试论空调自控系统温湿度控制及节能的研究与实现

试论空调自控系统温湿度控制及节能的研究与实现

尤晋明

尤晋明

上海备特楼宇科技有限公司

摘要：在生活以及生产过程当中，空调系统都是十分重要的温度以及湿度控制系统，能够广泛应用在医院、酒店、机场等场所。基于此，本文针对中央空调系统的温湿度控制进行分析，并通过有关中央空调系统在设计与运行过程中实现节能的手段阐述，为了解中央空调系统的原理及使用提供了有效的参考。

关键词：中央空调系统；温湿度控制；

引言：在研制早期，空调系统并不能够实现有关于温度和湿度方面的自动化控制，但是随着科技的不断深入发展，尤其是各种计算机技术、自动化技术和电子技术，都逐渐成为中央空调系统进行温湿度自动控制的技术基础。并且随着时代发展人们也更加认识到了电力资源以及环境的可贵，因此在中央空调系统控制方式改进的过程，也是不断贯彻环保理念实现节能的过程。

1.中央空调系统

空调系统是一种由不同的空气调节系统以及冷热源系统共同构成的，在其使用的过程当中能够为大面积的环境提供温度调节以及湿度调节。中央空调进行温湿度调节的主要原理是利用外部冷热源，通过冷热量交换的方式实现制冷、制热，进而调节受控区域的室内温湿度。在中央空调使用的过程当中所要关注的最重要的两个方面就是温湿度的控制以及节能功能如何实现，这样才能够既实现了自身的基本功能，同时又降低了使用成本。

2.中央空调系统温湿度控制

2.1中央空调系统控制思想及对象

中央空调进行温度、湿度的控制调节，主要是采用自动控制这一原理，这样可以针对空调系统当中的温湿度设计出一单闭环控制回路。在进行中央空调系统使用时需要明确的是，其主要有空气的处理以及输送两个部分。设计回路时需要针对被控的对象，并且利用测量变送器对于其被控制的整个过程都进行观测以及管理。在控制系统设计安装时，所要利用的技术包含有各种期望值与反馈值的对比计算，并且还需要利用其计算出的偏差，使用PID的调节器进行一定程度的扩大化，这样能够利用D/A的方式转化为可用的具体信息。被控对象如果是空间的相对温度，那么采取温度变送器的方式针对温度的数值进行实时监控，如果对象是湿度，那么也需要利用湿度进行相应的监控。在中央空调系统当中的单闭环控制回路实质上是一种利用各种验算归纳方式将给定值进行操作。室内的温度信息或者湿度信息如果到达了一定的设定值，那么系统照常运作，如果偏离了设定值，那么就需要利用偏差信号对湿度/温度调节器进行作用，进而进行调解活动，保障室内的温湿度保持在要求的范围之内。在中央空调系统的温湿度调控过程当中所采取到的各种工艺过程，都需要通过现场控制器进行具体的调节控制[1]。

2.2空调系统功能的构成

作为现代建筑不可或缺的一部分，空调系统不仅是楼宇自动化系统监控的主要对象，更是实现建筑智能化的关键所在。对现代建筑而言，空调和自控系统具有的功能，主要通过以下几个方面加以体现：首先，作为建筑内部耗能较为突出的系统之一，通过对现有资料进行归纳和整理能够发现，建筑耗能的3/5为空调系统耗能，将具有节能作用的自动化系统投入使用，不仅可以降低费用，还能够提高效益；其次，智能建筑的功能主要是给人们提供符合心理预期的工作、生活环境，想要实现该功能，空调自控系统具有无法被替代的重要作用；最后，空调自控系统通常需要通过实时调节的方式进行控制，因此，对自动化系统而言，具有较高要求的部分主要集中在空调自控系统所具有功能以及配置方面。

2.3空调自控系统的特征

2.3.1多干扰

例如，室外空气的温度经由围护结构影响室内温度，门窗或是建筑缝隙，都是室外空气侵入室内，并影响室内温度的途径；换气过程中所应用新风的温度，往往会给室内温度带来直接影响，换句话说，室内温度会随着新风温度的变化而变化；太阳辐射能不仅是时间函数，同时也会由于气象条件而受到相应的影响；可能给室内温度带来影响的因素，还包括蒸汽压力、热水压力以及温度的变化[2]。

2.3.2整体控制

空调自控系统是指在空调室温度控制的基础上，通过空气处理和工况转化，保证各环节能够紧密相连的控制系统。开启或停止空气处理设备时，相关人员应以系统工作程序为依据，保证处理时涉及的连锁控制和参数调节，都与温湿度的控制存在联系。需要注意的是，在控制常见的热工过程时，无需涉及到温度控制，也就是说，即使温度控制系统出现了故障，液位控制也不会因此而受到波及。但是对空调自控系统而言，任意环节出现故障，都会给温湿度调节带来直接影响。

2.3.3温湿度相关

作为对空气状态进行描述时，必不可少的参数，湿度和温度并不是完全独立于对方而存在的变量。加湿、减湿的动作往往伴随着湿度变化出现，室内温度也会因此而受到影响；存在于空气中的水蒸汽，其饱和压力通常会随着室内温度的变化而变化，如果绝对含湿量保持不变，相对湿度便会因此而出现更改，也就是说，温度降低，则相对湿度增加，温度升高，则相对湿度减少。

2.4空调自控系统的具体应用

首先，对于智能楼宇而言，如果想要为人们提供舒适的生活环境，室内的温度和湿度都不应当是恒定的，正相反，温湿度应允许在特定的范围内上下浮动，调查研究表明，最适宜人类居住的温度约为20℃~27℃，而相对湿度，则以40％~70％为最佳。如果室外状态偏低，室内温湿度应靠近上文所提及范围的下限，如果室外状态偏高，室内温湿度则应当靠近上文所提及范围的上限。如果室外温湿度与上文所提及范围重合，相关人员应尽量使用新风，保证室内温度能够随着外界状态的变化而变化，这样做不仅节能，还可以使室内舒适程度以及空气品质得到提高。其次，对于以建筑和写字楼为代表的建筑而言，其空调系统在使用前，首先需要进行相应的预热或预冷，保证在使用过程中，楼宇温度能够处于相应的范围内。停止使用前，相关人员首先应将空调系统进行关闭，利用空调剩余冷量和系统具有的热惰性，达到维持室内温度的目的。对启动、停止时间进行优化，能够提高空调具有的节能效果，对楼宇而言，则可以通过对自控系统所具有功能进行充分发挥的方式，以节能和高效为前提，为用户提供符合预期的生活以及工作环境。最后，对热回收装置加以应用，这样做的原因是空调系统在大多数情况下，都需要将室内空气中的部分或是全部进行排走，并对室外新风进行补充，与室内空气一同被排走的还包括有用能量，例如冷量或是热量，但是在处理新风时，又需要投入相应的新能量，如果将热回收装置安装在空调自控系统中，就能够将排风中的能量进行回收，在后续新风预热或是预冷的过程中加以应用，以此来达到减少对新风进行处理时需要使用到能量的目的。

3.中央空调系统节能实现

中央空调系统在使用的过程当中由于其系统的庞大以及其作用的范围较广，所以能耗问题也成为一个较为重要的问题，在进行运行时，如何能够节约能源不仅是对使用成本的一种有效降低，同时还是贯彻科学发展以及可持续发展的重要手段。利用中央空调系统调解温度湿度，所面临的问题包含有工作量大以及机器设备负担较重的特点，所以通过以下在设计与运行当中的节能方法，尽量实现中央空调系统的有效节能作用。

中央空调系统进行设计层面的节能，首先体现在风管的布置以及保温工作上。在中央空调系统内部风管是一种不可缺少的构件，通过风管才能够实现气体的排出，所以在设计的过程中风管的功能是不可忽视的。在设计时将具有大风量需求的房间尽量做到集中设置，这样能够很大程度上减少风管的安装量以及材料的使用。并且在安装风管过程中尽量减少风管的拐角部分，也是节约材料并且减少使用过程中空调系统所遭遇阻力的最有效手段。并且针对运行时风管中通过的气流，保证其具有良好的密封性才能够促使发挥更好的作用。

其次是在变频控制风机方面，利用这一装置能够有效提高风机和水泵使用功耗比。在使用的过程当中，通过利用PID的方式进行有效控制，能够实现节约三分之一电能的效果，并且针对电机的运转速度、效率进行变频控制，就可以保证其能够随着具体制冷降温需求进行改变，进而达到对于电能的消耗的减少[3]。

结论：综上所述，随着科学技术的发展，智能楼宇具有的重要作用开始为人们所熟知，作为构成智能楼宇不可或缺的系统之一，自动化系统也因此而得到了比过去更加广泛的应用，在对楼宇自动化进行设计的过程中，兼具便利、节能等诸多优点的空调控制系统，获得了大部分人的关注，但是作为复杂热力系统而存在的空调系统，参数不仅极易发生变化，还难以确定。利用中央空调系统进行温湿度调节以及节能环保活动都是需要不断对技术进行研发与应用的。在进行温湿度控制时，需要注重控制系统的优化升级以及有关的变送器技术水平提高。在开展节能研制时，通过设计层次以及使用层次双管齐下，达到最佳的节能效果。

参考文献：

[1]瞿超.苏州地区工业用户中央空调能耗调研[D].苏州科技学院,2015.

[2]张宇翔.楼宇自控中央空调水系统节能应用研究[J].城市建设理论研究,2017

[3]徐天洋.药厂变风量空调温湿度控制系统的研究[D].东北大学,2014.