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摘 要：现如今，在节能减排、保护环境的趋势下，对空调系统的节能控制也越发关注。暖通空调自动化控制系统被广泛应用于对空气质量有严格要求的厂房、手术室、实验室等特殊区域，自动控制系统是暖通空调系统的核心组成部分，对控制其正常、高效、节能运行具有重要的作用。本文主要分析了暖通空调自动化控制存在的问题并对其发展做出了一定的分析。
关键词：暖通空调；自动控制；现状；发展
中图分类号：TB657文献标识码： A
引言
由于空调系统的设计都是按最不利情况(最大负荷)来考量的，满负荷状况在实际中所占比例也是比较小的，如果对空调的运行设备没有进行相应的调节，空调系统的自动调控功能是会受到很大影响的，也极易造成能源的浪费。此外，该种情况下空调设备的运行状况也不是最佳的，当然其舒适性也得不到保证。由于在实际生活中，许多空调或者制冷设备占据的比例还是相当可观的，所以为了达到能源节约的目的也应当加强其自动化控制的研究。
一、暖通空调自动控制系统的内容及原理
1、内容
1.1净化控制。在净化空调风系统中，对于空气净化的处理主要采用的是空气过滤器，在设计安装初效和中效过滤器后，空气的洁净度可以控制在10000级，可以满足一般洁净度需求的洁净厂房或区域之用。而对于要求更高级别洁净度的区域，则需要在空调系统中安置高效过滤器。为了避免过滤器在长期使用后附着灰尘影响空气净化控制效果，应设置自动控制、监测及报警程序。
1.2温度控制。温度控制是净化空调系统自动控制设计中主要参数之一，根据《洁净厂房设计规范》中的规定指出，洁净室的温度应控制在20~26。该系统温度控制的对象为设定温度与回风段温度之间的差值，而后通过PID算法给出结论，进行PID调节，进而控制冬天使用蒸汽调节阀或夏天使用的冷水调节阀。此外，还要通过回风温度传感器来控制表冷器或加热器的电动二通阀，以便于把温度控制在20~26之间。
1.3湿度控制。加湿控制当处于冬季或干燥气候时，净化空调应通过蒸汽加湿器进行加湿控制；除湿控制当处于春季或雨季气候时，净化空调应通过表冷器进行除湿处理。
1.4正压控制。洁净室为避免不受外界环境污染应保持一定正压值，该正压的控制方法是通过净化空调系统的送风量大于排风量与回风量之和而达到的。在风管上除了应设置风量调节阀以外，也要设置正压控制装置，例如可以在回风口处安装压差式电动风量调节器、定风量阀或空气阻尼层，对于定风量阀应在设计时充分考虑其本身要求的有效安装距离。
2、暖通空调自动控制的原理分析
暖通空调的自动控制原理与其他的冷却水系统、风系统等相似，由于在能源的节约上定流量控制效果并不是很显著，所以进行变流量控制一般是针对冷水机组、风机或者水泵展开的。控制系统中通过采集系统中的流量、温度等参数，并通过模糊运算得到与之对应的控制参数。各空调系统再根据这些控制参数的变化利用变频技术，改变系统的流量，温度等。从而使整个空调系统始终处于最高效的运行状态。如图（1）所示：
图（1）暖通空调自动控制原理
二、暖通空调自动控制系统的特点及控制方式
1、特点
1.1 空调自动控制系统往往离不开各种检测控制仪表，而这些仪表又都是多功能的系列仪表，如电动仪表、气动仪表、组装式仪表、智能仪表及电子计算机等的选取与使用应与空调系统相配合，才能达到满意的控制效果。
1.2 空调系统被控对象较为特殊，其动态惯性大，带有纯滞后时间，而且经常有非线性特性。因此从控制理论角度看，就很难用精确的数学模型来表不。一般情况下都采用近似、理想化的经验数学模型。
1.3 空调系统的干扰较多，这些干扰来自系统外部或来自系统内，也称为外扰与内扰。
1.4 空调系统中温度与湿度的相关性。温度与湿度是空调系统中的个别要控制参数，而这两个参数在系统中又互相影响。
1.5 空调系统具有工况转换控制的要求。空调系统根据气候变化情况工作在不同工况下，相应的工况自动控制系统除了能实现系统参数控制外，还可以节能型。
1.6 空调系统动态过程缓慢。由于系统控制参数是温度、湿度等，而且参数变化与被控对象有关，所以空调系统动态过程一般要经过一段较长时间才能完成。空调自动控制系统是由调节器、执行机构、被控对象及变送器等基部多组成。
2、目前暖通空调系统智能化控制主要通过继电器控制、DDC控制以及PLC控制这三种方式实现：
2.1 继电器控制
作为控制元件的继电器主要由被控制系统和控制系统两部分组成，这种方法主要是通过小电流来控制流态物质流量或者大电流，从而起到安全保护和自动调节的作用。一般而言，暖通空调中比较常见的有时间继电器、电磁继电器以及热敏干簧继电器几种。控制系统的不断提高、空调系统负荷的不断变化，都会很容易造成继电器元件受到损害出现故障停止作业的现象。
2.2 DDC控制
DDC控制即直接数字化控制，大部分场合可以通过选择适的PID系数来调节室内温度，以实现节能的目的。PID系数越高。调节室温达到设定值的速度越快，可以使控制精度提高，但同时由干频繁驱动电磁阀等调节元件，对系统的稳定造成很大不利影响。在选择PID系数的时候，要考虑房间使用功能及对房间负荷影响最大的特征参数作为采样参数。对于一些特殊场合需要选用较复杂的分级分步控制来实现空调系统对室内温度变化的及时调节，才能做到既满足空调要求，又降低能耗。
2.3 PLC控制
PLC控制系統即为可编程控制器系统，PLC控制核心能够可靠、长期无故障的运行在比较恶劣的环境中，此外，其维护性比较好、还比较容易接线、也有较好的抗腐蚀能力，温度变化也能很好的适应。现代的PLC的编程语言遵从易学、易懂、易用的标准。除了具备传统PLC助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC提供各种功能模块，包括各种通讯功能选择、通讯参数设置，甚至在时间变化上能够具体到精确的年月日等，各种功能的实现也比较方便，开发周期也大大缩短，程序容量也是一种有效节省，PLC控制系统需通过预先电脑编制程序对暖通空调系统的各个设备进行控制。
三、暖通空调自动控制系统的发展趋势
暖通行业主要有以下发展方向：首先，暖通空调系统及设备能效水平会进一步提高。其次，系统控制水平会逐步提升。这种提升并非将控制复杂化，而是指其精细化程度。目前，我国系统控制水平并不高，许多项目甚至无控制系统可言。未来系统控制将真正做到人走关灯、室温可调，更加合理和人性化。最后，暖通行业经过细分后，未来将与新兴技术越来越广泛地融合，如IT技术、智能化技术和物联网技术等；与传统建筑专业融合也会大大加强，包括给排水以及结构专业等，研究范围在不断扩大，不仅更多考虑室内舒适度，更将延伸至照明系统等领域，与智能化结合更紧密。
暖通行业会在未来迎来创新性发展。通过不懈努力，暖通行业甚至会实现革命性变化，并向更高层次迈进。例如，与新能源结合的低温辐射供热供冷就是一个方向。我们可以利用低品位能源为室内供暖，更可以用较高温度的冷水实现供冷，从而带来能源使用效率的进步。这种以新型能源和空调相结合的形式，广大暖通行业专家正不断探索。这个过程需要经历从研究、测试到推广、完善一整套步骤。目前，行业尚未进行规模化推广，主体仍采用传统能源供应。
暖通智能化的概念目前尚处于概念的设计与发展阶段，但我们可以将暖通智能化理解为暖通环境所营造的居住货家居小环境，这个小环境或者小气候综合考虑了环保、能源、人性、舒适等基本因素，从理论上看，对于楼宇来讲，暖通智能化应该属于楼宇智能化的范畴，对于家居，暖通智能化应该属于智能家居的范畴。
结束语
随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人和生产对空气温度、湿度、风速以及清洁度等等都有了越来越高的要求的同时，低碳环保的议题也日益受到人们的关注。在这种大环境下，发展暖通空调自动控制系统，对人们的生活品质、生产需要以及能源环境有重要意义。通过了解暖通空调的控制系统，与世界上的先进技术相结合，大力推动国内暖通空调事业的发展。
参考文献
[1]潘云刚.我国暖通空调自动控制系统的现状与发展[J].暖通空调,2012(16):117-118.
[2]李川,郑慧.空调制冷自控系统运行与管理[M].北京:中国建材工业出版社，2009.
[3]张子翔.制冷空调自动控制[M].北京:科学出版社,2007.
[4]郭丹.空调自控系统的设计[J].上海交通大学学报,2010(12):69-71.
关键词：暖通空调；自动控制；现状；发展
中图分类号：TB657文献标识码： A
引言
由于空调系统的设计都是按最不利情况(最大负荷)来考量的，满负荷状况在实际中所占比例也是比较小的，如果对空调的运行设备没有进行相应的调节，空调系统的自动调控功能是会受到很大影响的，也极易造成能源的浪费。此外，该种情况下空调设备的运行状况也不是最佳的，当然其舒适性也得不到保证。由于在实际生活中，许多空调或者制冷设备占据的比例还是相当可观的，所以为了达到能源节约的目的也应当加强其自动化控制的研究。
一、暖通空调自动控制系统的内容及原理
1、内容
1.1净化控制。在净化空调风系统中，对于空气净化的处理主要采用的是空气过滤器，在设计安装初效和中效过滤器后，空气的洁净度可以控制在10000级，可以满足一般洁净度需求的洁净厂房或区域之用。而对于要求更高级别洁净度的区域，则需要在空调系统中安置高效过滤器。为了避免过滤器在长期使用后附着灰尘影响空气净化控制效果，应设置自动控制、监测及报警程序。
1.2温度控制。温度控制是净化空调系统自动控制设计中主要参数之一，根据《洁净厂房设计规范》中的规定指出，洁净室的温度应控制在20~26。该系统温度控制的对象为设定温度与回风段温度之间的差值，而后通过PID算法给出结论，进行PID调节，进而控制冬天使用蒸汽调节阀或夏天使用的冷水调节阀。此外，还要通过回风温度传感器来控制表冷器或加热器的电动二通阀，以便于把温度控制在20~26之间。
1.3湿度控制。加湿控制当处于冬季或干燥气候时，净化空调应通过蒸汽加湿器进行加湿控制；除湿控制当处于春季或雨季气候时，净化空调应通过表冷器进行除湿处理。
1.4正压控制。洁净室为避免不受外界环境污染应保持一定正压值，该正压的控制方法是通过净化空调系统的送风量大于排风量与回风量之和而达到的。在风管上除了应设置风量调节阀以外，也要设置正压控制装置，例如可以在回风口处安装压差式电动风量调节器、定风量阀或空气阻尼层，对于定风量阀应在设计时充分考虑其本身要求的有效安装距离。
2、暖通空调自动控制的原理分析
暖通空调的自动控制原理与其他的冷却水系统、风系统等相似，由于在能源的节约上定流量控制效果并不是很显著，所以进行变流量控制一般是针对冷水机组、风机或者水泵展开的。控制系统中通过采集系统中的流量、温度等参数，并通过模糊运算得到与之对应的控制参数。各空调系统再根据这些控制参数的变化利用变频技术，改变系统的流量，温度等。从而使整个空调系统始终处于最高效的运行状态。如图（1）所示：
图（1）暖通空调自动控制原理
二、暖通空调自动控制系统的特点及控制方式
1、特点
1.1 空调自动控制系统往往离不开各种检测控制仪表，而这些仪表又都是多功能的系列仪表，如电动仪表、气动仪表、组装式仪表、智能仪表及电子计算机等的选取与使用应与空调系统相配合，才能达到满意的控制效果。
1.2 空调系统被控对象较为特殊，其动态惯性大，带有纯滞后时间，而且经常有非线性特性。因此从控制理论角度看，就很难用精确的数学模型来表不。一般情况下都采用近似、理想化的经验数学模型。
1.3 空调系统的干扰较多，这些干扰来自系统外部或来自系统内，也称为外扰与内扰。
1.4 空调系统中温度与湿度的相关性。温度与湿度是空调系统中的个别要控制参数，而这两个参数在系统中又互相影响。
1.5 空调系统具有工况转换控制的要求。空调系统根据气候变化情况工作在不同工况下，相应的工况自动控制系统除了能实现系统参数控制外，还可以节能型。
1.6 空调系统动态过程缓慢。由于系统控制参数是温度、湿度等，而且参数变化与被控对象有关，所以空调系统动态过程一般要经过一段较长时间才能完成。空调自动控制系统是由调节器、执行机构、被控对象及变送器等基部多组成。
2、目前暖通空调系统智能化控制主要通过继电器控制、DDC控制以及PLC控制这三种方式实现：
2.1 继电器控制
作为控制元件的继电器主要由被控制系统和控制系统两部分组成，这种方法主要是通过小电流来控制流态物质流量或者大电流，从而起到安全保护和自动调节的作用。一般而言，暖通空调中比较常见的有时间继电器、电磁继电器以及热敏干簧继电器几种。控制系统的不断提高、空调系统负荷的不断变化，都会很容易造成继电器元件受到损害出现故障停止作业的现象。
2.2 DDC控制
DDC控制即直接数字化控制，大部分场合可以通过选择适的PID系数来调节室内温度，以实现节能的目的。PID系数越高。调节室温达到设定值的速度越快，可以使控制精度提高，但同时由干频繁驱动电磁阀等调节元件，对系统的稳定造成很大不利影响。在选择PID系数的时候，要考虑房间使用功能及对房间负荷影响最大的特征参数作为采样参数。对于一些特殊场合需要选用较复杂的分级分步控制来实现空调系统对室内温度变化的及时调节，才能做到既满足空调要求，又降低能耗。
2.3 PLC控制
PLC控制系統即为可编程控制器系统，PLC控制核心能够可靠、长期无故障的运行在比较恶劣的环境中，此外，其维护性比较好、还比较容易接线、也有较好的抗腐蚀能力，温度变化也能很好的适应。现代的PLC的编程语言遵从易学、易懂、易用的标准。除了具备传统PLC助记符和梯形图编程功能外，还具有结构化语言和顺序功能图编程功能。PLC提供各种功能模块，包括各种通讯功能选择、通讯参数设置，甚至在时间变化上能够具体到精确的年月日等，各种功能的实现也比较方便，开发周期也大大缩短，程序容量也是一种有效节省，PLC控制系统需通过预先电脑编制程序对暖通空调系统的各个设备进行控制。
三、暖通空调自动控制系统的发展趋势
暖通行业主要有以下发展方向：首先，暖通空调系统及设备能效水平会进一步提高。其次，系统控制水平会逐步提升。这种提升并非将控制复杂化，而是指其精细化程度。目前，我国系统控制水平并不高，许多项目甚至无控制系统可言。未来系统控制将真正做到人走关灯、室温可调，更加合理和人性化。最后，暖通行业经过细分后，未来将与新兴技术越来越广泛地融合，如IT技术、智能化技术和物联网技术等；与传统建筑专业融合也会大大加强，包括给排水以及结构专业等，研究范围在不断扩大，不仅更多考虑室内舒适度，更将延伸至照明系统等领域，与智能化结合更紧密。
暖通行业会在未来迎来创新性发展。通过不懈努力，暖通行业甚至会实现革命性变化，并向更高层次迈进。例如，与新能源结合的低温辐射供热供冷就是一个方向。我们可以利用低品位能源为室内供暖，更可以用较高温度的冷水实现供冷，从而带来能源使用效率的进步。这种以新型能源和空调相结合的形式，广大暖通行业专家正不断探索。这个过程需要经历从研究、测试到推广、完善一整套步骤。目前，行业尚未进行规模化推广，主体仍采用传统能源供应。
暖通智能化的概念目前尚处于概念的设计与发展阶段，但我们可以将暖通智能化理解为暖通环境所营造的居住货家居小环境，这个小环境或者小气候综合考虑了环保、能源、人性、舒适等基本因素，从理论上看，对于楼宇来讲，暖通智能化应该属于楼宇智能化的范畴，对于家居，暖通智能化应该属于智能家居的范畴。
结束语
随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人和生产对空气温度、湿度、风速以及清洁度等等都有了越来越高的要求的同时，低碳环保的议题也日益受到人们的关注。在这种大环境下，发展暖通空调自动控制系统，对人们的生活品质、生产需要以及能源环境有重要意义。通过了解暖通空调的控制系统，与世界上的先进技术相结合，大力推动国内暖通空调事业的发展。
参考文献
[1]潘云刚.我国暖通空调自动控制系统的现状与发展[J].暖通空调,2012(16):117-118.
[2]李川,郑慧.空调制冷自控系统运行与管理[M].北京:中国建材工业出版社，2009.
[3]张子翔.制冷空调自动控制[M].北京:科学出版社,2007.
[4]郭丹.空调自控系统的设计[J].上海交通大学学报,2010(12):69-71.