空調閉環自動控制系統

郭莉鈺

（吉林大學珠海學院 廣東珠海 519041）

空調閉環自動控制系統

郭莉鈺

（吉林大學珠海學院 廣東珠海 519041）

分析空調的控制原理，提出一種空調閉環自動控制方式，指導安裝維修及正確使用。

空氣調節器；空調；閉環控制；控制系統

1 引言

由于溫室效應，全球溫度逐年上升，空調已走進千家百戶，成為人們生活工作的必需品，市場不斷擴大，特別是夏天銷售異常火爆，大部分人對于空調的了解可能只停留在如何使用上，而對其內部工作原理并不是太了解，隨著空調的廣泛應用，為加深人們對于空調的進一步深化了解，指導正確使用及安裝維修，我們特別找出一款知名品牌的空調，對其內部的控制方式做深入的剖析，組合自動控制理論，對其控制系統做一個全面的介紹，提出一種自動控制邏輯供設計開發使用。

2 正文

2.1 空調系統的構成

空調系統包括內風機、步進電機、外風機、壓縮機、換向閥、控制器、電加熱管、毛細管（澎脹閥）、制冷劑、冷凝器、蒸發器等。

2.2 制冷原理

空調器通電后，制冷系統內制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機吸入并壓縮為高壓蒸汽后排至冷凝器。同時外風機吸入的室外空氣流經冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結為高壓液體。高壓液體經過膨脹閥噴入蒸發器，并在相應的低壓下蒸發，吸取周圍的熱量。同時內風機使空氣不斷進入蒸發器的翅片間進行熱交換，并將放熱后變冷的空氣送向室內。如此室內空氣不斷循環流動，達到降低溫度的目的。（圖1）

2.3 PID控制框圖

自控系統的構成如圖2所示。

基于對于空調系統的分析，我們的控制對象為環境溫度，變送器采用感溫包，感溫包內部有熱敏電阻，隨著溫度的變化，阻值也發生變化，執行器為壓縮機、內外風機、步進電壓、換向閥、電加熱等功率器件。系統的過渡過程采取衰減振蕩過程，使用定頻壓縮機，采取繼續雙位控制，使環境溫度不斷在向設定溫度靠近。設計了如圖3所示空調閉環的控制系統。

2.4 控制邏輯

控制系統運行模式包括：制冷、除濕、制熱、自動、送風。

T環：室內溫度溫度；

T設：用戶設定溫度；

T管：銅管內部溫度。

（1）制冷運行的工作條件及過程

a.當T環≥T設+1℃時，為制冷運行，此時壓縮機、外風機運行、內風機按設定風速運行；

b.當T環≤T設-1℃時，進入停機狀態，此時壓縮機停、外風機延時15 秒停，內風機按設定風速運行；

c.當T設-1℃＜T環＜T設+1℃時，保持前面運行狀態。

此模式下，換向閥不得電，溫度設定范圍為16～30℃。

圖1 制冷原理

防凍結保護：當壓縮機連續運行了6分鐘后，且連續3分鐘檢測到T管≤0℃，則壓縮機停、外風機延時15 秒停止運行，內風機按設定風速運行，當3分鐘延時后，且T管≥10℃時恢復原狀態運行。

壓縮機保護：上電以后，壓縮機無論在何種情況下，兩次啟動的時間間隔不少于3分鐘，第一次加電時，壓縮機無3分鐘延時；壓縮機一旦啟動，在6分鐘內不隨室溫變化而停機。

（2）除濕運行的工作條件及過程

a.當T環＞T設+2℃時，進入制冷運行，內風機風速可調；

b.當T設-2℃≤T環≤T設+2℃時，進入除濕運行，此時內風機低速運行，壓縮機及外風機開6分鐘后，壓縮機停、外風機延時15秒停，30秒后內風機停，3分半鐘后壓縮機、外風機開，內風機低速運行，除濕過程按以上循環運行。

c.當T環＜T設-2℃時，壓縮機、室外風機及內風機停止運行。

此模式下，換向閥不得電，溫度設定范圍為16～30℃。

防凍結保護：壓縮機運行3分鐘，且連續3分鐘檢測到T管≤0℃時，則壓縮機停、外風機延時15 秒停，內風機按低風速運行，滿足制冷除濕時，則內風機按設定風速運行；當3分鐘延時后，且T管≥10℃時，恢復原狀態運行。

（3）制熱運行的工作條件及過程

a.當T環≤T設+2℃時，進入制熱運行，此時換向閥、壓縮機、外風機同時投入運行，內風機按防冷風條件運行；

圖2 自控系統構成

圖3 空調閉環控制系統

b.當T環≥T設+4℃時，壓縮機停、外風機延時15 秒停，換向閥仍一直得電，內風機按吹余熱條件運行；

c.當T設+2℃＜T環＜T設+4℃時，保持前面的運行狀態。

該模式下，溫度設定范圍為16～30℃；

防高溫：制熱運行時，當檢測到T管≥58℃時，外風機停止運行；（在外風機停止的這時間里不檢測化霜溫度）。當T管≤52℃時，外風機恢復運行。

吹余熱：當制熱停機溫度達到后，壓縮機停，外風機延時15秒停，內風機按設定風速吹60s，吹余熱狀態時不檢測管溫溫度。

（4）壓縮機保護同制冷模式

消噪保護：當用“運轉/停止”關機時，換向閥延時兩分鐘關；或模式轉換時延時兩分鐘。

a.T環≥26℃時，按制冷模式運行，T設=25℃。

b.當T環≤22℃時，當為冷暖控制器時按制熱模式運行，T設=20℃；當為單冷控制器時按送風模式運行，T設=25℃。

c.當22℃＜T環＜26℃時，保持原運行狀態；但若為第一次上電或遙控轉自動模式，則按送風模式運行。

（5）其他控制

掃風角度控制：

上電復位，開196°關72°；制冷不掃風，122°制冷掃風，85°～122°；制熱不掃風，95°；制熱掃風，72°～122°。

蜂鳴器：控制器加電時或接收到遙控器發來的信號時，蜂鳴器叫一聲。

3 結語

通過對閉環自動控制系統的分析及空調原理的分析，提出一種基于閉環自動控制的控制邏輯，有利于提高人們在使用空調及維修中的針對性，并增進大家對于空調內部控制的了解，指導空調的設計開發。

[1] 杜存臣主編，林慧珠主審． 制冷與空調裝置自動控制技術． 北京：化學工業出版社，2007．7

Automatic control system of air conditioner loop

GUO Liyu
（Zhuhai college of Jilin university Zhuhai 519041）

Analysis of the control principle of the air conditioner, proposed a closed loop automatic control mode of air conditioning, installation guide repair and correct use.

Air conditioner； Air-conditioning； Closed loop control； Control system