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。主要被調參數是溫度和濕度，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鑒別空調系統先進性的主要標志。

　　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，使用范圍廣。空調的能量消耗在發達國家的總能耗中占有相當大比重，節能是設計空調控制系統時的一項主要指標。空調控制屬于過程控制。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，如室溫、 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 （偏差的產生是由于干擾所引起的 ） ， 用自動控制系統來控制各參數的偏差值， 使之處于允許的波動范圍內。

　　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溫度傳感器、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。空調系統屬于分布參數系統。空調區內各處的空氣狀態參數表現為一個分布場，它取決于氣流組織和負荷分布等因素。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溫度和濕度。空調控制中溫度和濕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，有些情況下也采用分程、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，它們之間的耦合關系則被視為干擾，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）會隨建筑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制出建筑物空調的全年工況分區圖。在判斷工況時，由于量測精度的限制，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”和振蕩，轉換的時間間隔不能小于制冷機等設備所允許的最短啟、停時間。

　　1.4設備和建筑物的安全防護

　　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。當建筑物出現火情時，防護裝置會自動迅速切斷有關風路或整個空調系統，并啟動相應排煙風機。

　　2. 空調自動控制系統的品質指標

　　在自動控制系統中，當由于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。從一個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后， 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溫度傳感器

　　溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感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。主要有熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、壓力式溫度傳感器、雙金屬片溫度傳感器以及電接點水銀溫度傳感器等。

　　熱電阻溫度傳感器 ： 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傳感器和半導體熱敏電阻傳感器兩種。熱電偶溫度傳感器。 將兩種不同的導體（ 或半導體） 分別彎

　　成半環形， 并將其兩端連接起來， 當其兩端接點存在溫差時， 在這個環路中便產生了熱電勢， 利用這個原理制成的測溫元件稱為熱電偶溫度傳感器。

　　壓力式溫度傳感器： 利用溫度變化時氣體、液體會產生膨脹、收縮的原理， 并將膨脹、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， 利用這個原理制成的測溫元件稱為壓力式溫度傳感器。雙金屬片溫度計。 兩片熱膨脹系數不同的金屬薄片貼合在一體而構成雙金屬片。 由于溫度變化時兩種金屬的熱膨脹系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。

　　電接點水銀溫度傳感器： 它有可調和不可調兩種 ， 可調式比較常用。這種溫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濕度傳感器

　　濕度傳感器主要有干濕球濕度傳感器、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。

　　干濕球濕度傳感器是利用干濕球溫差效應原理制成的測濕傳感器。 相對濕度越大， 干濕球溫差越小； 反之， 相對濕度越小，干濕球溫差越大。

　　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：它并不直接測量相對濕度， 而是測量與空氣露點溫度有一定函數關系的平衡溫度， 通過平衡溫度來計算露點溫度， 然后， 根據空氣干濕球溫度和露點溫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著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， 利用這種原理制成了電容式濕度傳感器。

　　4.結語

　　70年代以來，由于微型計算機的普及，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。由多臺計算機組成的分級分布式空調控制系統開始用于大型多功能建筑物或建筑群。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。

　　參考文獻：

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