简述中央空调系统中自动控制技术的应用

黄荣涛

摘 要：在暖通空调系统管控过程中，如果能有效应用自动控制技术，则可改善系统的运行品质，对降低运行能耗、管控劳动强度具有非常重要的作用。对中央空调系统及其机理进行了概述，并在此基础上，对中央空调系统中的自动控制技术应用进行了分析，以供参考。

关键词：中央空调；自动控制技术；节能机理；冷冻水循环系统

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.134

1 中央空调系统

1.1 基本构成

图1为最典型的中央空调系统之一，主要包括冷冻水循环系统、主机和冷却水循环系统。

图1 典型的中央空调循环系统示意图

从图1中可看出，主机蒸发器中的低温冷冻水经冷冻泵加压后送到冷冻水管道，在室内完成热交换后，将热量从室内带走，从而实现室内降温的目的，最后循环至主蒸发器。上述热量经主机内冷媒传给冷却水，使其温度上升。当冷却泵将升温后的冷冻水压至冷却塔中，会与大气实现热交换，在景观降温

后再将其送到主机冷凝器，循环运行后可实现降温的目的。

1.2 节能机理

对于中央空调系统而言，变频调速的主要控制依据为：循环系统（2个）完成外部热交换后进行热交换。在实践中，可根据出水、回水之间的温差，对循环水流速进行管控，这样可有效控制热交换速度。在控制冷冻水循环系统时，因冷冻水出水温度为冷冻结果，所以，温度相对稳定，通过测量回水温度即可得知房内温度。对于冷冻泵内的变频调速系统而言，回水温度越高，则房内温度越高，应相应提高冷冻泵的转速，并加快冷冻水的循环速度，从而实现节能的目的。此外，在中央空调系统的管控过程中，还可以采用有效的自动控制技术，以提高其节能、管控效率。

2 中央空调系统中的自动控制技术

2.1 冷热源和水管系统的调节

对于主机系统而言，其带有单元控制器，可提供蒸发器、冷凝器等进出口温度和水流开关压缩机的压力等。在此过程中，机组采用群控模式，从而实现对热泵的自动连锁管控，具有监视、查询和报警等功能。在机组运行的过程中，一旦机组出现故障，则会在主控制器上及时显示并报警。根据工况，可改变系统设定的相关数值，比如，白天办公期间与夜间无人时间段的设定值存在较大的差异。根据命令要求对压缩机进行操作，以冷冻机房出口设定值为依据，对压缩机入口导叶阀进行适当调整。在此

过程中，可对冷冻水出口温度进行设定。通过水温传感器、流量传感器可有效监视主机的运行状态。对于监控信息数据的收集、管控而言，实践中由1台DDC 控制器即可实现。

2.2 新风和空调机组的参数测量

对于中央空调系统而言，为了有效提高室内舒适度、空气的洁净度和新鲜度，需及时补充新风，且新风量在冷、热负荷中的比例非常大。在新风空调机组风道、重要区域的送风道位置，需安装温、湿度传感设备。通过对机组盘管水流量的调节、采用加湿法控制流量，可使温度满足设计要求。中央空调系统根据室内温、湿度计算负荷，并自动对风机进行换挡，从而实现对风量的有效管控。在机组运行过程中，根据室内、外的温、湿度和预设的温、湿度对风阀开度进行适当调整，并对排风阀进行联动控制，从而实现节能降耗的目的。当机组运行停止后，新风阀和排风阀应处于关闭状态，且回风阀应全开。应用DDC控制器可实现对中央空调系统的自动化管控，可根据设计要求对新风机进行启停控制。在实践中，根据新风的温度，通过PID对水阀进行适当调节，从而保持送风温度为设定值、对干蒸汽加湿阀的控制，最终使冬季风机出口空气温度达标。自动化控制技术的应用可对新风机运行状态、问题故障状态进行监控。同时，还能测量风机出口空气的温、湿度参数，并对新风过滤器两侧的压差进行测量。当这些参数达到极限值后会自动报警。

2.3 中央空调系统中的风机盘管监控

对于中央空调系统而言，冷暖设备有新风机组、空调机组，且还有大量的应用风机盘管。从当前的市场情况看，主要有2种风机盘管控制器：①DDC控制器。其可与主机进行有效通讯，可实现有效的中心管控，能对调节冷水、冷机进行控制，但其价格相对较高。②不具备通讯能力的盘管控制器。对于该种类型的控制器而言，建议根据水系统的连接状况对风机盘管进行分组，每一组支路的入口位置需安装流量计、供回水温度传感器和供回水压差变送器等。目前，在中央空调系统自控过程中，还无法完全利用DDC技术进行控制，进而在系统风量调试、制冷效果调节过程中，无法通过各风阀的自动调节来使风量均匀达到设计要求。针对该问题，常用的方法为“基准风口法”，即采取手动操作的方式对风量进行适当调整。一般而言，在调整中央空调系统的风量前，应先对所有风口的风量进行初测，计算出每一个风口的初测值、设计风量比，确定比值最小的风口，并将其作为基准风口。

3 智能控制技术的应用

以某大型酒店为例，其安装了3台冷却水泵，电机容量为65 kW，电机负荷率达90%；安装了3台冷冻水泵，电机容量为55 kW，电机负荷率达89%.该中央空调系统采用上位机为监控软件，下位机为S7-300PLC，系统中需完成信息数据采集、算法实现、状态控制和向上位机传输数据信息和状态信号。中央空调系统变频器节能示意图如图2所示。

图2 中央空调系统变频器节能示意图

在上述案例中，中央空调系统管控中应用的智能控制技术有2种，即模糊控制技术、神经网络控制技术。在当前自动控制理论的指导下，自适应模糊控制算法通过模拟人的思维，对无法构造的模型进行管控；在应用PLC、变频技术的基础上，对于非线性、时变和大时滞复杂空调管控对象而言，采用模糊控制器比传统PID控制模式的效果更明显。

3.1 在定风量空调系统中的有效应用

在定风量空调系统的运行过程中，当风量确定后，无论负荷如何变化，风机均会全风量运转，并随着送风温度改变，可有效满足室内冷、热负荷的变化，从而维持室内的温、湿度。对于中央空调系统而言，其既具有供暖、供冷、除湿、加湿等功能，又可采用智能控制技术手段对排风口、回风机和电动风门等进行有效管控，从而实现自动混合式、循环式运行，节能效果非常好。对于定风量空调系统而言，其控制要点在于空调回风温、湿度自动调节、新风阀、排风阀和回风阀应用比例的管控等。

3.2 在变风量空调系统中的有效应用

对于变风量系统而言，当空调房间的冷、热负荷变化时，不会改变送风温度，而是改变风量，这样可维持室内的温、湿度。对于该系统而言，每一个房间的送风入口位置均需布设末端设备，即可自动管控的风阀。在实践中，通过调节（增大、减小）室内送入的风量，可对每个房间的温、湿度进行单独管控，变风量空调系统的特点是送风温度不变，即表冷器回水调节阀的开度不变。

4 结束语

在中央空调系统设计的过程中，多以最大冷负荷作为最大功率驱动，因此，造成实际所需的冷负荷与最大功率输出相互矛盾，能源严重浪费。自动化控制技术的应用可实现节能、提高控制效率等目的，因此，其在中央空调系统中的应用前景非常广阔。

参考文献

[1]王本进.自动控制技术在中央空调系统中的应用[J].科技创新与应用，2012（09）.

〔编辑：张思楠〕