暖通空调系统的自动控制探讨

2018-10-15王羽

中国设备工程 2018年18期

关键词：调节器暖通空调

王羽

（西安蓝天实业有限公司，陕西西安 710089）

暖通空调自动控制系统主要进行净化控制和温度控制，相关人员要对其控制方式和原理进行了解，解决系统自动化控制中的问题，对各种控制指标的控制方式了如指掌。本文主要针对暖通空调系统自动化控制进行探讨。

1 暖通空调自动控制系统的控制方式

1.1 DDC控制

这种控制方式需要借助多种数字化技术，在正式控制中，控制装置的系数参数处于灵活可调控的状态，如此室内温度发生变化时，空调系统可利用该种方式对参数进行调整控制，使室内温度重新归于适宜，如此电能消耗会减少。控制装置对温度的调节能力与装置最初的设定值呈正相关关系，而后者大小又与系数选择呈正相关关系，所以可通过控制系数大小来提高装置的控制能力，但这会对系统的运行状态产生负面影响。相关系数大小的选择不能随意，要与室内温度变化的实际情况、室内规模要求相适应，这不仅可以保证装置运行的稳定性，还可以最大程度减少能源消耗。该种控制方式的控制原理如图1所示。

图1 DDC控制流程及原理

1.2 继电器控制

继电器在电气系统中主要起到保护线路和设备系统的控制调节作用，其在暖通空调系统中也是如此，其控制作用使得系统自动化控制的效果更佳。在系统运行中，电流会有大小之分，流态物质流量也有差异，继电器可以实现对这两者的控制，大电流控制则建立在小电流控制的基础上。继电器有多种类型，可通过电磁感应控制、时间以及热敏感控制来发挥其作用。

1.3 PLC控制

PLC控制在自动化控制系统中的应用最为广泛，因为这种方式最可靠，其主要通过控制程序的编制来实现逻辑控制，所以该种装置设备也被称为可编程逻辑控制器。这种装置体积小，可以安装在控制对象附近，以实现对暖通空调系统的实时监控。

2 暖通空调系统中的自动化控制

2.1 控制流程

暖通空调系统中的自动化控制技术主要依赖于自动化控制系统，该系统主要由4种设备装置组成，分别是传感器、调节器、执行机构和调节机构。暖通空调在对调节对象的调节参数进行调节时，调节前后，虽然调节参数有发生明显变化，但还不能与实际需求参数值保持一致，这是暖通空调系统基本功能实现中的精度偏差，而自动化控制所有装置则负责善后，对照给定的设计值，对调节参数实际值进行调节，以使新的调整参数值符合需求。相关的自动化控制流程为：在调控对象的附近，会设置传感器，该种装置主要对调控对象的运行状态进行感应，并对相关的感应信号进行分析，如果出现异常或发生变化，传感器会借助变送器对信号进行转化，使其与调节器的信号标准一致，然后将其传递给调节器。调节器中设置给定设计值，在控制流程中，该种装置会对两种信号进行对比，如果两种数值相差甚远，调节器会立即对执行机构下达指令，执行机构中的调节装置立即基于偏差，对数值进行调整，使两者相差无几，相关的偏差也会在可允许的范围之内。

2.2 对室内温度的自动控制

暖通空调的主要作用之一便是温度调控。在这种自动控制系统中，相关的传感器主要为干球温度传感器，在执行自动控制流程中，会将扰量作为监控对象，在其发生变化时，传感器负责收集信号，最终调节机构会根据数值的变化来调控送风温度。

在温度调控中，加热器和送风装置会受到调控，如果需要升温，加热器的加热量会增多，送风装置中的新回风混合比也会作出对应的调整。热水和热蒸汽会为温度升高提供帮助。在自动化控制系统中，一般采取电加热方式来使室内温度重新适宜。

不同结构类型或不同规模大小的建筑，室内温度的调控要求不同，受到的干扰因素也不同，房间围护结构的保温效果有差异，基于此，相关人员还要选择合适的温度调控方式。可供选择的方式有多种，比如双位控制、比例积分控制等。

在自动化控制系统中，施工人员要对温度传感器的安装位置进行确定，该种装置的安装环境以及与暖通空调的距离都会影响传感器对温度信号的感应效果。对于太阳辐射比较严重的地方或其它能产生热源的设备，都要远离。如果是安装在墙体围护结构附近，还要对其温度进行测量。要避免传感器与墙体结构的直接接触，在正式安装应用中，可悬挂，使其不受墙体温度的影响。

大多数建筑的室内温度在四季都有变化，尤其是冬、夏季节，温度变化非常大，这意味着空调要做出不同的调整措施，所以暖通空调的给定值不是同一个。在自动化控制中，要使室温控制实现变动控制，如此在人感到不舒适时，该系统会自动调节温度，使室内外有温差的区别。对于不需要空调的季节，自动化控制系统也会对空调的运行状态进行控制，不浪费电量。

2.3 对室内相对湿度的自动控制

主要包括两方面，一是间接控制法。室内湿度与空调机器设备露点温度有直接关系，在对室内相对湿度进行控制时，还要看室内湿度变化的具体情况，如果变化不大，不用直接调整相对湿度，只需要调整机器露点温度，湿度也会作出相关改变，并符合室内湿度的要求。二是直接控制法。这种方法主要针对室内前后湿度变化较大的情况，对于这种情况，可操作暖通空调的自动化控制系统，执行自动控制流程，利用传感器或湿球，对温度变化进行感应，调节机构在对其进行给定值对照后，控制调节执行机构来完成纠偏工作。温度调整后，室内的热湿负荷会重新变回正常值，在这种自动控制中，室内相对湿度的调整程度往往能使人的感官满意度达到最佳。

2.4 表面冷却器的控制

表面冷却器是暖通空调系统中不可缺少的设备，该种设备在温度调控和净化控制中起着关键作用。这种装置在自动控制中，相关的控制方法主要包括以下两种。

一是表面冷却器。这种是用来加热升温的装置，在正式调节中，调节阀是关键的调节介质，在该种装置中，二通或三通调节阀是常用形式。在调节阀的应用中，干管流量会受到控制，同一水系统中的元器件之间可以相互影响，所以在选择调节阀的形式类型时，要注意做好影响因素的调节控制工作，使各元器件之间不会相互干扰。如果选择的调节阀是二通形式，则需要施加恒压控制装置来减少元器件运行中的干扰。恒压控制装置的控制方式可以分为两种，一种是将进水口中进入的水作为研究对象，在恒温条件下，对其流量进行控制。自动控制系统中的传感器和调节器作用后，三通阀会受到调节，主要通过阀门的开关来对进水量进行控制，使盘管中的水流量受到控制，以此来调控进出口处的水温。如此该种控制装置便可以应对温度负荷的变化。另一种则是恒量条件，对温度进行调控。在盘管中的水量保持不变时，通过控制器的调节作用，三通阀受到调控，进水温度也会做出相应变化，这种方式比较适用于对温度调节要求精确度比较高的温度调控中。

二是直接蒸发式表面冷却器。这种控制装置主要利用了双位控制方式，主要调控目标对象是电磁闽，温度传感器和调节器是中间介质。该种装置在控制中，膨胀阀会发挥作用，对盘管出口冷剂吸气温度进行控制，使其在控制中保持恒温，并且该过程属于自动调节控制，自动化程度高。如果建筑室内的暖通空调系统规模比较大，相关人员还要灵活选择控制装置和控制方式，直接蒸发式冷却盘管是主要的调控装置，这种装置主要采用并联方式。在控制中，该装置会对调控对象进行分段调控。如果空调机组规模比较小，压缩机则是主要的调控对象，可按照自动化控制流程来对其进行调控。