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暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制

【摘 要】采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動(dòng)控制,包括參數(shù)檢測(cè)、參數(shù)和動(dòng)力設(shè)備狀態(tài)顯示、自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制、工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換、設(shè)備連鎖與自動(dòng)保護(hù)以及中央監(jiān)控與管理等.暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化程度是反映空調(diào)技術(shù)先進(jìn)性的一個(gè)重要方面.

【關(guān) 鍵 詞】暖通空調(diào)；系統(tǒng)；自動(dòng)；控制

實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化,不僅可以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量、降低冷、熱量的消耗、節(jié)約能量,同時(shí)還可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,減少運(yùn)行人員,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)管理水平.因此,隨著自動(dòng)控制技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制必將得到更廣泛的應(yīng)用.

1空調(diào)自控系統(tǒng)的基本組成

在空調(diào)系統(tǒng)中,為滿足生產(chǎn)、操作或使用過程的需要加以調(diào)節(jié)的各個(gè)環(huán)節(jié)稱為調(diào)節(jié)對(duì)象.反映這些調(diào)節(jié)對(duì)象特性的參數(shù)稱為調(diào)節(jié)參數(shù)或被調(diào)量.對(duì)調(diào)節(jié)參數(shù)規(guī)定的數(shù)值,即需要保持恒定或按預(yù)先給定規(guī)律隨時(shí)間而變化的數(shù)值叫做給定值.

由于種種干擾因素或擾量的存在,被調(diào)量的實(shí)際值與給定值之間總會(huì)產(chǎn)生一定偏差.空調(diào)自動(dòng)控制的任務(wù)就是根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)的這種偏差,通過由不同調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)所組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)來控制各參數(shù)的偏差值,使之處于允許的波動(dòng)范圍內(nèi).

一般來說,空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)由以下幾種主要部件組成：

1.1傳感器

傳感器用來感受被調(diào)參數(shù)的變化,并及時(shí)發(fā)出信號(hào)給調(diào)節(jié)器.如傳感器發(fā)出的信號(hào)與調(diào)節(jié)器所要求的信號(hào)不符時(shí),則需利用變送器將所發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)器所要求的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào).因此,傳感器的輸入是被調(diào)參數(shù)輸出是檢測(cè)信號(hào).常用的傳感器有鉑電阻溫度計(jì)和氯化鋰濕度計(jì)等.也有機(jī)電一體化型,即把傳感器與變送器組合成一體.

1.2調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)器接受傳感器輸出的信號(hào)并與給定值進(jìn)行比較,然后將測(cè)出的偏差經(jīng)過放大變?yōu)檎{(diào)節(jié)器的輸出信號(hào),指揮執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)象作調(diào)節(jié).常用的調(diào)節(jié)器按被調(diào)參數(shù)的不同,有溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器等；按調(diào)節(jié)規(guī)律(調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)之間的關(guān)系)不同,有位式調(diào)節(jié)器、比例積分調(diào)節(jié)器和比例積分微分調(diào)節(jié)器等.

1.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào),驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu).如接觸器、電動(dòng)閥門的電動(dòng)機(jī)、電磁閥的電磁鐵、氣動(dòng)薄膜部分等都屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu).

1.4調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)緊密相關(guān),有時(shí)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合成一個(gè)整體,它隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作而動(dòng)作.如調(diào)節(jié)風(fēng)量的閥門、冷熱媒管路上的閥門、電加熱器等.

2室溫控制

室溫控制是暖通空調(diào)自控系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).它是用室內(nèi)干球溫度傳感器來控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),使送風(fēng)溫度隨擾量的變化而變化.

改變送風(fēng)溫度的方法有：調(diào)節(jié)加熱器的加熱量和調(diào)節(jié)新、回風(fēng)混合比或一、二次回風(fēng)比等.調(diào)節(jié)熱媒為熱水或蒸汽的空氣加熱器的加熱量來控制室溫,主要用于一般工藝性空調(diào)系統(tǒng)；而對(duì)溫度精度要求高的系統(tǒng),則須采用電加熱對(duì)室溫進(jìn)行微調(diào).

室溫控制方式可以有雙位、恒速、比例及比例積分控制方式等幾種.應(yīng)根據(jù)室內(nèi)參數(shù)的精度要求以及房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)和擾量的情況,選用合理的室溫控制方式.室溫控制時(shí),室溫傳感器的放置位置對(duì)控制效果會(huì)產(chǎn)生很大影響.室溫傳感器的放置地點(diǎn)不要受太陽輻射熱及其他局部熱源的干擾,還要注意墻壁溫度的影響,因?yàn)閴Ρ跍囟容^空氣溫度變化滯后得多,最好自由懸掛,也可以掛在內(nèi)墻上.

在大量工業(yè)與民用建筑中,空調(diào)房間無需全年固定定溫,故可采用變動(dòng)室溫的控制方法.

它與全年固定室溫的情況相比,不僅能使人體適應(yīng)室內(nèi)外氣溫的差別,感到更為舒適,而且可大為減少空調(diào)全年運(yùn)行費(fèi)用,夏季可節(jié)省冷量,冬季可節(jié)省熱量.為了提高室溫控制精度,克服因室外氣溫、新風(fēng)量的變化以及冷、熱水溫度波動(dòng)等對(duì)送風(fēng)參數(shù)產(chǎn)生的影響,也可在送風(fēng)管上增加一個(gè)送風(fēng)溫度傳感器T,根據(jù)室內(nèi)空氣溫度傳感器T1和送風(fēng)溫度傳感器T2的共同作用,通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)空氣加熱器中熱媒的流量,從而控制室溫波動(dòng)范圍,這種方法稱為送風(fēng)溫度補(bǔ)償控制法.

3室內(nèi)相對(duì)濕度控制

3.1間接控制法

對(duì)于室內(nèi)產(chǎn)濕量一定或者波動(dòng)不大的情況,只要控制機(jī)器露點(diǎn)溫度就可以控制室內(nèi)相對(duì)濕度.這種通過控制機(jī)器露點(diǎn)溫度來控制室內(nèi)相對(duì)濕度的方法稱為“間接控制法”.具體作法如下：由機(jī)器露點(diǎn)溫度控制新風(fēng)和回風(fēng)混合閥門.此法用于冬季和過渡季.如果噴水室用循環(huán)水噴淋,則可在噴水室擋水板后設(shè)置干球溫度傳感器TL.根據(jù)所需露點(diǎn)溫度給定值,通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)M比例控制新風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)聯(lián)動(dòng)閥門.這樣,隨著室外空氣參數(shù)的變化,可以保持機(jī)器露點(diǎn)溫度為定值；由機(jī)器露點(diǎn)溫度控制噴水室噴水溫度.

3.2直接控制法(變露點(diǎn))

對(duì)于室內(nèi)產(chǎn)濕量變化較大或室內(nèi)相對(duì)濕度要求較嚴(yán)格的情況,可以在室內(nèi)直接設(shè)置濕球溫度或相對(duì)濕度傳感器,控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),直接根據(jù)室內(nèi)相對(duì)濕度偏差進(jìn)行調(diào)節(jié),以補(bǔ)償室內(nèi)熱濕負(fù)荷的變化.這種控制方法稱為“直接控制法”.它與“間接控制法”相比,調(diào)節(jié)質(zhì)量更好,目前在國(guó)內(nèi)外已廣泛采用.

4表面冷卻(加熱)器的控制

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中,除使用噴水室處理空氣外,還常使用表面冷卻(加熱)器或直接蒸發(fā)表面冷卻器.表面冷卻(加熱)器控制可以采用二通或三通調(diào)節(jié)閥.因干管流量發(fā)生變化,將會(huì)影響同一水系統(tǒng)中其他盤管機(jī)組的正常工作,使用二通調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)水量時(shí)(供水溫度不變),供水管路上應(yīng)加裝恒壓或恒壓差的控制裝置,以免產(chǎn)生相互干擾現(xiàn)象.控制方法有兩種.

4.1進(jìn)水溫度不變,調(diào)節(jié)進(jìn)水流量

由室內(nèi)傳感器T通過調(diào)節(jié)器比例地調(diào)節(jié)三通閥,改變流人盤管的水流量.在冷(熱)負(fù)荷變化叭通過盤管的水流量減少(增加)將引起盤管進(jìn)出口水溫差的相應(yīng)變化.這種控制方法國(guó)內(nèi)外已大量采用.

4.2冷水流量不變,調(diào)節(jié)進(jìn)水溫度

由室內(nèi)傳感器通過調(diào)節(jié)器比例地調(diào)節(jié)三通閥,可改變進(jìn)水水溫,盤管內(nèi)的水流量保持一定.這種方法調(diào)節(jié)性能好,但投資有所增加,一般只有在溫度控制要求精確時(shí)才使用.

5結(jié)束語

從集中式空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析中看出,要使空調(diào)房間內(nèi)的空氣參數(shù)穩(wěn)定地維持在允許的波動(dòng)范圍內(nèi),必須對(duì)機(jī)器露點(diǎn)、加熱后的空氣溫度、加濕后的空氣濕度、室溫或室內(nèi)相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié).