建筑工程中空调的自动控制系统研究

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【摘 要】近年来，随着智能建筑的快速发展，建筑工程中自动化系统也逐渐对建筑内的设备进行越来越科学、经济、合理的控制和管理。其中空调自动化系统是建筑工程自动化系统的一个最重要的部分，可以提高建筑设备利用率、优化设备的运行状态和时间、延长设备寿命、降低设备的能耗等。本文就此做一论述。

【关键词】建筑工程；自动控制系统；

建筑工程自动化系统被列为智能建筑的重要组成部分，包含了对空调通风系统、给排水系统、照明系统等的管理与协调，将对整座建筑的机电设备进行信号采集和控制，实现设备管理系统自动化，起到改善系统运行品质、提高管理水平、降低运行管理劳动强度、节省运行能耗的作用。

一、建筑工程空调自动控制系统的重要性

空调系统是现代建筑的重要组成部分，是建筑工程自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。现代建筑中的空调及其自动控制系统的重要性体现在以下几个方面：首先，智能建筑的主要功能之一就是为人们提供一个舒适的生活和工作环境，而这一功能主要是通过空调及其控制系统来实现的；其次，空调系统又是整个建筑最主要的耗能系统之一，有资料表明，空调系统的耗能已占到建筑总耗能的60%左右，通过建筑自动化系统的节能运行，对降低费用、提高效益是非常重要的；另外，由于在空调系控制系统必须进行实时调节控制，所以空调控制系统的配置与功能相对而言是整个自动化系统要求比较高的一部分。

二、空调自动控制系统的原理

空调的自动控制系统就是当室内外的空气参数（温度、湿度等）发生变化时，要求保持空调空间内空气参数不变或不超出既定的变化范围。通常采取对空气进行加热或冷却达到温度调节的目的，通过加湿和除湿达到湿度调节的目的，通过过滤和调节新风量来达到空气质量调节的目的。

对于特殊的空调系统，其控制功能与要求己远远超出了传统意义上空调控制的范畴，而属于工业控制的范围。这类空调控制系统的控制功能和精度要求普遍高于一般空调控制的功能和精度，常规空调控制系统中的控制器、传感器有时候不能满足控制要求，必须选用工业控制使用的传感器、控制器和相应的控制策略和算法才能满足要求。

三、空调自动控制系统的特点

1、调节对象的特性。空调自动控制系统的主要任务是维持空调房间一定的温湿度。对恒温控制的效果如何，在很大程度上往往取决于空调系统，而不是自控部分。所以，在空调自控设计时，首先要了解空调对象的特性，以便选择最佳控制方案。

2、温、湿度相关性。描述空气状态的两个主要参数温度和湿度，并不是完全独立的两个变量。当相对湿度发生变化时要引起加湿（或减湿）动作，其结果将引起室温波动；而当室温变化时，使室内空气中水蒸气的饱和压力变化，在绝对含湿量不变的情况下，就直接改变了相对湿度（温度增高相对湿度减少，温度降低相对湿度增加）。

3、分多工况性。有空调是按工况运行的，所以空调自动控制设计中包括工况自动转换部分。全年运行的空调系统，由于室外空气参数及室内热湿负荷变化，采用多工况的处理方式能达到节能的目的。为了尽量避免空气处理过程的冷热抵消，充分利用新、回风和发挥空气处理设备的潜力，对于空调自控设计师而言，除了考虑湿度为主的自动调节外，还必须考虑与其相配合的工况自动转换的控制。

4、整体控制性。空调自控系统是以空调室的温度控制为中心，通过工况转化与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空气处理设备要严格根据系统的工作程序进行，处理过程的各个参数调节与联锁控制都不是孤立进行，而是与温湿度控制密切相关。所以在自控设计时要全面考虑整体设计方案。

四、空调自动控制系统的构成

建筑工程自控系统一般包括：中央管理操作站系统、冷热源系统、空调系统、通排风系统、给排水系统、变配电系统、照明及电梯监控系统等等。

1、冷热源系统。为满足冷负荷变化，在分、集水器之间设旁通平衡阀，旁通量按照一台冷冻水泵流量设计。在分、集水器之间设水管压差变送器，系统根据分、集水器间压差变化，自动调节旁通阀开度，维持一定压差，确保空调用水需要。在集水器总管路设流量传感器，在分集水器处安装水管温度传感器，系统根据冷冻水供、回水温度差及流量计算冷负荷，进而控制冷水机组的开启台数，使机组尽量处于额定负荷工作状态，以提高机组工作效率、节约能源。

2、热交换盘管监控。检测二次回水温度，调节一次蒸汽电动阀开度；监测蒸汽温度；监视热水循环泵故障状态，用水流开关检测运行状态；系统按程序控制循环水泵启、停及自动转入备用状态；自动累计运行时间，开列维护保养清单。

3、空调系统。检测新风、回风、送风温度；系统依据回风温度调节表冷器盘管冷热水阀开度，维持室内温度恒定。排风机运行状态、故障状态监控及分时间段控制启停。

4、变配电系统。ABS监控功能包括：ABS自动监测两路高压主进线三相电压、电流、频率、功率因数和有功电度；监测低压主进线三相电压、电流、有功功率和无功功率；监测高、低压主开关柜开关状态、故障状态；监测高、低压母联开关状态；监测变压器温度报警信号；监测柴油发电机启停状态；监测柴油发电机供电电压、电流、功率因数、电量和油箱液位；监测高、低压母联开关状态。

5、给排水控制。给排水系统包括：生活水泵、水池、污水坑、排污泵等。BAS监控水泵的工作状态，检测水池的液位。当设备发生故障，液位异常时，BAS将马上发出报警，记录备案，并自动显示故障的情况和区域，提示工作人员进行解决。

6、照明及电梯监控系统。系统监测停车场、公共区域、屋顶霓虹灯、外立面灯光照明开关状态、按时间程序控制启停。检测照明主回路电流、电压及电度计量。电梯系统仅实施检测，不参与控制。BAS检测电梯运行状态、故障状态。

五、空调自动控制系统的管理手段

利用现代的计算机技术和网络系统，实现对所有机电设备的集中管理和自动监测，就能确保所有机电设备的安全运行，同时提高人员的舒适感和工作效率。

1、延长设备使用寿命。设备在电脑的统一管理下始终处于最佳运行状态，及时报告设备的故障情况并进行处理；按照设备的运行状况打印维护、保养报告，避免超前或延误维护，相应延长设备使用寿命，也等于节省了资金。

2、有效加强人员管理，在不采用自动化的建筑中，操作人员是否及时处理设备故障及维护保养，有关领导很难掌握；但自动化系统由电脑统一管理设备，计算机不会隐瞒、欺骗任何人，使有关领导及时掌握第一手资料，避免人员管理的各种问题。

3、保障设备与人身的安全。此系统对各设备的运行进行监测，可使值班人员及时发现故障、问题与意外；消灭故障于隐患之中，排除意外于防范之中，保障设备与人身的安全。

4、充分满足用户需求。可根据用户的需求，适时地调整设备，充分保证用户环境。如果全用人工调节，一则监测手段滞后，二则调节结果滞后，不可能充分满足用户需求。采用电脑管理设备，监测手段丰富灵活，反应时间快，可以充分满足用户需求。

总之，智能建筑作为计算机技术、自动控制技术和信息技术相结合的产物在现代社会发挥着越来越重要的作用。建筑工程空调自动化系统作为智能建筑中重要的三大系统之一，也得到了广泛的应用，并需要我们在日后进行不断的研究与探索。