中央空調系統自動化控制探討

張玲

[摘? ? 要 ]針對目前中央空調系統自動化控制過程存在的問題局限，文章從實踐角度出發，分析了系統自動化控制的現狀，并提出了優化控制的方法策略。結果表明，空調系統的自動化控制目標達成需對不合理問題產生原因與作用情況進行分析，以使自動化控制策略的運用高效且穩定地作用于實踐，進而滿足人們對空調使用舒適度與安全性需求。

[關鍵詞]中央空調系統;自動化控制;空氣狀態參數;溫、濕度控制

[中圖分類號]TB657.2 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–03

Discussion on Automation Control of Central Air Conditioning System

Zhang Ling

[Abstract]In view of the limitations of the current central air-conditioning system automation control process， this article analyzes the current situation of system automation control from a practical point of view， and proposes methods and strategies for optimal control. The results show that the achievement of the automation control goal of the air-conditioning system requires analysis of the causes and effects of unreasonable problems， so that the use of automated control strategies can be applied efficiently and stably in practice， thereby meeting people's needs for air-conditioning comfort and safety .

[Keywords]central air-conditioning system; automatic control; air condition parameters; temperature and humidity control

隨著科技水平的提升，人們對建筑物內中央空調系統運行使用的需求越來越大，建筑行業的高層化發展對中央空調系統運行控制的可靠性提出了新的要求。現階段，建筑物中央空調系統的運行要結合所處環境條件以自動化狀態作用，還要對能源消耗進行控制。這是實踐行業可持續發展道路的關鍵。但在系統實際自動化控制過程，卻會受到環境因素、設備組成以及裝置運行等問題的干擾，無法滿足系統運行使用需求。為解決此問題，研究人員分析當前系統自動化控制問題的產生原因與作用現狀，找出最具適用性與合理性的優化控制策略。如此，中央空調系統作用于各類建筑物就能不受內外干擾因素影響，進而服務于現代化經濟建設的全面發展進程。

1 研究中央空調系統自動化控制的現實意義

現代化經濟建設水平的不斷提升，使得建筑行業呈現出高層化發展趨勢。此背景下，中央空調系統使用量增加，所占能耗的比重也越來越大[1]。然而，在系統日常運行過程的實際負荷時間只占設計要求的65%，這對空調設備節能控制需求較大。根據當前中央空調系統的用戶需求，應處于最優節能運行狀態。自動化作為空調系統控制目標實現的關鍵，需對自動控制系統的適用性進行優化控制。為此，相關人員應對中央空調系統的自動化控制現狀進行分析，即在明確系統概況與特點情況下，來強化中央空調系統的作用效果[2]。這樣一來，中央空調系統的自動化控制目標達成，就能以可持續狀態滿足行業快速發展需求。

2 中央空調系統自動化控制現狀

當前階段，中央空調系統的自動化控制，就是在無人參與情況下，經外加設備對空調系統與工作過程狀態進行自動化控制，以使運行以預定規律發揮作用。系統自動化控制的目的在于室外溫度與室內負荷發生改變時，通過調節空調自動控制系統，來使室內空氣始終處于溫度與濕度不變的狀態。這樣一來，就能滿足建筑物用戶使用中央空調系統的舒適度與潔凈度需求[3]。

由于空調系統的作用目標為熱工對象，因此，站在控制角度，需對對象特性、多干擾性以及溫、濕度相關性與系統整體控制性進行優化。中央空調系統的自動化控制工作目標為控制環境的溫度與濕度。此過程受系統本身因素影響，需結合被控制對象環境特性。具體特性參數有時間常數T1、放大系數K1以及純延遲時間。在多干擾性方面，系統干擾類型有內擾與外擾2種。前者是指中央空調系統所處建筑物的工藝設備、人員散熱以及電器設備等。外擾則是指受送風與圍護結構傳熱影響而帶來的日照、溫度以及濕度條件變化。為對這些干擾進行控制，除了要注重建筑與空調工藝外，還要針對干擾來源與影響程度進行自控設計，以提高方案確定的科學合理性[4]。

站在系統整體性與溫、濕度相關性角度，中央空調系統控制，要把控制工作重點放在溫度與相對濕度上。即對被控對象狀態，同時進行2個被調量調節。這是因為溫度與相對濕度會在系統運行過程互相影響。如建筑物室內空氣溫度變化，相對濕度就會變化。加濕與減濕處理，也會引發室溫變化。據統計，含濕量不變環境下，建筑物室內上升會使相對濕度下降。具體控制根據工況轉換來完成空氣處理，進而使中央空調系統運行各個環節以高穩定性狀態發揮作用。

然而，作為整體控制系統，一旦其中一個環節出現問題，就會對空調室內的溫度與濕度環境控制效果造成負面影響。嚴重者甚至會導致整個控制系統失效。為此，相關建設者應對中央空調系統的自動化控制組成進行完善，以使系統自動化控制效果達到預期[5]。

3 關于中央空調系統自動化控制策略

3.1 完善自動化控制系統組成

中央空調系統的自動化控制目標達成，需將完善健全工作重點放在以下4個方面。

（1）檢測系統空氣狀態參數。系統檢測工作應將重點放在傳感器、顯示器與變送器。傳感器是指對中央空調系統所處的空氣狀態參數進行檢測。目前，中央空調系統傳感器設備有溫度、壓力以及濕度3大類型。由于傳感器設備精度和慣性會對空調控制系統精度造成直接影響，因此，系統所屬參數分析，需結合空調區各部位空氣狀態來進行控制。再加上，氣流組織與負荷分布因素的密切關系。但從實踐角度來看，中央空調系統運行的精度控制僅作用于傳感器所處的空氣參數。作用于整個空調作用區域效果，需對傳感器的設置位置進行選定[6]。

（2）自動調節空氣狀態參數。自動控制中央空調系統過程中，主要作用目標是溫度與濕度。此情況下，需要系統內部的自動化組件形成整體。這里的部件是指調節器等，最常用的設備是指位式調節器、PID調節器。其他情況，還應采用分程、反饋加前饋以及串接等調節方式。這些常規操作，成功使2個被調參數、溫度與濕度得到了有效控制。但兩者間的耦合關系，需通過設計進行優化調整，來控制可能帶來的干擾問題。具體中央空調系統的自動控制工作，需運用加熱器與加濕器等裝置，來調整設備的送風量和新風與回風比例。當按照預定的控制規律，就可對被調參數溫度與濕度以及壓力進行自動調節。這里的調節裝置是指模擬量或是數字式儀表以及數字計算機。值得注意的是，在直接運用計算機進行空調系統自動化控制的過程中，不僅能夠使被調參數實現解耦控制，還能提高控制工作開展的適應性。

（3）判斷空調與自動切換空調的最優工況。因工況會隨著建筑物所處的外部環境因素，如氣候條件以及內部負荷狀況出現漂移，所以，自動化控制系統建設人員應按照季節負荷對建筑物空調的全年工況進行分區圖繪制。此外，在實際判斷工況的過程中，工況分區內會發生邊界重疊現象。要想保證自動切換工況系統的穩定狀態，需將轉換時間間隔控制在制冷劑等設備最短啟停時間以上。這里的系統穩定狀態是指邊界重疊區不出現振蕩與競爭現象。

（4）設備與建筑物的安全防控，系統運行安全性的提升，需從全面且專業角度入手，對安全防護線路進行優化控制。當系統設備處于有風狀態，應連接加熱器。如建筑物失火，空調系統防護裝置就能以自動狀態切斷系統的相關風路，并開啟排煙風機。這不僅大幅提升了系統運行的安全可靠性，使其在有風且火情狀態下，仍能實現自動安全控制[7]。

3.2 系統自動化控制策略

工業生產的自動化控制，顧名思義，就是在機器或是裝置無人干預情況下進行自動操作。作為工業現代化發展的產物，其已經被運用于社會生產生活的方方面面。其中，空調自動控制系統能夠對空調系統的壓力、溫度、流量、濕度、空氣成分以及液位等參數進行自動檢測控制，可有效為制冷機械設備提供保護。此外，還可在能源消耗控制與運行造價成本控制方面起到作用，有效避免了事故出現。

（1）系統的自動化控制作用于溫度時，可采用2種控制方法。①根據被冷卻對象的溫度變化情況控制，具體運用設備為蒸汽壓力式溫度控制器;②對被冷卻對象溫差變化進行控制，設備多選用電子式溫度控制器。

（2）系統濕度的自動化控制，主要作用于人們體感的舒適度。究其原因，濕度高低會直接影響舒適性空調的恒溫恒濕空間環境。

（3）中央空調系統的壓力自動化控制，對于系統的壓縮式制冷循環，為使壓縮機運行以安全穩定狀態作用，需將工作重點放在壓力控制器上。如果制冷系統出現欠壓或是超壓現象，就可斷開壓縮機電路來實現停機保護目標。

（4）系統空氣質量自動化控制。中央空調系統中需將回風與新風控制來實現節能控制目標。尤其是夏季室內外溫差較大的條件，節能目標實現，需對空調系統利用的回風量進行控制，即回風量越大，摻混新風量越少，系統運行節能效果越顯著。但控制新風不代表無限制減少，否則，就會對室內空氣的品質造成影響。為此，系統應根據室內空氣中有害氣體濃度的變化情況，來對新風量進行控制，以提升被處理室內環境中的空氣質量[8]。

4 結束語

綜上所述，達成中央空調系統的自動化控制目標需將工作重點放在完善自動化控制系統組成與系統自動化控制策略上。如按照季節負荷對建筑物空調的全年工況進行分區圖繪制;采用相應調節設備提高空氣狀態參數自動控制效率;控制相對濕度與絕對濕度來滿足系統用戶體感舒適需求;選定傳感器設置位置來控制整個空調作用區域效果;為強化中央空調系統運行的安全性，設備控制需從全面性與專業性入手，對安全線路進行優化控制。如設備運行處于有風狀態，接通電加熱器。事實證明，只有在明確系統自動化控制問題現狀情況下，才能使優化策略以針對性狀態作用于實踐。故，中央空調系統的自動化控制人員應結合實際環境條件，來提升系統運行效果，以提升行業發展的健康科研水平。

參考文獻

[1] 黃良偉.中央空調自動化系統的節能技術分析及應用[J].住宅與房地產，2018（6）：142-143.

[2] 高運祿，張兆龍，徐淑曉.多聯機中央空調智能裝配線的研發及應用[J].現代制造技術與裝備，2019（12）：26-27，30.

[3] 尚海.自動控制技術在中央空調系統中的應用初探[J].科學技術創新，2019（30）：158-159.

[4] 劉智榮，陳彪，黃向聰.中央空調智能控制器設計[J].科技經濟導刊，2019，27（20）：92.

[5] 鄭維強.中央空調系統節能建設技術探索與應用[J].工程技術研究，2019，4（12）：213-214.

[6] 蔣長偉.中央空調中電氣自動化技術的應用研究[J].科學技術創新，2019（15）：162-163.

[7] 李尚昆.智能PID控制算法在商場中央空調中的應用分析[J].中國新通信，2019，21（5）：148-149.

[8] 焦陽.智能樓宇技術在中央空調系統中的應用和推廣[J].智能建筑，2018（9）：75-77-80.

[9] 張云梅.芻議中央空調系統的自動化控制[J].建筑·建材·裝飾，2015（10）：197.

[10] 劉巖.淺談中央空調系統的自動化控制[J].城市建設理論研究，2014（9）：1-5.