)合新風(fēng)溫度，對(duì)水閥通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效的保證了送風(fēng)度為預(yù)定值，同時(shí)通過控制蒸汽閥與加濕閥，保證了冬季風(fēng)機(jī)出口空氣溫度的達(dá)標(biāo)。而且系統(tǒng)還能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)出口的溫濕度以及新風(fēng)過濾器的兩側(cè)壓差進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dòng)報(bào)警。

2.4 中央空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)盤管監(jiān)控

對(duì)于中央空調(diào)系統(tǒng)而言，冷暖設(shè)備有新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組，且還有大量的應(yīng)用風(fēng)機(jī)盤管。從當(dāng)前的市場(chǎng)情況看，主要有2種風(fēng)機(jī)盤管控制器：①DDC控制器。其可與主機(jī)進(jìn)行有效通訊，可實(shí)現(xiàn)有效的中心管控，能對(duì)調(diào)節(jié)冷水、冷機(jī)進(jìn)行控制，但其價(jià)格相對(duì)較高。②不具備通訊能力的盤管控制器。對(duì)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(duì)風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行分組，每一組支路的入口位置需安裝流量計(jì)、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(jìn)行控制，進(jìn)而在系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)試、制冷效果調(diào)節(jié)過程中，無法通過各風(fēng)閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)來使風(fēng)量均勻達(dá)到設(shè)計(jì)要求。針對(duì)該問題，常用的方法為“基準(zhǔn)風(fēng)口法”，即采取手動(dòng)操作的方式對(duì)風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。一般而言，在調(diào)整中央空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量前，應(yīng)先對(duì)所有風(fēng)口的風(fēng)量進(jìn)行初測(cè)，計(jì)算出每一個(gè)風(fēng)口的初測(cè)值、設(shè)計(jì)風(fēng)量比，確定比值最小的風(fēng)口，并將其作為基準(zhǔn)風(fēng)口。

總之，隨著智能化和自動(dòng)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(dòng)控制技術(shù)，這樣不僅能夠給我們提供一個(gè)舒適的生活和工作環(huán)境，而且還能夠延長(zhǎng)中央空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命和節(jié)約運(yùn)行成本，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)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(yùn)行能效及其改善措施研究[D].重慶大學(xué)，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.