空調自動化論文

[摘要]：實現空調系統調節的自動化，不僅可以提高調節質量、降低冷、熱量的損耗、同時還可以減輕勞動強度、減少運動人員、提高勞動生產率和技術管理水平。實現空調系統的自動化符合大多數人的要求，

　　[關鍵詞] ：空調 自動控制系統 節能 温度傳感器 濕度傳感器

空調的自動控制系統即：某一特定空間內的空氣環境狀態參數達到期望值的控制系統。主要被調參數是温度和濕度，還有清潔度、壓力和成分等。空調設備耗能多，在滿足使用要求前提下，最大限度節能是多有空調控制系統的中心任務。主要節能優化指標是鑑別空調系統先進性的主要標誌。

實現空調系統調節的自動化，不僅可以提高調節質量、降低冷、熱量的損耗、同時還可以減輕勞動強度、減少運動人員、提高勞動生產率和技術管理水平。實現空調系統的自動化符合大多數人的要求，是利國利民的舉措。空調設備的特點是功率大，運行時間長，使用範圍廣。空調的能量消耗在發達國家的總能耗中佔有相當大比重，節能是設計空調控制系統時的一項主要指標。空調控制屬於過程控制。大多數空調控制系統為反饋控制系統。

　　1. 空調自動控制系統的基本組成

自動控制是根據調節參數（也叫被調量，如室温、 相對濕度等 ） 的實際值與給定值 （如設計要求的室內基準參數 ） 的偏差 （偏差的產生是由於干擾所引起的 ） ， 用自動控制系統來控制各參數的偏差值， 使之處於允許的波動範圍內。

完善的空調控制系統由4個部分組成。

　　1.1空氣狀態參數的檢測

檢測系統由傳感器、變送器和顯示器組成。傳感器是檢測空氣狀態參數的主要環節。在空調控制系統中常用的傳感器有温度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。傳感器的慣性和精度對空調控制系統的精度影響較大。空調系統屬於分佈參數系統。空調區內各處的空氣狀態參數表現為一個分佈場，它取決於氣流組織和負荷分佈等因素。空調控制系統只能保證傳感器所處空間位置的空氣參數的控制精度。要使整個空調區內取得良好的空調效果，還必須合理地選定傳感器的設置位置。

　　1.2空氣狀態參數的自動調節

自動調節是空調控制的核心部分。多數空調系統的被調參數為温度和濕度。空調控制中温度和濕度自動調節系統的各個組成部件的功能與温度控制系統中的同類部件相同。調節器多采用位式調節器或PID調節器，有些情況下也採用分程、反饋加前饋、串接等調節方式。在這種常規調節系統中，兩個被調參數被分別控制，它們之間的耦合關係則被視為干擾，須在設計中加以考慮。

　　1.3空調工況的判斷及其自動切換

空調的最優工況（工作狀況）會隨建築物外部的氣候條件和內部的負荷狀況而漂移。通常可按季節負荷事先繪製出建築物空調的全年工況分區圖。在判斷工況時，由於量測精度的限制，工況分區內會出現邊界重疊現象。當工況自動切換時，要保證系統穩定，在邊界重疊區不出現“競爭”和振盪，轉換的時間間隔不能小於製冷機等設備所允許的最短啟、停時間。

　　1.4設備和建築物的安全防護

為保證空調系統安全運行，所有設備均設有專門的安全防護控制線路。例如只能在有風時才接通電加熱器。當建築物出現火情時，防護裝置會自動迅速切斷有關風路或整個空調系統，並啟動相應排煙風機。

　　2. 空調自動控制系統的品質指標

在自動控制系統中，當由於擾量破壞了調節對象的平衡時，經調節作用使調節對象過渡到新的平衡狀態。從一箇舊的平衡狀態轉入一個新的平衡狀態所經歷的過程， 叫做過渡過程。對自動控制系統的基本要求是能在較短的時間內， 使調節參數達到新的平衡。此外， 還有以下調節質量的指標：

2.1 靜差： 自動調節系統消除擾量後， 從原來的平衡狀態過渡到新的平衡狀態時，調節參數的新穩定值對原來給定值之偏差。

2.2 動態偏差： 在過渡過程中， 調節參數對新的穩定值的最大偏差值。

2.3 調節時間： 自動調節系統從原來的平衡狀態過渡到新的平衡狀態時所經歷的時間。

　　3.空調自動控制中常用的傳感器

　　3.1温度傳感器

温度傳感器（temperature transducer）是指能感受温度並轉換成可用輸出信號的傳感器。温度傳感器是温度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。主要有熱電阻温度傳感器、熱電偶温度傳感器、壓力式温度傳感器、雙金屬片温度傳感器以及電接點水銀温度傳感器等。

熱電阻温度傳感器 ： 是利用金屬或半導體材料的.電阻隨其温度變化的特性來測量温度的， 又分為金屬熱電阻温度傳感器和半導體熱敏電阻傳感器兩種。熱電偶温度傳感器。 將兩種不同的導體（ 或半導體） 分別彎

成半環形， 並將其兩端連接起來， 當其兩端接點存在温差時， 在這個環路中便產生了熱電勢， 利用這個原理製成的測温元件稱為熱電偶温度傳感器。

壓力式温度傳感器： 利用温度變化時氣體、液體會產生膨脹、收縮的原理， 並將膨脹、收縮時發生的壓力變化傳送到受壓部件， 從而產生形變位移， 利用這個原理製成的測温元件稱為壓力式温度傳感器。雙金屬片温度計。 兩片熱膨脹係數不同的金屬薄片貼合在一體而構成雙金屬片。 由於温度變化時兩種金屬的熱膨脹係數不同而使雙金屬片產生機械熱變形， 利用這個原理， 將温度變化為位移來進行温度測量。

電接點水銀温度傳感器： 它有可調和不可調兩種 ， 可調式比較常用。這種温度傳感器的作用是通過其上部永久磁鐵調節帽，來調整參數的給定值。 當房間温度升高時， 水銀温包受熱， 水銀柱上升與金屬絲接觸從而形成通路； 當房間温度降低時， 水銀柱下降與金屬絲斷開， 通路隔斷。

　　3.2濕度傳感器

濕度傳感器主要有乾濕球濕度傳感器、氯化鋰電阻濕度傳感、氯化鋰露點濕度傳感器及電容式濕度傳感器等。

乾濕球濕度傳感器是利用乾濕球温差效應原理製成的測濕傳感器。 相對濕度越大， 乾濕球温差越小； 反之， 相對濕度越小，乾濕球温差越大。

氯化鋰電阻濕度傳感器： 氯化鋰的含濕量與所在空氣的相對濕度有關， 而含濕量的大小又影響本身的電阻。

氯化鋰露點濕度傳感器：它並不直接測量相對濕度， 而是測量與空氣露點温度有一定函數關係的平衡温度， 通過平衡温度來計算露點温度， 然後， 根據空氣乾濕球温度和露點温度求出空氣的相對濕度。

電容式濕度傳感器：基本結構是一層非常薄的感濕聚合物電介質薄膜， 夾在兩電極之間作為電介質， 構成一平板電容器 。聚合物薄膜吸濕和放濕程度隨着周圍空氣相對濕度的變化而變化， 因而其電容量是周圍空氣相對濕度的函數， 利用這種原理製成了電容式濕度傳感器。

　　4.結語

70年代以來，由於微型計算機的普及，電子計算機開始用作空調控制的核心部件。直接數字控制技術得到廣泛應用。空調設備和控制系統一體化成為空調控制技術更新的重要方向。由多台計算機組成的分級分佈式空調控制系統開始用於大型多功能建築物或建築羣。80年代，隨着節能問題的日益突出，在滿足使用要求前提下，以冷量、熱量和電量消耗最少為目標的空調控制優化軟件的開發受到廣泛重視。空調關乎人們日常最基本的生活，空調自動控制的迅速發展是人們所期盼的，加快空調的改進是利國利民的措施。

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