吳瓊

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)與科技的高速發(fā)展，越來(lái)越多的人重視高品質(zhì)的生活，暖通空調(diào)逐漸成為了建筑中的必要系統(tǒng)，因此對(duì)暖通空調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化課題的研究有著重要意義。本文分析了自動(dòng)控制理論在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的發(fā)展過(guò)程及現(xiàn)狀，提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案，有效合理地降低能源的消耗，并切實(shí)提高暖通空調(diào)對(duì)于生活的改善作用。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；自動(dòng)控制；HVAC系統(tǒng)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，其各類參數(shù)往往具有非線性和時(shí)變性等的特點(diǎn)，因此經(jīng)典控制算法難以有效地控制其進(jìn)行合理的輸出。因此，本文分析了控制理論與暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，提出了一套針對(duì)暖通空調(diào)的解耦控制系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化現(xiàn)有的控制方案，在實(shí)際使用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)變化量的實(shí)時(shí)計(jì)算，保證輸出的均勻性。

1 我國(guó)暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

1.1 暖通空調(diào)集中啟停系統(tǒng)

該系統(tǒng)是將電源系統(tǒng)的控制開(kāi)關(guān)、繼電器和電路系統(tǒng)結(jié)合于同一系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制功能。同時(shí)在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有相應(yīng)的指示燈以顯示設(shè)備的工作狀態(tài)。這種系統(tǒng)并不具備自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，因此只是人工控制的方式優(yōu)化而已。

1.2 暖通空調(diào)模擬儀表控制系統(tǒng)

在近20年的暖通空調(diào)發(fā)展過(guò)程中，模擬儀表控制系統(tǒng)是大多數(shù)設(shè)備的控制核心。其通過(guò)結(jié)合傳感器、微處理器（Microcontroller Unit）與執(zhí)行器的方式，對(duì)建筑環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，反饋控制暖通空調(diào)的工作狀態(tài)，將環(huán)境溫度保持在設(shè)定溫度范圍之內(nèi)。

1.3 暖通空調(diào)直接數(shù)字式控制系統(tǒng)

基于電子技術(shù)與集成電路的發(fā)展成果，暖通空調(diào)系統(tǒng)全面采用直接數(shù)字控制器（DirectDigitalControl），在DDC控制器中由于CPU的運(yùn)算速度極快，因此其可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量計(jì)算，分析出最優(yōu)解。同時(shí)配合其可以多路控制的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)檢測(cè)多種建筑環(huán)境參數(shù)，在平衡各種因素的情況下，控制暖通空調(diào)輸出合適量。

1.4 暖通空調(diào)集散型控制系統(tǒng)

集散型控制系統(tǒng)（Tota1 Distributed System）與以前傳統(tǒng)的電子控制算法相比較，將各種執(zhí)行器分散化，同時(shí)管理單元集中化是其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。它是由中央站、分站、現(xiàn)場(chǎng)傳感器與執(zhí)行器3個(gè)基本層次組成。中央站實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和管理功能，如集中監(jiān)視、集中啟停控制、集中參數(shù)修改、報(bào)警及記錄處理等。

2 我國(guó)暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

直接控制系統(tǒng)與間接控制系統(tǒng)是組成暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，我們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂玫降闹饕δ苁怯砷g接系統(tǒng)負(fù)責(zé)的。通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合方式，形成的間接系統(tǒng)具有以下4個(gè)特點(diǎn)：

（1）因?yàn)槭褂孟到y(tǒng)的用戶相對(duì)都是獨(dú)立的個(gè)體，而暖通空調(diào)的輸出方式較為統(tǒng)一。基于這一特點(diǎn)，暖通空調(diào)控制系統(tǒng)需具有一定強(qiáng)度的連接能力，同時(shí)其耦合能力也需要符合一定的條件。

（2）由于原先建筑環(huán)境具有一定溫度狀態(tài)的慣性，因此當(dāng)暖通空調(diào)設(shè)備在進(jìn)行冷、熱氣量的傳輸過(guò)程中存在相應(yīng)的延遲現(xiàn)象，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之中尤為明顯，因此對(duì)于這一現(xiàn)象的分析處理應(yīng)當(dāng)提前配置于自動(dòng)控制系統(tǒng)之中，以免增加中央處理器的誤判現(xiàn)象產(chǎn)生。

（3）在實(shí)際的使用過(guò)程中，由于系統(tǒng)內(nèi)接與外界存在一定的壓力差值，因此在自動(dòng)檢測(cè)的過(guò)程中相應(yīng)參數(shù)會(huì)具有時(shí)變性的特點(diǎn)存在，若沒(méi)有相應(yīng)算法去輔助這一參數(shù)的計(jì)算，會(huì)使得整體系統(tǒng)溫度控制不準(zhǔn)確，甚至失去控制。

（4）由于暖通空調(diào)設(shè)備的散熱裝置并不符合線性變化特征，同時(shí)外界有許多的干擾因素會(huì)影響其工作參數(shù)，因此暖通空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的線性特征相對(duì)較弱。

3 我國(guó)暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 市場(chǎng)需求對(duì)于暖通空調(diào)發(fā)展的促進(jìn)作用

暖通空調(diào)設(shè)備作為人們?nèi)粘Ｉ钍褂玫南到y(tǒng)之一，其對(duì)于能源的損耗是極大的。而在如今這樣一個(gè)以“綠色、節(jié)能”為生活態(tài)度的大環(huán)境之下，降低能耗成為暖通空調(diào)設(shè)備發(fā)展的首要課題。因此，對(duì)于企業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)更多地將企業(yè)資源投注于減少暖通空調(diào)系統(tǒng)能源損耗的開(kāi)發(fā)之上。另一方面，改進(jìn)暖通空調(diào)的能量來(lái)源，盡可能地利用綠色能源或是可再生能源，這樣也可以有效減少對(duì)于一次性能源的消耗，起到保護(hù)環(huán)境，節(jié)能減排的目的。

3.2 優(yōu)化暖通空調(diào)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制理論與實(shí)際使用方面的課題，在近些年始終受到行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。相對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，其通用性也相對(duì)要好，有利于整體系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化。但相對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)也具有其鮮明的特點(diǎn)，其開(kāi)發(fā)難度低與靈活度高的特點(diǎn)也受到眾多開(kāi)發(fā)者的青睞。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的分析與研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明現(xiàn)今大多數(shù)的知名企業(yè)都針對(duì)暖通控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制方案重點(diǎn)關(guān)注與研發(fā)。而相對(duì)實(shí)力較弱的承包商則采用通用性強(qiáng)的控制方案，通過(guò)整體優(yōu)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合兩種自動(dòng)控制系統(tǒng)，彌補(bǔ)各自的不足。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，暖通空調(diào)被大量應(yīng)用于居民建筑之中。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，源于自動(dòng)控制的理論分析由于提出時(shí)間較短，相對(duì)其他經(jīng)典理論來(lái)說(shuō)尚不成熟，在某些方面存在一些問(wèn)題需要優(yōu)化，也在一定程度上影響了暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展速度。這也對(duì)我們?cè)谌粘５墓ぷ髦刑岢隽烁叩囊?，?yīng)當(dāng)逐步改善以前存在的問(wèn)題，并且不斷優(yōu)化暖通空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，推動(dòng)暖通空調(diào)系統(tǒng)的快速發(fā)展。

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（作者單位：廣東美的暖通設(shè)備有限公司）