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空調(diào)自動(dòng)化論文
[摘要]：實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，不僅可以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量、降低冷、熱量的損耗、同時(shí)還可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少運(yùn)動(dòng)人員、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)管理水平。實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化符合大多數(shù)人的要求，
[關(guān)鍵詞] ：空調(diào) 自動(dòng)控制系統(tǒng) 節(jié)能 溫度傳感器 濕度傳感器
空調(diào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)即：某一特定空間內(nèi)的空氣環(huán)境狀態(tài)參數(shù)達(dá)到期望值的控制系統(tǒng)。主要被調(diào)參數(shù)是溫度和濕度，還有清潔度、壓力和成分等�？照{(diào)設(shè)備耗能多，在滿(mǎn)足使用要求前提下，最大限度節(jié)能是多有空調(diào)控制系統(tǒng)的中心任務(wù)。主要節(jié)能優(yōu)化指標(biāo)是鑒別空調(diào)系統(tǒng)先進(jìn)性的主要標(biāo)志。
實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，不僅可以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量、降低冷、熱量的損耗、同時(shí)還可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少運(yùn)動(dòng)人員、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)管理水平。實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化符合大多數(shù)人的要求，是利國(guó)利民的舉措。空調(diào)設(shè)備的特點(diǎn)是功率大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，使用范圍廣。空調(diào)的能量消耗在發(fā)達(dá)國(guó)家的總能耗中占有相當(dāng)大比重，節(jié)能是設(shè)計(jì)空調(diào)控制系統(tǒng)時(shí)的一項(xiàng)主要指標(biāo)�？照{(diào)控制屬于過(guò)程控制。大多數(shù)空調(diào)控制系統(tǒng)為反饋控制系統(tǒng)。
1. 空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成
自動(dòng)控制是根據(jù)調(diào)節(jié)參數(shù)（也叫被調(diào)量，如室溫、 相對(duì)濕度等 ） 的實(shí)際值與給定值 （如設(shè)計(jì)要求的室內(nèi)基準(zhǔn)參數(shù) ） 的偏差 （偏差的產(chǎn)生是由于干擾所引起的 ） ， 用自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制各參數(shù)的偏差值， 使之處于允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。
完善的空調(diào)控制系統(tǒng)由4個(gè)部分組成。
1.1空氣狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)
檢測(cè)系統(tǒng)由傳感器、變送器和顯示器組成。傳感器是檢測(cè)空氣狀態(tài)參數(shù)的主要環(huán)節(jié)。在空調(diào)控制系統(tǒng)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(duì)空調(diào)控制系統(tǒng)的精度影響較大�？照{(diào)系統(tǒng)屬于分布參數(shù)系統(tǒng)�？照{(diào)區(qū)內(nèi)各處的空氣狀態(tài)參數(shù)表現(xiàn)為一個(gè)分布場(chǎng)，它取決于氣流組織和負(fù)荷分布等因素�？照{(diào)控制系統(tǒng)只能保證傳感器所處空間位置的空氣參數(shù)的控制精度。要使整個(gè)空調(diào)區(qū)內(nèi)取得良好的空調(diào)效果，還必須合理地選定傳感器的設(shè)置位置。
1.2空氣狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)
自動(dòng)調(diào)節(jié)是空調(diào)控制的核心部分。多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)為溫度和濕度�？照{(diào)控制中溫度和濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個(gè)組成部件的功能與溫度控制系統(tǒng)中的同類(lèi)部件相同。調(diào)節(jié)器多采用位式調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器，有些情況下也采用分程、反饋加前饋、串接等調(diào)節(jié)方式。在這種常規(guī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，兩個(gè)被調(diào)參數(shù)被分別控制，它們之間的耦合關(guān)系則被視為干擾，須在設(shè)計(jì)中加以考慮。
1.3空調(diào)工況的判斷及其自動(dòng)切換
空調(diào)的最優(yōu)工況（工作狀況）會(huì)隨建筑物外部的氣候條件和內(nèi)部的負(fù)荷狀況而漂移。通常可按季節(jié)負(fù)荷事先繪制出建筑物空調(diào)的全年工況分區(qū)圖。在判斷工況時(shí)，由于量測(cè)精度的限制，工況分區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)邊界重疊現(xiàn)象。當(dāng)工況自動(dòng)切換時(shí)，要保證系統(tǒng)穩(wěn)定，在邊界重疊區(qū)不出現(xiàn)“競(jìng)爭(zhēng)”和振蕩，轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隔不能小于制冷機(jī)等設(shè)備所允許的最短啟、停時(shí)間。
1.4設(shè)備和建筑物的安全防護(hù)
為保證空調(diào)系統(tǒng)安全運(yùn)行，所有設(shè)備均設(shè)有專(zhuān)門(mén)的安全防護(hù)控制線(xiàn)路。例如只能在有風(fēng)時(shí)才接通電加熱器。當(dāng)建筑物出現(xiàn)火情時(shí)，防護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)迅速切斷有關(guān)風(fēng)路或整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，并啟動(dòng)相應(yīng)排煙風(fēng)機(jī)。
2. 空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，當(dāng)由于擾量破壞了調(diào)節(jié)對(duì)象的平衡時(shí)，經(jīng)調(diào)節(jié)作用使調(diào)節(jié)對(duì)象過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)。從一個(gè)舊的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入一個(gè)新的平衡狀態(tài)所經(jīng)歷的過(guò)程， 叫做過(guò)渡過(guò)程。對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求是能在較短的時(shí)間內(nèi)， 使調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到新的平衡。此外， 還有以下調(diào)節(jié)質(zhì)量的指標(biāo)：
2.1 靜差： 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)消除擾量后， 從原來(lái)的平衡狀態(tài)過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)參數(shù)的新穩(wěn)定值對(duì)原來(lái)給定值之偏差。
2.2 動(dòng)態(tài)偏差： 在過(guò)渡過(guò)程中， 調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)新的穩(wěn)定值的最大偏差值。
2.3 調(diào)節(jié)時(shí)間： 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)從原來(lái)的平衡狀態(tài)過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。
3.空調(diào)自動(dòng)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(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，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(lèi)。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(diǎn)水銀溫度傳感器等。
熱電阻溫度傳感器 ： 是利用金屬或半導(dǎo)體材料的電阻隨其溫度變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的， 又分為金屬熱電阻溫度傳感器和半導(dǎo)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(dǎo)體（ 或半導(dǎo)體） 分別彎
成半環(huán)形， 并將其兩端連接起來(lái)， 當(dāng)其兩端接點(diǎn)存在溫差時(shí)， 在這個(gè)環(huán)路中便產(chǎn)生了熱電勢(shì)， 利用這個(gè)原理制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為熱電偶溫度傳感器。
壓力式溫度傳感器： 利用溫度變化時(shí)氣體、液體會(huì)產(chǎn)生膨脹、收縮的原理， 并將膨脹、收縮時(shí)發(fā)生的壓力變化傳送到受壓部件， 從而產(chǎn)生形變位移， 利用這個(gè)原理制成的測(cè)溫元件稱(chēng)為壓力式溫度傳感器。雙金屬片溫度計(jì)。 兩片熱膨脹系數(shù)不同的金屬薄片貼合在一體而構(gòu)成雙金屬片。 由于溫度變化時(shí)兩種金屬的熱膨脹系數(shù)不同而使雙金屬片產(chǎn)生機(jī)械熱變形， 利用這個(gè)原理， 將溫度變化為位移來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量。
電接點(diǎn)水銀溫度傳感器： 它有可調(diào)和不可調(diào)兩種 ， 可調(diào)式比較常用。這種溫度傳感器的作用是通過(guò)其上部永久磁鐵調(diào)節(jié)帽，來(lái)調(diào)整參數(shù)的給定值。 當(dāng)房間溫度升高時(shí)， 水銀溫包受熱， 水銀柱上升與金屬絲接觸從而形成通路； 當(dāng)房間溫度降低時(shí)， 水銀柱下降與金屬絲斷開(kāi)， 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(diǎn)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(yīng)原理制成的測(cè)濕傳感器。 相對(duì)濕度越大， 干濕球溫差越�。� 反之， 相對(duì)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(duì)濕度有關(guān)， 而含濕量的大小又影響本身的電阻。
氯化鋰露點(diǎn)濕度傳感器：它并不直接測(cè)量相對(duì)濕度， 而是測(cè)量與空氣露點(diǎn)溫度有一定函數(shù)關(guān)系的平衡溫度， 通過(guò)平衡溫度來(lái)計(jì)算露點(diǎn)溫度， 然后， 根據(jù)空氣干濕球溫度和露點(diǎn)溫度求出空氣的相對(duì)濕度。
電容式濕度傳感器：基本結(jié)構(gòu)是一層非常薄的感濕聚合物電介質(zhì)薄膜， 夾在兩電極之間作為電介質(zhì)， 構(gòu)成一平板電容器 。聚合物薄膜吸濕和放濕程度隨著周?chē)諝庀鄬?duì)濕度的變化而變化， 因而其電容量是周?chē)諝庀鄬?duì)濕度的函數(shù)， 利用這種原理制成了電容式濕度傳感器。
4.結(jié)語(yǔ)
70年代以來(lái)，由于微型計(jì)算機(jī)的普及，電子計(jì)算機(jī)開(kāi)始用作空調(diào)控制的核心部件。直接數(shù)字控制技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。空調(diào)設(shè)備和控制系統(tǒng)一體化成為空調(diào)控制技術(shù)更新的重要方向。由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成的分級(jí)分布式空調(diào)控制系統(tǒng)開(kāi)始用于大型多功能建筑物或建筑群。80年代，隨著節(jié)能問(wèn)題的日益突出，在滿(mǎn)足使用要求前提下，以冷量、熱量和電量消耗最少為目標(biāo)的空調(diào)控制優(yōu)化軟件的開(kāi)發(fā)受到廣泛重視�？照{(diào)關(guān)乎人們?nèi)粘Ｗ罨镜纳�，空調(diào)自動(dòng)控制的迅速發(fā)展是人們所期盼的，加快空調(diào)的改進(jìn)是利國(guó)利民的措施。
參考文獻(xiàn)：
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