上海上电电力运营有限公司 上海 200245
摘要：本文介绍了中央空调控制系统的组成及工作原理，对中央空调控制系统的控制策略进行了研究，分析了中央空调的控制方法和控制技术。
关键字：中央空调，温度控制，策略
1、引言
随着现代生活的电子化和智能化发展，人们对中央空调的功能提出了更高的要求，既能提供舒适的生活工作环境，又能最大限度的节约能源。中央空调系统是时滞、时变、非线性、多参量且参量之间耦合很强的复杂系统，需要很多前沿科学，多种先进技术和方法，加以高度综合利用。中央空调已经成为人们生活和工作中不可缺少的系统设备。
2、中央空调系统组成
中央空调系统一般由空气处理设备、介质输送管道和空气分配装置等组成，包括一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统。中央空调系统有多种分类方式，不同类型的中央空调其系统组成各不相同。其主要分类方式有按负担室内热湿负荷所用介质分类和按空气处理设备的设置情况分类等。
按负担室内热湿负荷所用介质来分，有全空气系统、空气-水系统、制冷剂系统、全水系统等。按空气处理设备的设置情况来分，有集中式空调系统、半集中式空调系统、分散式空调系统等。
中央空调系统由主机设备（即冷热源系统）、空气热湿处理系统、冷却塔、空气输送与分配系统、空调水循环系统和控制系统组成。
3、中央空调系统工作原理
中央空调系统的工作原理是制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。
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中央空调系统的制冷工作过程是通过四个循环来实现的，分别为：
制冷剂循环：在制冷机组中，制冷剂从蒸发器那里吸热制冷，吸收的热量再到冷凝器那里冷凝放热。
冷却水循环：冷却水的作用是将制冷机组冷凝器里制冷剂释放的热量排除掉。冷却水系统由冷凝器、冷却水泵、冷却塔和连接水管及附件组成。冷却水从冷凝器里带走的热量，在冷却塔中直接释放给大气。
冷冻水循环：由制冷机组的蒸发器、空调机组的表面冷却器、提供水流动力的水泵及它们之间的连接水管和附件所组成的密闭循环系统。这个循环系统通过冷冻水源源不断地把制冷机组产生的冷量送到空调机组的表冷器去处理空气。
空气循环系统：由空调机组、风机、风阀、风管和送回风口等把处理好的空气送入空调房间并把房间内的空气取回来，以达到室内空气调节的目的。
4、中央空调温度控制系统控制策略
4.1控制方法
模糊控制
模糊控制是人工智能领域的重要分支，适合对结构复杂且难以用传统理论建模的问题进行研究，是基于知识学习、经验推理和决策的智能控制。模糊控制基于模糊控制语言来对空调的控制规则进行描述，利用模糊规则推理对系统进行类似人脑的控制决策，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关系，通过推理、利用相关知识库，将知识与过程状态结合起来，实现空调系统各受控参数的优化控制。模糊控制实际上反映的使输入语言变量和输出语言变量以及语言规则的模糊定量关系和算法结构。
模糊控制设计的两个重要步骤是控制规则获取和参数设定，主要依靠设计者的经验和反复试验获得。通过模糊控制技术，实现空调冷媒流量跟随负荷的变化而变流量运行，实现主机运行效率优化，使主机在任何负荷情况下，都能保持较高的热转换效率。
PID控制
PID控制是目前在空调控制系统中采用最多的控制策略，算法简单，鲁棒性好，可靠性高。常规的PID控制系统由PID控制器和被控对象组成，PID控制器是一种线性控制器，可以看作是一个在频域系统的滤波器，精确把握比例-积分-微分控制规律，既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能，只要三个作用的控制参数选择得当，就可以充分发挥三种控制规律有点，得到较为理想的控制效果。因此PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，可以通过理论计算确定，也可以通过工程整定方法进行确定。
由于中央空调系统的复杂性，一次整定得到的PID参数可能难以保证系统控制始终处于优化状态，因此出现了模糊PID控制、自适应PID控制方法等，都是通过优化参数整定，实时改变PID参数从而保证控制系统的良好性能。
神经网络控制
神经网络是由大量的、简单的处理单元互相连接而形成的复杂网络系统，它反映了人脑功能的许多基本特征，是一个高度复杂的非线性动力学习系统。神经网络在控制领域的应用主要用于建模和构造控制器。
神经网络控制对环境变化具有较强的自学习能力，对非线性对象和时变参数对象都可以进行很好的控制，鲁棒性较好。
4.2控制技术
在中央空调控制器的设计上主要有单片机控制和PLC控制两种形式。
单片机控制的优点是生产制造容易，经济实惠，成本相对较低；缺点是用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,，因而可靠性较差。采用单片机制作的主控板需要经过一定时间的验证才能形成一个真正的产品。
PLC控制的优点是可靠性和稳定性高，PLC是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短。PLC很多功能是依靠软件技术实现的，减少了外围硬件的使用，从而减少了很多硬件引起的故障。缺点是成本相对单片机要高，需要使用专用编程设备，通用性较差。
5、总结
本文对中央空调温度控制系统的控制策略进行研究，分析了中央空调的控制方法和控制技术，通过了解中央空调的控制系统，与世界上先进技术相结合，共同推动国内中央空调领域的发展。
参考文献
[1]张骏，中央空调系统温湿度采用PID控制系统的探讨[J]，电子测试，2013,4
[2]冯锋，新型中央空调节能控制系统研究[J]，建筑工程技术与设计，2014,12
论文作者:殷徐敏,祝晓威
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/10
标签：中央空调论文; 系统论文; 空调系统论文; 控制系统论文; 空气论文; 制冷剂论文; 模糊论文; 《科技新时代》2019年7期论文;