空调系统的自动控制方法探讨
杨烨峰
摘 要：本文主要从中央空调自动化控制的作用及特点、中央空调自动控制系统的主要组成部分工作特点以及自动控制技术在中央空调系统中的改造应用实例等三个方面，分析自动控制技术在中央空调系统中的应用，希望对人们认识中央空调系统的自动化控制技术有一定帮助。
关键词：空调；自动控制；中央空调系统；应用
中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0057-02
随着社会发展和科技的进步，自动控制技术在中央空调中的应用变得越发普遍，应用的范围也逐渐拓展，不仅仅局限于商场和工厂，很多家庭也安装了中央空调。相较于普通空调设备而言，中央空调的组成部分更加复杂，众多子部件、系统共同作用，才能保障中央空调的安全稳定运行，而且中央空调具有环保节能的特性，运行安全系数也高出传统空调很多。自动控制技术在中央空调系统中的应用主要是通过PID自动控制系统实现的，初代的中央空调设备通常是使用继电器来实现自动化控制的，但继电器组成十分复杂，且运行过程中会消耗大量的电能，而且继电器运行的稳定性较差，经常会出现各种意外状况，影响整个空调系统的正常有效运行。伴随着智能化控制时代的到来，继电器逐渐被取代，中央空调使用直接数字控制器实现自动化，虽然直接数字控制器弥補了继电器能耗较大的短板，但这种数字化的控制器极易受到外界条件的干扰，且结构具有较大的局限性，随着PID智能控制系统的出现，逐渐被市场所淘汰。
1 中央空调自动化控制作用及特点
中央空调自动化控制的作用主要体现在通过空调自身配置的传感器接受需要调控空间相应的温度、湿度和风速等信号，并将接受到的信号传递到调节器。调节器能够智能化地完成信号的识别和对比工作，通过和事先设定好的数值比较实现差异识别，如果出现差异，再由调节器发出相应的指令到执行器，实现调节功能的智能化，达到智能控制既定空间的温度、湿度和风速的目的。所以当在自动化中央空调控制下的空间出现外部影响因子改变时，都能得到及时调整，实现对空气指标的控制，保障空气质量。自动化中央空调的作用主要体现在三个方面，分别是能效管理、管理角度和能源。就能效管理方面而言，自动化控制的中央空调能够实现与监控系统、安保系统等系统的相互融合，使既定空间能够在一个相对系统的管理体系之下运行，提高了运行的稳定性和安全性；从管理角度而言，相对于其他温控设备，智能化的中央空调能够在一定程度上有效降低运行的人力、物力和财力成本，具有高效性和经济性；就能源方面而言，中央空调能够实现实时监测并调节，能有效减少能源浪费。
一般来说，中央空调自动化控制的特点可以从五个方面体现，分别是中央空调的运行容易受到外界因素的影响、温度和湿度作为两个相关联的因素对中央空调运行的影响、温度和湿度以及空气品质的调节、多工况下运行及转换控制和中央空调对既定空间控制的整体性等。
2 中央空调自动控制系统的组成部分
中央空调自动控制系统是由多个子部件组成，其中包括检测传感器、调节器、执行器、加热器、加湿器、防护装置、冷冻水循环系统、风机相关装置、冷冻主机以及冷却塔等设施，这些部件组合到一起相互协调工作，使中央空调得以在各种不同工况下自动化运行（图1）。
2.1 空气状态参数的检测传感器
中央空调的检测系统是由传感器、变送器和显示器等三个部分组成。其中最为重要的子部件是对中央空调控制系统调剂精度有直接影响的检测传感器，中央空调都配备的检测传感器有温度传感器、湿度传感器、风速传感器和压力传感器，能够识别一定范围内空气的温度、湿度、风速以及压力等信息。中央空调对既定空间的智能化调节的基本判断依据是传感器采集传递的信息，而检测传感器的布置位置又决定了其所采集的信息，所以一般情况下，布置有检测传感器的地方空气参数都能得到较好的控制。要想让中央空调调控空间的空气质量得到良好的控制效果，就必须综合考虑检测传感器布置的位置，以实现最优调节。
2.2 空气状态参数的自动调节
空气状态参数的自动调节是中央空调实现智能化的核心部分。智能化控制是中央空调最主要的作用，与传统空调相比较，中央空调的调节空气质量具有稳定性、高效性和经济性等优势。中央空调运行时多个子部件同时参加工作，整体运行具有系统性，运行的安全稳定性能够得以保障；中央空调运行具有实时性，能够及时对外部环境变化发出相应的变更指令，保障空气质量，提高运行效率；中央空调通过对既定空间进行及时合理的调控，在保障空气质量的同时还有效降低了对能源的浪费，提高了中央空调的经济效益。空气状态参数的自动调节主要是通过控制既定空间中温度和湿度来实现。自动调节一般是通过PID调节控制实现，PID调节控制是动态系统过程控制的主要发展方向，其通过将PID控制时具有良好稳定性和适应性与人为有效经验相结合实现对空气质量控制，具体体现在PID能够智能实现模式控制和参数修正，而模式和参数的设定都是依托在人的知识和经验的判定和修正。在自动化中央空调调节过程中，作为主要调节因素的是温度和湿度，其调节功能的实现是相对独立的，当然在设计过程中必须考虑到温度和湿度的耦合关系。
2.3 空调工况的判断及自动切换空调最优工况
空调工况的判断依据基于我们事先对既定调控空间全年工况分区图的绘制，主要要考虑季节负荷影响。但中央空调在实际运行过程中会出现对边界重叠现象辨识度差等状况，这种状况的产生主要源于检测传感器布置位置以及检测传感机自身测量精度。为了避免这种意外情况的发生，保证中央空调系统运行的稳定性、高效性和经济性，必须将工况转换时间间隔控制在小于制冷机等设备允许的最短开＼停时间内。
2.4 建筑物和设备的安全保护
自动化的中央空调包含众多子部件，每一个部件都为空调的稳定运行提供了保障，任何一个环节出现状况都会在一定程度上影响空调的正常运行，核心部件如果出现故障，不仅会中断空调的有效运行，甚至会危害整个系统安全，造成严重事故。因此，中央空调所有的子部件设备都必须配备能够保障其安全运行的控制线路，维持其稳定有效运行。举个简单的案例，只有在有风的工况下才能完成加热器接通工作；有必要的防护装置能够在建筑物发生火灾工况下发挥自动调节保护作用，保障建筑物和设备的安全。
3 自动控制技术在中央空调系统中的改造与思考
自动控制技术在中央空调系统中的改造一般要经过以下几个步骤，即了解被改造对象的概况、针对具体情况设计改造方案、实现自动化硬件设备的连接工作，最后是相应监控软件的安装环节。改装后的中央空调能够有效减小空调系统日常管理人员工作量和费用的支出，运行过程平稳高效节能。
随着技术的进步和社会的发展需要，中央空调的自动化调控将更加趋向于智能化、节能化和安全化。如今，自动化调控的中央空调依旧存在一些问题，如中央空调实际运行过程中会出现对边界重叠现象辨识度差的状况，需要综合空调、采暖和通风等方面的技术才能有效实现中央空调的智能化。为人们提供更优质的空调生活，这是当下我们所有电气工作者的责任和义务。
参考文献
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