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 溫度感測器 溼度感測器

空調的自動控制系統即：某一特定空間內的空氣環境狀態引數達到期望值的控制系統。主要被調引數是溫度和溼度，還有清潔度、壓力和成分等。空調裝置耗能多，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。空調裝置的特點是功率大，執行時間長，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引數（也叫被調量，如室溫、 相對溼度等 ） 的實際值與給定值 （如設計要求的室內基準引數 ） 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引數的偏差值， 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空氣狀態引數的檢測

檢測系統由感測器、變送器和顯示器組成。感測器是檢測空氣狀態引數的主要環節。在空調控制系統中常用的感測器有溫度感測器、溼度感測器、壓力感測器等。感測器的慣性和精度對空調控制系統的精度影響較大。空調系統屬於分佈引數系統。空調區內各處的空氣狀態引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感測器所處空間位置的空氣引數的控制精度。要使整個空調區內取得良好的空調效果，還必須合理地選定感測器的設定位置。

　　1.2空氣狀態引數的自動調節

自動調節是空調控制的核心部分。多數空調系統的被調引數為溫度和溼度。空調控制中溫度和溼度自動調節系統的各個組成部件的功能與溫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，兩個被調引數被分別控制，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割槽圖。在判斷工況時，由於量測精度的限制，工況分割槽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裝置所允許的最短啟、停時間。

　　1.4裝置和建築物的安全防護

為保證空調系統安全執行，所有裝置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物件的平衡時，經調節作用使調節物件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， 使調節引數達到新的平衡。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，調節引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， 調節引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感測器

　　3.1溫度感測器

溫度感測器（temperature transducer）是指能感受溫度並轉換成可用輸出訊號的感測器。溫度感測器是溫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，按照感測器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。主要有熱電阻溫度感測器、熱電偶溫度感測器、壓力式溫度感測器、雙金屬片溫度感測器以及電接點水銀溫度感測器等。

熱電阻溫度感測器 ： 是利用金屬或半導體材料的.電阻隨其溫度變化的特性來測量溫度的， 又分為金屬熱電阻溫度感測器和半導體熱敏電阻感測器兩種。熱電偶溫度感測器。 將兩種不同的導體（ 或半導體） 分別彎

成半環形， 並將其兩端連線起來， 當其兩端接點存在溫差時， 在這個環路中便產生了熱電勢， 利用這個原理製成的測溫元件稱為熱電偶溫度感測器。

壓力式溫度感測器： 利用溫度變化時氣體、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溫元件稱為壓力式溫度感測器。雙金屬片溫度計。 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。 由於溫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， 將溫度變化為位移來進行溫度測量。

電接點水銀溫度感測器： 它有可調和不可調兩種 ， 可調式比較常用。這種溫度感測器的作用是通過其上部永久磁鐵調節帽，來調整引數的給定值。 當房間溫度升高時， 水銀溫包受熱， 水銀柱上升與金屬絲接觸從而形成通路； 當房間溫度降低時， 水銀柱下降與金屬絲斷開， 通路隔斷。

　　3.2溼度感測器

溼度感測器主要有乾溼球溼度感測器、氯化鋰電阻溼度感測、氯化鋰露點溼度感測器及電容式溼度感測器等。

乾溼球溼度感測器是利用乾溼球溫差效應原理製成的測溼感測器。 相對溼度越大， 乾溼球溫差越小； 反之， 相對溼度越小，乾溼球溫差越大。

氯化鋰電阻溼度感測器： 氯化鋰的含溼量與所在空氣的相對溼度有關， 而含溼量的大小又影響本身的電阻。

氯化鋰露點溼度感測器：它並不直接測量相對溼度， 而是測量與空氣露點溫度有一定函式關係的平衡溫度， 通過平衡溫度來計算露點溫度， 然後， 根據空氣乾溼球溫度和露點溫度求出空氣的相對溼度。

電容式溼度感測器：基本結構是一層非常薄的感溼聚合物電介質薄膜， 夾在兩電極之間作為電介質， 構成一平板電容器 。聚合物薄膜吸溼和放溼程度隨著周圍空氣相對溼度的變化而變化， 因而其電容量是周圍空氣相對溼度的函式， 利用這種原理製成了電容式溼度感測器。

　　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。空調裝置和控制系統一體化成為空調控制技術更新的重要方向。由多臺計算機組成的分級分散式空調控制系統開始用於大型多功能建築物或建築群。80年代，隨著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體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。

　　參考文獻：

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