摘要：随着空调技术的不断进步，自动控制系统在其中的作用越来越重要。本文首先针对空调自动控制系统进行了简要说明，介绍了空调系统节能控制系统的常用仪器设备，并简要分析了空调系统节能自动控制的应用情况，如空调冷热源系统、水循环系统的节能控制，冬夏季节对于空调冷热水系统的改进措施。
关键词：暖通空调系统；自动控制；节能运行
引言：
在人们的生活中，空调设备成为了一种必不可少的工具，其可以有效地改善室内环境的舒适度。随着能源问题与环境污染问题逐渐加重，人们对于节能环保技术也有了一定的认识，空调系统调节自动化技术的应用可以有效地提高调节质量，所以成为了现阶段空调设计与运行中的重要技术。
一、空调自动控制系统概述
在当前空调节能控制系统的设计过程中，需要借助于调节控制参数的划分来实现空调运行质量的调整，适应于相关要求。以相应的动态指标为基础，来调节空调设备的运行参数，即可以在满足于原本控制功能的基础上，发挥出静态调节的效果。传统的空调系统并没有在节能减排方面进行有针对性的设计，所以在设计过程中，需要结合自动控制系统的应用来适合于节能需求，节约设备的运行成本。
空调节能系统的自动控制系统当中，室内温度控制的调节作用十分重要，其功能是在以下几个方面实现的：首先，定量加热，即是以室内温度变化调节情况为基础，来动态调整进风量，从而达到相应的节能效果。在系统设计过程中同样需要基于房屋建筑工程的类型来分析节能控制方案，及时补充室内外的温差，从整体利用的角度来节约能耗，将感光元件与温差控制结合起来，进行同步补偿。在确定与调节空调系统运行参数值时，需要对于不同负荷进工况进行考量，不仅要保证控制数据的准确性，更要实现系统自动控制与调节功能，在保证空调运行质量的前提下，实现对冷热量的良好控制，起到节约能源、减轻运行管理人员劳动强度的效果，有助于提高空调管理水平[1]。
二、空调系统节能控制设备
（一）执行器设备
在一般的空调系统当中，执行器设备主要分为两个功能模块，分别是调节模块与执行模块。执行模块会及时转换调节器控制信号，实现输出线与角的位移，之后即可以驱动相应的调节机构。现阶段应用的执行模块主要有两种，分别是气动执行器与电动执行器，其中电机热器与电动调节风阀、电动调节阀都是应用较为广泛的电动执行器的类型。
（二）检测变送器设备
检测变送器设备也可称为传感器。对于空调节能自动控制系统的功能来说，检测变送器设备的功能主要可以分为温度与湿度检测两类功能。在湿度传感器方面，常见的有电容式湿度传感器、氯化锂电子式湿敏元件、干湿球温度信号等等；而在温度传感器方面主要分为电阻温度计、金属热电阻温度计与玻璃湿度剂、双金属湿度计等类型。
（三）调节器设备
对于空调自动控制系统而言，调节器设备是其中的控制核心，在部分系统中，调节器也可称为控制器。在主要功能方面，其可以控制设定值，调整聚反馈值的偏差，从而确保控制信号可以满足于具体工艺的要求。结合调节规律的不同，调节器设备可以分为预估控制式、比例积分式与比例微分式等几个类型。
三、节能控制下的空调自动控制设计
（一）空调节能控制意义分析
以某办公室为例，本办公室的面积为80m2，在正常情况下，室内工作人员的密度通常为5m2/人，所以按照正常规格，该办公室可容纳16人使用。结合装修方案，该房间实际容纳12人。对于新风量的取值来说，如按每小时每人30m3计算，则空调总负荷与有所减少。所以空调系统的负荷计算需要以室内环境的实际情况与装修方案进行参考。同时在此基础上，进一步进行空调系统的运行优化、提高自动控制水平，也可以不断提高系统的节能性。
当前投入使用的集中空调系统，构成主要分为制冷/供热设备、水泵与风机盘管与新风处理设备等等，在设备设计与安装过程中，管路与阀门的作用也极为关键，所以在自动控制系统设计过程中应当将这些装置的特点与实际使用需求作为参考。集中空调控制系统以及相关设备耗能较高，在建筑内总能耗中可占据一半以上，在这部分能耗绝大多数用于制冷与供热设备、水泵、风机设备中。抽以空调冷热源与输配系统在空调自动控制节能设计当中处于重要位置[2]。
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（二）空调冷热源系统的节能控制
空调冷热源系统可以将制冷/供热设备为主，并配有多种水泵、冷却塔与膨胀水箱、阀门的设备体系，在暖通空调设备体系当中，冷热源系统不仅是整个系统的心脏，其运行能耗也多由此环节产生，所以，在系统监测与控制中占据重要地位。
冷热源控制机组的生产厂家所生产的单元控制器中多已集成了微处理器设备，这些单元控制器可以及时对蒸发、冷凝器设备的进口水温与出口水温进行控制，并结合水流量的大小来为压缩机在进出口压力、温度调节提供依据，实现多样的调节功能，例如通过对压缩机设备的入口阀门大小的调整来设置冷冻机的出口温度，并实现启停机自动化。但是当前的控制技术由于所采用的通讯协议并不兼容，所以仍然无法实现不同品牌产品之间的共享，在暖通空调系统的安装工作中仍然需要配备水管温度以及流量传感器设备，以实现以地主机工作情况的监控。暖通空调系统中，需要主机与其他设备处于连锁运行，也可以设为逻辑关系运行，因此在系统中的微处理器设备也要受到自控系统的控制，达到最佳运行效果。在制冷机房中，控制器需要完成主机设备冷热控制器启停功能，对机组的运行状态进行监测，在故障发生时及时发出告警信息，在运行中监控机组的运行状态，实时测量回水、供水温度与流量。对于一栋建筑内的空调系统而言，还可以计算出实际冷负荷，从而决定设备的开启数量。以当前空调冷水机组的节能逻辑控制流程上来看，有两种控制思路可以参考：
其一，按照冷冻水回水温度来对于冷冻机的运行参数进行控制，如果温度小于或等于控制参数，则可以只开一台冷机设备；如果温度高于控制温度，则可以开启两台连锁运行的风机。若回水温度进一步提高，即开启高温报警。
其二，利用主机运行信号与故障报警信号来形成一个完整的反馈控制体系，从而停止水泵与冷却塔与风机运行。如果其中一台主机设备正常自动关机，则一般会存在8-15min的延时，结合是否存在超低温停机情况来确定是否需要关闭电动阀与水泵设备。
在每年春秋两季，由于气温日较差较大，所以空调系统的冷负荷的变化也较为明显，在此时，主机的运行数量与水泵的运行数量控制都有一定的作用，如果控制得当，无疑可以有效地起到节能效果。应用冷冻水回水温度来对台数与冷冻水供回总管的压差来实现对于主机工作台数的自动控制就有了更为明显的节能优势。在既有空调系统的设计当中，虽然对于主机工作台数进行了控制，但即便主机停运，水泵设备与风机设备仍然运行，徒增功耗。所以在冷水机组运行过程中，可以由本机控制冷冻水的出水温度，在一般情况下可以设定为7.2℃，作为调节负荷的阈值。如果冷冻水的温度达到此值，主机设备会短暂停运；如果主机的冷负荷较小，其中一台主机就无需再运行，此时利用的是主机停机信号向停机切换的电脉冲延时器所发出的命令，可经过一定的延时后停止水泵冷却塔风机，同时水泵也可停止运行。如果出现了超低温停机事故，则水泵也仍然会运转，对蒸发器形成保护。
（三）水循环变频控制
在本工程的水循环运行的状况监测过程中可以发现，水泵设备选型不合理的问题造成了能耗的增加，而优化设备选型、控制水循环即可有效地降低能耗，达到设计目标。办公楼当中水循环系统设计时，变频调速技术的应用已经十分广泛，对于部分既有工程当中的19台水泵的运行参数与额定工况进行对比，发现平均增幅在11.38%，而扬程的增幅达到了98%，说明虽然水泵设备的选型中，流量符合于我国空调设计手册中规定的范围，但仍然存在由于扬程过大所的导致水泵选择不当的问题。
对于水循环系统而言，可以在制冷机组的冷冻水回水管道上装设湿度传感器，并与PID调节设备与调节设备重新构成一个闭环控制系统，这样即可以结合外界温度变化情况、冷冻水的温度差来实现水泵设备的变频控制，将其作为电机转速的控制要素。除此之外，冷冻水的出水量同样可以决定变频控制情况。在风机组件中，冷冻水可以延长停留时间，加强所释放的冷量，即可以在一定程度上降低电机负荷，提高设备使用率。如果第一台电机设备达到额定工作功率，并且不满足于另一台设备的运行负荷时，即可以实现变频运行以及不断地改变循环情况来达到变频控制的效果，最终实现节能降耗[3]。
总结：
在前文分析中不难发现，随着科学技术的不断发展，空调自动化运行技术在不断完善。在空调系统节能运行系统的设计过程中首先需要对其运行原理有一个全面的了解，并对系统运行的要求有明确的目的，保证空调设备可以在改善室内环境的同时能够节能降耗、节约运行成本，确保使用年限。
参考文献：
[1]沈睿.空调系统节能运行自动控制的应用研究[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（07）：148-149.
[2]刘清伟.智能建筑空调系统自动控制设计与节能应用[J].低碳世界，2016（36）：274-275.
[3]董臻.空调系统节能运行自动控制的运用分析[J].冶金与材料，2018，38（01）：12-13.
论文作者:施佳慧
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：设备论文; 节能论文; 空调系统论文; 空调论文; 水泵论文; 温度论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第28期论文;