谈暖通空调系统的自动控制

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摘要：要使空调房间内的空气参数稳定地维持在允许的波动范围内，必须对机器露点、加热后的空气温度、加湿后的空气湿度、室温或室内相对湿度进行调节。为达到这些调节目的，需要设置由不同调节环节所组成的自动控制系统。

关键词：暖通；空调；系统；自动控制

采暖、通风和空气调节系统的自动控制，包括参数检测、参数和动力设备状态显示、自动调节和控制、工况自动转换、设备连锁与自动保护以及中央监控与管理等。暖通空调系统自动化程度是反映空调技术先进性的一个重要方面。实现暖通空调系统调节的自动化，不仅可以提高调节质量、降低冷、热量的消耗、节约能量，同时还可以减轻劳动强度，减少运行人员，提高劳动生产率和技术管理水平。因此，随着自动控制技术和电子技术的发展，暖通空调系统的自动控制必将得到更广泛的应用。

1、空调自控系统的基本组成

在空调系统中，为满足生产、操作或使用过程的需要加以调节的各个环节称为调节对象(如空调房间以及各种热湿处理装置）。反映这些调节对象特性的参数称为调节参数或被调量。对调节参数规定的数值,即需要保持恒定或按预先给定规律随时间而变化的数值叫做给定值(如设计要求的室内基准温湿度等)。

由于种种干扰因素或扰量的存在，被调量的实际值与给定值之间总会产生一定偏差。空调自动控制的任务就是根据调节参数的这种偏差，通过由不同调节环节所组成的自动控制系统来控制各参数的偏差值，使之处于允许的波动范围内。一般来说，空调自动控制系统应由以下几种主要部件组成：

1.1传感器(变送器）

传感器用来感受被调参数的变化，并及时发出信号给调节器。如传感器发出的信号与调节器所要求的信号不符时，则需利用变送器将所发信号转换成调节器所要求的标准信号。因此，传感器的输入是被调参数输出是检测信号。常用的传感器有铂电阻温度计和氯化锂湿度计等。也有机电一体化型，即把传感器与变送器组合成一体。

1.2调节器

调节器接受传感器输出的信号并与给定值进行比较，然后将测出的偏差经过放大变为调节器的输出信号，指挥执行机构对调节对象作调节。常用的调节器按被调参数的不同,有温度调节器、湿度调节器、压力调节器等;按调节规律(调节器的输出信号与输入偏差信号之间的关系〉不同，有位式调节器、比例积分调节器和比例积分微分调节器等。

1.3执行机构

执行机构接受调节器的输出信号，驱动调节机构。如接触器、电动阀门的电动机、电磁阀的电磁铁、气动薄膜部分等都属于执行机构。

1.4调节机构

调节机构与执行机构紧密相关，有时与执行机构合成一个整体，它随执行机构动作而动作。如调节风量的阀门、冷热媒管路上的阀门、电加热器等。当执行机构和调节机构组装在一起并成为一个整体时,则称之为执行调节机构。如电磁阀、电动二、三通,和电动调节风阀等。

综上所述，调节对象的调节参数因扰量作用而发生变化，经传感器测量并传送给调节器，调节器根据调节参数与给定值的偏差，指令执行机构使调节机构动作，使调节对象的调节参数保持在给定值的规定偏差范围内。

2、室温控制

室温控制是暖通空调自控系统中的一个重要环节。它是用室内干球温度传感器来控制相应的调节机构，使送风温度随扰量的变化而变化。

改变送风温度的方法有：调节加热器的加热量和调节新、回风混合比或一 、二次回风比等。调节热媒为热水或蒸汽的空气加热器的加热量来控制室温，主要用于一般工艺性空调系统;而对温度精度要求高的系统,则须采用电加热对室温进行微调。

室温控制方式可以有双位、恒速、比例及比例积分控制方式等几种。应根据室内参数的精度要求以及房间围护结构和扰量的情况,选用合理的室温控制方式。

室温控制时，室温传感器的放置位置对控制效果会产生很大影响。室温传感器的放置地点不要受太阳辐射热及其他局部热源的干扰,还要注意墙壁温度的影响，因为墙壁温度较空气温度变化滞后得多，最好自由悬挂，也可以挂在内墙上。

在大量工业与民用建筑中，空调房间无需全年固定定温，故可采用变动室温的控制方法。它与全年固定室温的情况相比，不仅能使人体适应室内外气温的差别，感到更为舒适，而且可大为减少空调全年运行费用，夏季可节省冷量，冬季可节省热量。

3、室内相对湿度控制

3.1间接控制法(定露点）

对于室内产湿量一定或者波动不大的情况，只要控制机器露点温度就可以控制室内相对湿度。这种通过控制机器露点温度来控制室内相对湿度的方法称为"间接控制法"。

有时为了提高调节质量，根据室内产湿量的变化情况，应及时修正机器露点温度的给定值，可在室内增加一只湿度传感器。当室内相对湿度增加时，湿度传感器调低的给定值，反之，则调高的给定值。

3.2直接控制法(变露点）

对于室内产湿量变化较大或室内相对湿度要求较严格的情况，可以在室内直接设置湿球温度或相对湿度传感器,控制相应的调节机构，直接根据室内相对湿度偏差进行调节，以补偿室内热湿负荷的变化。这种控制方法称为"直接控制法"。它与"间接控制法"相比，调节质量更好，目前在国内外已广泛采用。

4、表面冷却器的控制

在暖通空调系统中，除使用喷水室处理空气外，还常使用表面冷却（加热）器或直接蒸发式表面冷却器。它们的控制方法分述如下。

4.1表面冷却〔加热）器

表面冷却〈加热）器控制可以采用二通或三通调节阀。因干管流量发生变化，将会影响同一水系统中其他盘管机组的正常工作，使用二通调节阀调节水量时(供水温度不变），供水管路上应加装恒压或恒压差的控制装置，以免产生相互干扰现象。控制方法有两种。

4.1.1进水温度不变,调节进水流量

由室内传感器了通过调节器比例地调节三通阀，改变流人盘管的水流量。在冷(热）负荷变化时，通过盘管的水流量减少（增加）将引起盘管进出口水温差的相应变化。这种控制方法国内外已大量采用。

4.1.2冷水流量不变，调节进水温度

由室内传感器通过调节器比例地调节三通阀，可改变进水水温，盘管内的水流量保持一定。这种方法调节性能好，但投资有所增加，一般只有在温度控制要求精确时才使用。

4.2直接蒸发式表面冷却器

直接蒸发式表面冷却器控制，它一方面靠室内温度传感器了通过调节器使电磁闽作双位动作;另一方面膨胀阀自动地保持盘管出口冷剂吸气温度一定。大型系统也可以采用并联的直接蒸发式冷却盘管，按上述方法进行分段控制以改善调节性能。小型系统(例如空调机组）以及无需严格控制室内参数的场合，也可以通过调节器控制压缩机的停或开，而不控制蒸发器的冷剂流量。

参考文献

[1] 贺平,孙刚. 供热工程[M] . 中国建筑工业出版社，1993.

[2] 狄育慧. 暖通节能的探讨. 北京节能，2000