中央空调系统自动化控制探讨

张玲

[摘    要 ]针对目前中央空调系统自动化控制过程存在的问题局限，文章从实践角度出发，分析了系统自动化控制的现状，并提出了优化控制的方法策略。结果表明，空调系统的自动化控制目标达成需对不合理问题产生原因与作用情况进行分析，以使自动化控制策略的运用高效且稳定地作用于实践，进而满足人们对空调使用舒适度与安全性需求。

[关键词]中央空调系统;自动化控制;空气状态参数;温、湿度控制

[中图分类号]TB657.2 [文献标志码]A [文章编号]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

隨着科技水平的提升，人们对建筑物内中央空调系统运行使用的需求越来越大，建筑行业的高层化发展对中央空调系统运行控制的可靠性提出了新的要求。现阶段，建筑物中央空调系统的运行要结合所处环境条件以自动化状态作用，还要对能源消耗进行控制。这是实践行业可持续发展道路的关键。但在系统实际自动化控制过程，却会受到环境因素、设备组成以及装置运行等问题的干扰，无法满足系统运行使用需求。为解决此问题，研究人员分析当前系统自动化控制问题的产生原因与作用现状，找出最具适用性与合理性的优化控制策略。如此，中央空调系统作用于各类建筑物就能不受内外干扰因素影响，进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

1 研究中央空调系统自动化控制的现实意义

现代化经济建设水平的不断提升，使得建筑行业呈现出高层化发展趋势。此背景下，中央空调系统使用量增加，所占能耗的比重也越来越大[1]。然而，在系统日常运行过程的实际负荷时间只占设计要求的65%，这对空调设备节能控制需求较大。根据当前中央空调系统的用户需求，应处于最优节能运行状态。自动化作为空调系统控制目标实现的关键，需对自动控制系统的适用性进行优化控制。为此，相关人员应对中央空调系统的自动化控制现状进行分析，即在明确系统概况与特点情况下，来强化中央空调系统的作用效果[2]。这样一来，中央空调系统的自动化控制目标达成，就能以可持续状态满足行业快速发展需求。

2 中央空调系统自动化控制现状

当前阶段，中央空调系统的自动化控制，就是在无人参与情况下，经外加设备对空调系统与工作过程状态进行自动化控制，以使运行以预定规律发挥作用。系统自动化控制的目的在于室外温度与室内负荷发生改变时，通过调节空调自动控制系统，来使室内空气始终处于温度与湿度不变的状态。这样一来，就能满足建筑物用户使用中央空调系统的舒适度与洁净度需求[3]。

由于空调系统的作用目标为热工对象，因此，站在控制角度，需对对象特性、多干扰性以及温、湿度相关性与系统整体控制性进行优化。中央空调系统的自动化控制工作目标为控制环境的温度与湿度。此过程受系统本身因素影响，需结合被控制对象环境特性。具体特性参数有时间常数T1、放大系数K1以及纯延迟时间。在多干扰性方面，系统干扰类型有内扰与外扰2种。前者是指中央空调系统所处建筑物的工艺设备、人员散热以及电器设备等。外扰则是指受送风与围护结构传热影响而带来的日照、温度以及湿度条件变化。为对这些干扰进行控制，除了要注重建筑与空调工艺外，还要针对干扰来源与影响程度进行自控设计，以提高方案确定的科学合理性[4]。

站在系统整体性与温、湿度相关性角度，中央空调系统控制，要把控制工作重点放在温度与相对湿度上。即对被控对象状态，同时进行2个被调量调节。这是因为温度与相对湿度会在系统运行过程互相影响。如建筑物室内空气温度变化，相对湿度就会变化。加湿与减湿处理，也会引发室温变化。据统计，含湿量不变环境下，建筑物室内上升会使相对湿度下降。具体控制根据工况转换来完成空气处理，进而使中央空调系统运行各个环节以高稳定性状态发挥作用。

然而，作为整体控制系统，一旦其中一个环节出现问题，就会对空调室内的温度与湿度环境控制效果造成负面影响。严重者甚至会导致整个控制系统失效。为此，相关建设者应对中央空调系统的自动化控制组成进行完善，以使系统自动化控制效果达到预期[5]。

3 关于中央空调系统自动化控制策略

3.1 完善自动化控制系统组成

中央空调系统的自动化控制目标达成，需将完善健全工作重点放在以下4个方面。

（1）检测系统空气状态参数。系统检测工作应将重点放在传感器、显示器与变送器。传感器是指对中央空调系统所处的空气状态参数进行检测。目前，中央空调系统传感器设备有温度、压力以及湿度3大类型。由于传感器设备精度和惯性会对空调控制系统精度造成直接影响，因此，系统所属参数分析，需结合空调区各部位空气状态来进行控制。再加上，气流组织与负荷分布因素的密切关系。但从实践角度来看，中央空调系统运行的精度控制仅作用于传感器所处的空气参数。作用于整个空调作用区域效果，需对传感器的设置位置进行选定[6]。

（2）自动调节空气状态参数。自动控制中央空调系统过程中，主要作用目标是温度与湿度。此情况下，需要系统内部的自动化组件形成整体。这里的部件是指调节器等，最常用的设备是指位式调节器、PID调节器。其他情况，还应采用分程、反馈加前馈以及串接等调节方式。这些常规操作，成功使2个被调参数、温度与湿度得到了有效控制。但两者间的耦合关系，需通过设计进行优化调整，来控制可能带来的干扰问题。具体中央空调系统的自动控制工作，需运用加热器与加湿器等装置，来调整设备的送风量和新风与回风比例。当按照预定的控制规律，就可对被调参数温度与湿度以及压力进行自动调节。这里的调节装置是指模拟量或是数字式仪表以及数字计算机。值得注意的是，在直接运用计算机进行空调系统自动化控制的过程中，不仅能够使被调参数实现解耦控制，还能提高控制工作开展的适应性。

（3）判断空调与自动切换空调的最优工况。因工况会随着建筑物所处的外部环境因素，如气候条件以及内部负荷状况出现漂移，所以，自动化控制系统建设人员应按照季节负荷对建筑物空调的全年工况进行分区图绘制。此外，在实际判断工况的过程中，工况分区内会发生边界重叠现象。要想保证自动切换工况系统的稳定状态，需将转换时间间隔控制在制冷剂等设备最短启停时间以上。这里的系统稳定状态是指边界重叠区不出现振荡与竞争现象。

（4）设备与建筑物的安全防控，系统运行安全性的提升，需从全面且专业角度入手，对安全防护线路进行优化控制。当系统设备处于有风状态，应连接加热器。如建筑物失火，空调系统防护装置就能以自动状态切断系统的相关风路，并开启排烟风机。这不仅大幅提升了系统运行的安全可靠性，使其在有风且火情状态下，仍能实现自动安全控制[7]。

3.2 系统自动化控制策略

工业生产的自动化控制，顾名思义，就是在机器或是装置无人干预情况下进行自动操作。作为工业现代化发展的产物，其已经被运用于社会生产生活的方方面面。其中，空调自动控制系统能够对空调系统的压力、温度、流量、湿度、空气成分以及液位等参数进行自动检测控制，可有效为制冷机械设备提供保护。此外，还可在能源消耗控制与运行造价成本控制方面起到作用，有效避免了事故出现。

（1）系统的自动化控制作用于温度时，可采用2种控制方法。①根据被冷却对象的温度变化情况控制，具体运用设备为蒸汽压力式温度控制器;②对被冷却对象温差变化进行控制，设备多选用电子式温度控制器。

（2）系统湿度的自动化控制，主要作用于人们体感的舒适度。究其原因，湿度高低会直接影响舒适性空调的恒温恒湿空间环境。

（3）中央空调系统的压力自动化控制，对于系统的压缩式制冷循环，为使压缩机运行以安全稳定状态作用，需将工作重点放在压力控制器上。如果制冷系统出现欠压或是超压现象，就可断开压缩机电路来实现停机保护目标。

（4）系统空气质量自动化控制。中央空调系统中需将回风与新风控制来实现节能控制目标。尤其是夏季室内外温差较大的条件，节能目标实现，需对空调系统利用的回风量进行控制，即回风量越大，掺混新风量越少，系统运行节能效果越显著。但控制新风不代表无限制减少，否则，就会对室内空气的品质造成影响。为此，系统应根据室内空气中有害气体浓度的变化情况，来对新风量进行控制，以提升被处理室内环境中的空气质量[8]。

4 结束语

综上所述，达成中央空调系统的自动化控制目标需将工作重点放在完善自动化控制系统组成与系统自动化控制策略上。如按照季节负荷对建筑物空调的全年工况进行分区图绘制;采用相应调节设备提高空气状态参数自动控制效率;控制相对湿度与绝对湿度来满足系统用户体感舒适需求;选定传感器设置位置来控制整个空调作用区域效果;为强化中央空调系统运行的安全性，设备控制需从全面性与专业性入手，对安全线路进行优化控制。如设备运行处于有风状态，接通电加热器。事实证明，只有在明确系统自动化控制问题现状情况下，才能使优化策略以針对性状态作用于实践。故，中央空调系统的自动化控制人员应结合实际环境条件，来提升系统运行效果，以提升行业发展的健康科研水平。

参考文献

[1] 黄良伟.中央空调自动化系统的节能技术分析及应用[J].住宅与房地产，2018（6）：142-143.

[2] 高运禄，张兆龙，徐淑晓.多联机中央空调智能装配线的研发及应用[J].现代制造技术与装备，2019（12）：26-27，30.

[3] 尚海.自动控制技术在中央空调系统中的应用初探[J].科学技术创新，2019（30）：158-159.

[4] 刘智荣，陈彪，黄向聪.中央空调智能控制器设计[J].科技经济导刊，2019，27（20）：92.

[5] 郑维强.中央空调系统节能建设技术探索与应用[J].工程技术研究，2019，4（12）：213-214.

[6] 蒋长伟.中央空调中电气自动化技术的应用研究[J].科学技术创新，2019（15）：162-163.

[7] 李尚昆.智能PID控制算法在商场中央空调中的应用分析[J].中国新通信，2019，21（5）：148-149.

[8] 焦阳.智能楼宇技术在中央空调系统中的应用和推广[J].智能建筑，2018（9）：75-77-80.

[9] 张云梅.刍议中央空调系统的自动化控制[J].建筑·建材·装饰，2015（10）：197.

[10] 刘岩.浅谈中央空调系统的自动化控制[J].城市建设理论研究，2014（9）：1-5.