关于暖通设备智能化控制的研究.doc

关于暖通设备智能化控制的研究 摘 要：为使中央空调系统能耗最大限度降低，满足建筑节能的要求，总结了中央空调系统的几种常用智能化控制方式，并对其优缺点做出的简要的分析； 列举并分析了新近出现的中央空调智能化控制方式。对空调系统智能化控制存在的问题提出看法并对其发展方向做出展望。 关键词：智能化控制；中央空调系统；建筑能耗；模糊控制；PLC 控制 0 前言 随着能源和环境问题受到越来越深刻的认识，建筑能耗已经成为城市生活的严重负担。但与此同时，人们对于室内温湿度的要求却在不断提高，导致空调能耗在建筑能耗中所占的比例居高不下，始终是建筑能耗的重点和难点。这就要求我们对空调系统做出更加优化的设计和选择，对空调系统的运行实现严格精确的控制，才有可能在保证空调功能的前提下，实现节约能源、保护环境的目标。 1 智能化在中央空调系统中面临的问题 由于中央空调系统受到的影响因素比较复杂，负荷变化很大，目前的能源形势及舒适性要求我们必须对空调承担的负荷做出及时准确的调节，使中央空调系统始终处在最佳状态下运行，才能兼顾使用要求和节能要求。而以往的实践经验告诉我们，不能单独考虑从局部控制，要综合系统特点，采用全方位监控、多点位调节、智能化管理，实现及时准确的控制。 2 中央空调系统智能化控制方式 目前中央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 继电器作为一种控制元件，包括控制系统和被控制系统，是一种用小电流控制大电流或流态物质流量的简单方法，应用于自动控制系统中能起到自动调节、安全保护的作用。在中央空调系统中常用的继电器有电磁继电器、热敏干簧继电器、时间继电器等。由于中央空调系统负荷变化比较频繁以及对控制要求的不断提高，造成继电器元件很容易出现故障甚至损坏。所以继电器控制虽然是开发比较早的控制方式，但是由于其故障率高、能耗高、调节精度不够等难以解决的问题，在较大型中央空调系统中的使用率已经逐渐降低。 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合适的 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，但同时由于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，例如对人员比较固定的办公用房，可按设定日程的定时操作实现； 对于会馆、酒店等人员不确定场所，可选取二氧化碳等污染物作为检测参数等方式来调节室内温度和新风量。对于一些特殊场合，像电影院等人员集中的区域，则不能直接依靠 PID 系数来调节室内温度。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 控制系统即为可编程控制器系统，PLC 控制核心能够在恶劣的环境中长期可靠、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围。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，以及可以具体到某年、某月、某日、某个时刻的多种定时器和超长定时器等，方便了各种功能的实现，有利于缩短开发周期和节省程序容量。PLC 控制系统需通过预先电脑编制程序对中央空调系统的各个设备进行控制。以组合式空调器为例： （1） 启动时，PLC 发出控制指令开启回风管及新风管上的电动密闭阀，然后启动送风机，同时通过控制变频器，从而调节风机的转速。 （2） 接收盘管后的露点温度传感器信号，与系统设定值相比较后，发出指令，用 PID 方式调节水管路电动阀，控制水流量，使送风温度能够达到设定值。 （3） 送风机转速的快慢是由接收回风管上的温度传感器信号后与系统设定值相比较，用 PID 方式控制变频器，调节风机的转速，控制送风量，从而达到调节回风温度的目的。 （4） 过滤器前后设置压差传感器，当压差信号超出设定值时，PLC 发出过滤堵塞报警信号，提醒维护人员及时清理，保证系统正常运行。 （5） 冬季开启加湿器时，需对回风管上设置的湿度传感器反馈的信号进行分析，发出指令给加湿器，使室内湿度达到设定值。 （6） 当空气处理机停止运行后，新风门、回风门和冷水电动阀回复到全关位置，并关停冷水环泵。 上述为最常见的组合式空调器控制过程，可以为各种组合空调器系统提供 PLC 控制思路，对复杂的空调系统，只需在适当位置增加传感器然后对相关设备输入控制程序即可实现控制功能。 近年来，PLC 控制系统以其运行可靠、使用与维护方便、抗干扰能力强、自动化程度高、可进行网络化等显著的优点在中央空调领域内得到迅速的发展。随着信息化的发展及空调节能受到的重视度越来越高，各种新的中央空调节能控制技术不断得到应用，比如模糊控制技术已经应用于空调领域。 2. 4 模糊理论及其控制技术 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，是近年来发展起来的新型控制技术。尤其适合于类似中央空调系统这样复杂的、非线性的和时变性系统的控制。模糊控制的核心是模糊控制器及其控制软件，利用模糊规则推理对系统进行处理，实现对复杂系统的优化控制。在控制过程中，把收集到的信息以计算机语言的形式表现出来，并转化成模糊规则或模糊关系，通过推理，把相关知识库内容与过程状态联系起来，构成一套自寻优的模糊控制方法。 3 结束语 对智能化控制的研究和应用应坚持节能的原则。确立智能化中央空调能量管理与控制系统优化原则及技术措施对于建筑节能实现具有重要的现实意义。以节能为方向的新技术已经成为社会可持续发展的必然要求，降低空调能耗已经成为降低建筑能耗的重中之重。随着社会经济的发展，空调系统的舒适性和节能性对系统的控制提出了更高的要求。计算机及网络技术的发展已经逐步进入暖通行业，对这方面内容的研究必将促进暖通行业新的发展。 在信息化发达的今天，原有技术不断完善，新技术的涌现又使许多落后的技术被取代。我们应该时刻关注行业内的技术动态