自动控制在暖通空调系统中的发展与应用
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摘 要：随着国家经济的迅猛发展，城市化建设的推进使得人民的生活有了极大的提高，不仅能够为人们营造良好的生活环境，而且还可以提高人民的生活质量。然而，随着暖通空调系统在人们生活中的大量应用，造成了一定的环境问题和能源消耗问题，尤其是空气污染等方面获得了社会关注。不论单位还是个人应用空调造成的能源消耗基本占总建筑能耗的1/2，以中央空调为例，中央空调消耗的电能基本占整栋建筑电能消耗的六成左右。空调的应用在带来极大的生活便利的同时，也造成了能耗和环境问题，因此需要深入研究空调使用过程中的节能工作，促进国家社会与经济的可持续发展，建立环境友好型社会。
关键词：暖通空调系统;自动化控制;应用
1 引言
随着国家在节能减排、节能降耗的号召，人们尝试在利用能源方面提高资源利用率，其中建筑暖通空调系统是节能关注的重点领域，它的能耗占整栋建筑耗能的50%。中央空调电能消耗比例大约在60%，鉴于此能源利用情况，人们发现通过在空调暖通系统中应用自动化控制，对于节能具有很大的促进作用，这也是暖通空调系统自动化控制取得较大发展的原因。
2 自动控制在暖通空调系统中应用的主要特征
当前各行各业都对自动化控制和生产有着一定的要求，因此相关领域对于自动化控制提出了较高的要求。目前，国内空调自动化控制已经有了一定成果，但是还需要深入在科研领域进行探索。在暖通空调系统中，自动化控制的应用涉及如下三个阶段：（1）20世纪80年代左右，所采用的中央空调控制系统仅有简单的一个开关键，其借助热继电器或压力继电器进行管理，从而达到对设备进行自动控制的目的。（2）工业技术的不断发展带来的新变化，PID控制器在自动管理领域的实际应用使得自动控制系统更加完善和健全，在PID的基础上来改造和完善控制设备，有超过80%的空调控制系统采用了该控制系统和理念。（3）当前研究阶段，智能技术的发展使得空调系统也在逐渐追求智能控制和更高等级的自动化控制，国内逐渐将新的智能控制系统应用于暖通空调系统。
3 暖通空调系统自动化控制具体应用
3.1 冷、热源系统监控
空调制冷方式主要有压缩式、吸收式、冰蓄冷三种。其中压缩式制冷采用氟利昂、氨作为制冷剂，消耗大量的电能为补偿，针对这一制冷方式的监控，主要是在空调启停方面的控制，通过监控它的运行状态，如测量冷冻水、冷却水的进出口温度和压力，出现过载情况则自动报警。同时控制冷却水旁通阀、台数，测量水流量、冷量。吸收式制冷所采用的制冷剂为水，吸收剂为溴化锂，消耗热量作为补偿。冰蓄冷制冷，通常在制冷设备处于低负荷状态时运行，在用电高峰期为输送空间提供冷源。三种制冷方式互相配合，构成了空调制冷监控系统。
3.2 热力系统监控
热力系统主要监控蒸汽、热水出口的压力、温度和流量，当汽包达到特定水位则为监控人员显示相应数值以及自动报警。同时它还对热力系统的各控制设备运行状态进行监测，如顺序启停、设备故障信号、运行设备台数、热交换器控制进汽（水）量、热交换器进汽（水）量阀与热水循环泵连锁控制。例如，针对热水锅炉的监控，利用温度传感器测量锅炉出口水温，利用流量计测量锅炉出口热水流量，利用压力变送器测量热水出口压力。锅炉补水泵的自动化控制，主要是利用压力变送器针对系统回水压力进行测量，有两种情况：（1）当回水压力<设定值，则会自动启动补水泵进行补水操作;（2）当回水压力>设定值，停止补水泵，调节锅炉进水量。对于锅炉给水泵的启停顺序以及运行状态进行监控，利用水流开关检测循环水泵的运行状态、锅炉主电路接触器辅助触头以及电锅炉运行状态。给水泵的启停顺序根据运行状态有两种，即循环水泵→电锅炉、电锅炉→循环水泵。对于汽包水位的自动控制，主要采用液位计检测汽包水位和DDC，这时会针对两种情况进行自动操作：（1）水位>设定值，进行报警关小进水阀;（2）水位<设定值，同样也向监控人员报警，开大进水阀。故障报警方面，发现循环水泵、给水泵过载情况，锅炉水位超限则自动向监控人员报警。关于锅炉供水系统的节能控制，利用监控设备检测输送空间所需热负荷，然后再决定分水器的供水温度、集水器的回水温度、流量，以及自动启停锅炉以及循环水泵的台数。为了保护热力系统各运行设备，当循环水泵停止或循环水量减小、锅炉水温过高等情况造成的汽化现象，自动执行以下几点程序：首先启动排空阀，排除锅炉内的蒸汽，接着恢复水的循环，最后将运行状态向监控人员报告。
3.3 空气处理系统检测
空气处理系统检测主要有以下功能：（1）测试室内温度、湿度、送回风温、送回湿度;（2）监控控制风机转速，风道风压，确认空气处理系统是否出现启停过载;（3）根据相应要求，调节冷热水流量，连锁控制风门、调节阀;（4）调节冷热水流量，连锁控制风门、调节阀等，控制二氧化碳浓度。在输送冷、暖气的房间设置温度传感器，并在其位置设置新风、回风的温度和湿度测点。利用电动调节阀调节新风、排风、回风阀，由此实现调节新回风比。根据房间温度与给定值比较，通过调节送风温度实现房间温度变化。房间湿度调节则是通过温度传感器监测房间的相对湿度，从而确定送风湿度设定值。例如，在夏、冬两季分别控制冷水/热水电动调节阀调节冷媒/热媒流量，控制送风温度。通过电动调节阀调节水/蒸汽流量，以此调节送风湿度，此功能常用于气候干燥的北方地区。送风温、湿度自动检测，采用风管式温、湿度计，风管插入长度大于等于25mm。室内温、湿度自动检测，则采用壁挂式温、湿度计。室内二氧化碳浓度测量，則通过控制最小新风量。关于新风阀与回风阀的协调控制，将风机、新风阀、回风阀设置为连续控制方式，根据室内二氧化碳的测量值，实现最小风量，确保新风量、回风量之和保持不变。
3.4 新风机组控制
新风机组控制，主要包括风机启停控制、运行状态显示、送风温湿度检测及控制。在风机的出口处设置温、湿度变动器，通过它监测机组是否将新风处理至设定状态。送风温度控制，通过比较夏、冬两季的给定值再结合PID算法，在此基础上调节换热器的电动阀实现。新风相对湿度控制，通过比较湿度给定值，结合PI算法控制加湿电动调节阀，确保送风湿度始终保持在所需范围内。对新风过滤器两侧压差进行监测，通常其在运行一段时间内，过滤器的运行性能有所减弱，这主要与过滤器的干净程度有关。如过滤器干净，那么它的压差小于指定值，则不影响其他设备运行效率;若是过滤器长期不清理，其压差大于指定值，则会促使微压差开关吸合，由此产生“通”的开关信号，反馈给DDC。新风机组的连锁控制如下：启动新风机→新风机风阀→电动调节水阀→加湿电动调节阀。对于风门控制，首先是计算新风管和回风管的温、湿度，其次比较新回风焓，由此控制新风、回风开启比例，由此实现节能。
4 结语
随着社会经济和科技的发展，促进了自控系统的发展。自控系统在暖通空调系统中具有较好的应用前景，当前的应用水平还能够实现进一步的提高，智能技术在自动控制中的融合能够实现对空调系统更加精准的控制。因此还需要相关技术人员不断进行深入研究，进一步提高暖通空调的使用性能。
参考文献：
[1] 刘秋琼，李志生.自动控制在暖通空调系统中的发展与应用[J].建筑节能，2017（7）：104～107.
[2] 翟虹杰.探讨自动控制在暖通空调系统中的发展与应用[J].中国科技投资，2017（31）：316.
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