集中式空调系统的自动控制技术的分析

赵玉涛

（河南中鼎安装工程有限公司，河南 郑州 450000）

实现空调系统调节的自动化，不仅可以提高调节质量、降低冷、热量损耗、节约能量，同时还可以减轻劳动强度，减少运动人员、提高劳动生产率和技术管理水平。

从集中式空调系统运行工况可以看出，要使空调房间内的空气参数稳定的维持在允许的波动范围内，必须对机器露点、加热后的空气温度、加湿后的空气湿度、室温或室内相对湿度进行调节。为达到这些调节目的，需要设置不同的调节环节所组成的自动调节系统。

1 空调自动控制系统的基本组成

自动控制就是根据调节参数（也叫被调量，如室温、相对湿度等）的实际值与给定值（如设计要求的室内基准参数）的偏差（偏差的产生是由于干扰所引起的），用自动控制系统来控制各参数的偏差值，使之处于允许的波动范围内。

自动控制系统，一般由以下几个主要部件组成：

1.1 敏感元件（传感器）

在生产过程中需要进行调节的一些参数称为被调参数。敏感元件就是感受被调参数的大小，并及时发出信号给调节器。如敏感元件发出的信号与调节器所要求的信号不符时，则需要利用变送器将敏感元件所发出的信号转换成调节器所要求的标准信号。因此，敏感元件的输入是被调参数，输出是检测信号。如铂电阻温度计、氯化锂湿度计等。

1.2 调节器

它接受敏感元件输出的信号并与给定值进行比较，然后将测出的偏差经过放大变为调节器的输出信号，指挥执行机构，对调节对象起调节作用。按被调参数的不同，有温度调节器、湿度调节器、压力调节器等；按调节规律不同，有位式调节器、比例调节器和比例积分微分调节器等。

1.3 执行机构

执行机构接受调节器的输出信号，驱动调节机构，如接触器、电动阀门的电动机等都属于执行机构。

1.4 调节机构

调节机构与执行机构紧密相联，有时与执行机构合成一个整体，它随执行机构动作而动作。如调节风量的阀门、冷热媒管上的阀门、电加热器等。当执行机构和调节机构组装在一起并成为一个整体时，则称之为执行调节机构。如电磁阀，电动二、三通阀和电动调节风阀等。

总上所述，空调自动控制系统可用下图表示：

当执行机构和调节机构组装在一起并成为一个整体时，则称之为执行调节机构。如电磁阀，电动二、三通阀和电动调节风阀等。

由于扰量的作用，调节对象的调节参数发生变化，经敏感元件测量并传送给调节器，调节器根据调节参数与给定值的偏差，指令执行机构使调节机构动作，使调节对象的调节参数保持在给定值的规定偏差范围内。

2 空调自动控制系统的品质指标

在自动控制系统中，当由于扰量破坏了调节对象的平衡时，经调节作用使调节对象过渡到新的平衡状态。从一个旧的平衡状态转入一个新的平衡状态所经历的过程，叫做过渡过程。对自动控制系统的基本要求是能在较短的时间内，使调节参数达到新的平衡。此外，还有以下调节质量的指标：

2.1 静差：自动调节系统消除扰量后，从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时，调节参数的新稳定值对原来给定值之偏差。

2.2 动态偏差：在过渡过程中，调节参数对新的稳定值的最大偏差值。

2.3 调节时间：自动调节系统从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时所经历的时间。

3 室温控制

室温控制是空调自控系统中的一个重要环节。它是用室内干球温度敏感元件来控制相应的调节机构，使送风温度随扰量的变化而变化。改变送风温度的方法有：调节加热器的加热量和调节新、回风混合比或一、二次回风比等。调节热媒为热水或蒸汽的空气加热器的加热量来控制室温，主要用于一般工艺性空调系统；而对温度精度要求高的系统，则须采用电加热器对室温进行微调。室温控制方式可以有双位、恒速、比例及比例积分微分控制方式等几种。应根据室内参数的精度要求以及房间围护结构和扰量的情况，选用合理的室温控制方式。

室温控制时，室温敏感元件的放置位置对控制效果会产生很大的影响。室温敏感元件的放置地点不要受太阳辐射热及其他局部热源的干扰，还要注意墙壁温度的影响，因为墙壁温度较空气温度变化滞后得多，最好自有悬挂，也可以挂在内墙上（注意支架与墙的隔热）

在一些工业与民用建筑中，空调房间不要求全年固定室温，因此可以采用室外空气温度补偿控制和送风温度补偿控制。它与全年固定室温的情况比较起来，不仅能使人体适应室内外气温的差别，感到更为舒适，而且可以大为减少空调全年运行费用，夏季可以节省冷量，冬季可以节省热量。

另外，为了提高室温控制精度，克服因室外气温、新风量的变化以及冷、热水温度波动等对送风参数产生的影响，在送风管上可增加一个送风温度敏感元件，根据室内温度敏感元件和送风温度敏感元件的共同作用，通过调节器对室温进行调节，组成室温复合控制环节。

4 室内相对湿度的控制

室内相对湿度的控制可以采用两种方法:

4.1 间接控制法（定露点）

对于室内产湿量一定或产湿量波动不大的情况，只要控制机器露点温度就可以控制室内相对湿度。这种方法叫做间接控制法，例如：

4.1.1 由机器露点温度控制新风和回风混合阀门，此法用于冬季和过度季。如果喷水室用循环水喷淋，随着室外空气参数的变化，需保持机器露点温度一定，则可在喷水室挡水板后，设置干球温度敏感元件。根据所需露点温度给定值，通过执行机构比例控制新风，回风和排风联动阀门。

4.1.2 由机器露点温度控制喷水室喷水温度，此法用于夏季和使用冷冻水的过渡季。在喷水室挡水板后，设置干球温度敏感元件，根据所需露点温度给定值，比例地控制冷水管路中三通混合阀调节喷水温度，以保持机器露点温度一定。

有时为了提高调节质量，根据室内产湿量的变化情况，应及时修正机器露点温度的给定值，可以在室内增加一个适度敏感元件。当室内湿度增加时，湿度敏感元件调低干球温度敏感元件的给定值，反之则调高干球温度敏感元件的给定值。

4.2 直接控制法（变露点）

对于室内产湿量变化较大或室内相对湿度要求较严格的情况，可以在室内直接设置湿球温度或相对湿度敏感元件，控制相应的调节机构，直接根据室内相对湿度偏差进行调节，以补偿室内湿热负荷的变化。这种控制室内相对湿度的方法称为“直接控制法”。它与“间接控制法”相比，调节质量更好，目前在国内外已广泛应用。

空调系统的自动控制技术随着电子技术和控制元件的发展，将得到进一步的改进，一方面将从减少人工操作出发，实现全自动的季节转换；另一方面从更精确地考虑室内热湿负荷和室外气象条件等因素的变化出发，利用电子计算机进行控制，使每个季节都能在最佳工况下工作，以达到最大限度地节约能源的目的。

空调系统自动化程度也是反映空调技术先进性的一个重要方面。因此，随着自动调节技术和电子技术的发展，空调系统的自动调节必将得到更广泛的应用。

[1]裴秀英，林立.厦门某大厦空调新风系统的自动化改进设计[C].第三届海峡两岸土木建筑学术研讨会论文集，2007.

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