自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用

李靜瑋

摘要：最近這些年，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為人們提供了良好的生活條件，改善了人們的生活品質(zhì)。然而，隨著暖通空調(diào)系統(tǒng)在人們生活中的大量應(yīng)用，造成了一定的環(huán)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(guān)注。不論單位還是個(gè)人應(yīng)用空調(diào)造成的能源消耗基本占總建筑能耗的1/2，以中央空調(diào)為例，中央空調(diào)消耗的電能基本占整棟建筑電能消耗的六成左右?？照{(diào)的應(yīng)用在帶來極大的生活便利的同時(shí)，也造成了能耗和環(huán)境問題，因此需要深入研究空調(diào)使用過程中的節(jié)能工作，促進(jìn)國家社會與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，建立環(huán)境友好型社會。

關(guān)鍵詞：自動控制;暖通空調(diào)系統(tǒng);發(fā)展與應(yīng)用

暖通空調(diào)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(chǎn)生任何有害的氣體，目前主要在一些相對寒冷的地區(qū)得到較大的發(fā)展及應(yīng)用。一般很多大型暖通空調(diào)所需的冷量都是通過多個(gè)制冷站點(diǎn)連接在一起組成的，但我國目前還有很多地區(qū)對于自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用還沒有制定出詳細(xì)的計(jì)劃，使得暖通空調(diào)不能穩(wěn)定的進(jìn)行供冷功能，不能完全的展現(xiàn)出暖通空調(diào)自身的特性，對于暖通空調(diào)自動控制系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題，企業(yè)的技術(shù)管理人員應(yīng)提出有效的措施進(jìn)行解決，促進(jìn)自動控制系統(tǒng)在暖通空調(diào)方面的應(yīng)用。

一、自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要特征

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(gè)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(gè)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)。

二、自動控制方式

（一） PLC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(shí)監(jiān)測暖通空調(diào)系統(tǒng)。

（二） DDC控制方式

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(gè)時(shí)候就可以把溫度值轉(zhuǎn)變成電流值，同時(shí)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。DDC控制器調(diào)節(jié)溫度是和初始設(shè)置的數(shù)值呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，與此同時(shí)，初始設(shè)置的數(shù)值和系統(tǒng)動作調(diào)節(jié)之間的關(guān)系也是呈正相關(guān)的。所以在確定裝置控制力時(shí)可以利用系統(tǒng)規(guī)模大小，但控制系統(tǒng)具有的規(guī)模大小需要和所控系統(tǒng)規(guī)模相匹配，如果不匹配就會對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生一定程度的不良影響。所以在選擇控制系統(tǒng)的過程中，工作人員不應(yīng)當(dāng)大意，需要和所控參數(shù)及相關(guān)的控制規(guī)模相結(jié)合，進(jìn)而作出選擇。這樣不但可以保證裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)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(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(shí)，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?，大電流需要建立在小電流控制的基礎(chǔ)之上。繼電器具有的種類比較多，比如電磁繼電器和時(shí)間繼電器等，可以通過運(yùn)用繼電器來延遲時(shí)間和通斷流量等。

三、自動控制在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用

（一）遺傳算法的運(yùn)用

遺傳算法并不是新興的研究方向，事實(shí)上，早在20世紀(jì)60年代美國就開始使用了遺傳算法，其一般是通過對數(shù)學(xué)模型的分析和研究來構(gòu)建一套借助空間搜索來達(dá)到隨機(jī)搜索的一種運(yùn)行模式。在初期空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，遺傳算法就開始被慢慢的引入到PID管理系統(tǒng)中，并且運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的PID系統(tǒng)相比，遺傳算法具有更高的應(yīng)用價(jià)值，遺傳算法不需要依賴數(shù)學(xué)模型，具有非常強(qiáng)的信息搜索能力，與模糊控制進(jìn)行結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的變頻控制，從而促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，從其他思路實(shí)現(xiàn)了對能源的節(jié)約。

（二）模糊控制的應(yīng)用

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(gè)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(gè)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。實(shí)際上操作PID控制系統(tǒng)的原理十分簡單，如果問題出現(xiàn)了就可以進(jìn)行快速維修的工作，PID控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也十分廣泛。但是這一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行并不十分穩(wěn)定，整體運(yùn)行的效率也是很低。運(yùn)用模糊控制的暖通空調(diào)管理系統(tǒng)具有的性能比較好，運(yùn)用的范圍也十分廣。

（三）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

1）風(fēng)機(jī)盤管熱水系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的PID系統(tǒng)相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有更強(qiáng)的水溫控制能力，這就意味著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能夠?qū)刂颇茉吹南膯栴}給予準(zhǔn)確的預(yù)測，這樣不僅可以達(dá)到節(jié)能減排的目的，而且還可以實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)。2）在暖通空調(diào)控制過程中，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)與周邊環(huán)境條件進(jìn)行有效控制，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)設(shè)備更精準(zhǔn)有效的控制，在此技術(shù)上對于設(shè)備的控制也能夠更加科學(xué)合理，從而提供良好的節(jié)能效果。

（四）流程自動控制的應(yīng)用

自動化控制系統(tǒng)主要是依附在自動控制技術(shù)上，它主要是由傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成的。在調(diào)節(jié)參數(shù)的過程中，雖然參數(shù)會在調(diào)節(jié)的前后存在明顯變化，但是仍然沒有辦法與實(shí)際的參數(shù)相一致，這一問題的出現(xiàn)主要是由于偏差的存在，但是自動化控制可以給定數(shù)值結(jié)合起來進(jìn)行調(diào)解，讓新參數(shù)值能夠達(dá)到要求。具體的流程包括：設(shè)置傳感器時(shí)需要在調(diào)控對象的附近進(jìn)行，它的作用主要是占用系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)，分析發(fā)出的信號，如果存在了異常現(xiàn)象，就會利用變送器轉(zhuǎn)變?yōu)楹驼{(diào)節(jié)器相一致的信號，并將其傳到調(diào)節(jié)器。與此同時(shí)，對給定設(shè)計(jì)值進(jìn)行設(shè)置，對兩種信號進(jìn)行對比，如果相差的比較大，調(diào)節(jié)器這時(shí)就可以下達(dá)指令，之后執(zhí)行機(jī)構(gòu)會馬上進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而把兩者間的偏差能夠控制在規(guī)定的范圍之間。

四、結(jié)語：

自控系統(tǒng)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中具有較好的應(yīng)用前景，智能技術(shù)在自動控制中的融合能夠?qū)崿F(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)更加精準(zhǔn)的控制。因此還需要相關(guān)技術(shù)人員不斷進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步提高暖通空調(diào)的使用性能。

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