中央空调系统的自动控制
空调自动化控制原理
空调自动化控制原理说明自动化系统是智能建筑的一个重要组成部分。
楼宇自动化系统的功能就是对大厦内的各种机电设施，包括中央空调、给排水、变配电、照明、电梯、消防、安全防范等进行全面的计算机监控管理。
其中,中央空调的能耗占整个建筑能耗的50%以上，是楼宇自动化系统节能的重点[1]。
由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，现阶段中央空调监控系统几乎都采用传统的控制技术，对于工况及环境变化的适应性差，控制惯性较大，节能效果不理想。
传统控制技术存在的问题主要是难以解决各种不确定性因素对空调系统温湿度影响及控制品质不够理想。
而智能控制特别适用于对那些具有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性、不存在已知算法和变动性大的系统的控制。
“绿色建筑”主要强调的是:环保、节能、资源和材料的有效利用，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，因此，空调系统的应用越来越广泛。
空调控制系统涉及面广，而要实现的任务比较复杂，需要有冷、热源的支持。
空调机组内有大功率的风机，但它的能耗很大。
在满足用户对空气环境要求的前提下，只有采用先进的控制策略对空调系统进行控制，才能达到节约能源和降低运行费用的目的。
以下将从控制策略角度对与监控系统相关的问题作简要讨论。
2 空调系统的基本结构及工作原理空调系统结构组成一般包括以下几部分[2] [3]:(1) 新风部分空调系统在运行过程中必须采集部分室外的新鲜空气(即新风)，这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。
新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。
这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置(新风空气过滤器)、新风预热器(又称为空调系统的一次加热器)共同组成了空调系统的新风系统。
(2) 空气的净化部分空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。
因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，另外还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。
中央空调的自动控制
中央空调的自动控制摘要：简述中央空调系统自动控制，详细阐述中央空调控制方案中新风空调机组的自动控制。
关键词：中央空调；新风空调机组；自动控制空调系统是现代建筑的重要组成部分，也是建筑智能化管理系统主要管理内容之一，随着社会的发展，人们对生活和工作环境的要求越来越高，而中央空调系统的广泛应用，在改善和提高人们工作和居住环境质量及生活和健康水平上起着至关重要作用。
为了使中央空调系统能高效，经济，安全运行，中央空调多采用自动控制。
1. 中央空调的自动控制1.1中央空调自动控制目的（1）创造适宜的生活工作环境。
空气调节简称空调，它的目的是创造一个舒适的（室内）大气环境，使人在该环境中感到舒适；或者是保证（室内）大气环境满足生产工艺或科学研究，试验的需要。
（2）节约能源。
空调系统能耗通常占整个建筑能耗的40%左右，因此对空调系统进行节能控制具有极大的潜力和巨大的经济效益，一个进行了综合节能控制的空调系统节能效果极其可观。
（3）保证空调系统安全、可靠运行。
通过自动控制系统对空调系统各设备的运行进行检测，可以及时发现系统故障，自动关闭相关设备，并报警通知人们进行事故处理。
从而保证系统安全，可靠运行。
1.2中央空调系统的控制特点从控制角度分析，空调系统的被控对象（空调房间），具有干扰因素众多、运行多工况性、温、湿度相关性等特点。
（1）干扰因素众多，影响房间温湿度的干扰因素很多，例如，室外空气温度通过围护结构对室内空气温湿度的影响；通过窗进入室内的太阳辐射，它随季节变化，同时受气象条件影响；通过门、窗、缝隙等侵入室内的室外空气；引入室内的新风状态对房间空气状态的影响；由于室内人员的变动，照明、电气设备、工艺设备的开停所产生的余热余湿变化。
（2）运行的多工况性，中央空调系统对空气的处理过程具有很多的季节性。
一年中，至少要分为冬季、过渡季节和夏季。
同时由于空调运行的多样性，使运行管理和自动控制设备趋于复杂。
（3）温、湿度相关性，空气状态的两个主要参数温度和湿度，并不是完全独立的两个变量。
第5章中央空调自动控制系统g
第5章中央空调自动控制系统本书第3章已经从节能角度概述了集散型中央空调监控系统、中央空调变频调速控制系统、中央空调变流量控制系统的控制技术和节能技术。
本章将进一步阐述中央空调自动控制技术和监控技术的主要问题。
自动控制是科学技术现代化的重要标志之一。
自动控制是采用一定的控制装置使被控对象自动的按照给定的规律运行。
为了达到这一目的，由相互制约的各个部分，按照一定的规律组成的具有一定功能的整体称为自动控制系统。
现代的自动控制技术使中央空调系统，由最初的手动调节发展到单环节的自动调节，再到各环节的联合自动调节，从而形成完整的中央空调自动控制系统。
自动控制理论大致可分为经典控制理论和现代控制理论。
经典控制理论是建立在传递函数概念基础上的，采用时域分析法、频域分析法、根轨迹法等方法研究单输入、单输出控制系统。
经典控制理论最辉煌的成果之一要首推PID控制规律。
PID控制原理简单，易于实现，对无时间延迟的单回路控制系统极为有效。
直到目前为止，在工业过程控制中有80%～90%的系统还使用PID控制规律。
经典控制理论最主要的特点是：线性定常对象，单输入单输出，完成整定任务。
然而，现代控制理论则是建立在状态变量概念基础上的，采用空间分析法等方法，研究复杂的多输入、多输出控制系统、变参数非线性系统，实现最佳控制、系统辨识、自适应控制、人工智能控制以及将过程控制与信息处理相结合的综合自动控制。
5.1 中央空调自动控制系统的组成5.1.1 中央空调自动控制系统的基本概念5.1.1.1 中央空调系统的多干扰性中央空调系统在实际运行中，由于各空调区域受到内部和外部的干扰，而使空调区域内热、湿负荷不断地发生变化。
自动控制系统中的各有关调节机构，例如加热器、加湿器、冷却器、喷水室、风机等设备上的有关调节机构，包括调节阀、变频调速装置等，改变其实际工作状态，使实际输出量发生相应的变化，以适应中央空调系统的变化，满足对被控参数的要求。
空调机组自控系统详解
前言：楼宇自控系统是弱电系统中非常难的系统，很多新手楼控系统知很少，那么跟着薛哥一起来学习吧！正文：1. 中央空调系统哪些部分需要配置自动控制?主要包括两大部分：冷热源主机部分和末端设备部分，需要分别配置自动控制系统。
2. 末端设备，例如新风机组，空调机组等一般本身没有带自控系统，需另外配置自控系统好理解，但是冷热源主机部分不是都自带了控制面板吗，为什么也要配置额外的控制系统?冷热源主机设备本身确实带有控制面板，但只能对本机进行保护和控制，不能解决外围的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、管路阀门等的统一协调问题，在没有配置额外的控制系统的情况下，这些设备只好手动开停;此外，冷热源主机设备本身的控制面板也不能解决多台主机之间的协调问题，例如根据冷热负荷自动选择应该开停的主机，所以中央空调系统中的冷热源主机部分通常需要配置额外的自控系统。
3. 末端设备配置自控系统有什么作用?控制系统的作用无外乎几点：1) 空调区域的温度、湿度、压力等的控制，对于舒适空调，温湿度过高过低都影响舒适感，只有自控才能将温湿度自动控制在设计值;对于工艺空调，是生产工艺的必备条件。
2) 设备的保护，自动维护等，例如过滤器的压差报警，提示及时清洗堵塞的过滤网，再如风机和加热器的连锁控制，风机关了，加热器必须自动关闭，否则可能引起火灾等。
3) 有节能的作用，例如根据负荷变化通过变频调整风机转速就可以降低风机能耗;过渡季节自动开大新风量，就可以节省主机能耗等。
4. 怎样配置自控系统?所有的自动控制系统都由三类设备构成：传感器――例如温度传感器，湿度传感器，用于把温湿度等参数变成电信号，便于输入到控制器中，相当于人体的眼睛，耳朵等信息器官;控制器――例如DDC(直接数字控制器)，所有的逻辑和控制策略都在这里完成，相当于人体的大脑;执行器――例如电动调节阀等，接收来自控制器的命令，通过改变控制对象的输出来调节参数，例如电动调节阀开大，可以增大进入表冷器的冷水流量，降低送风温度等。
中央空调自控系统基本原理
中央空调自控系统基本原理中央空调自控系统是一种通过自动控制技术，实现对中央空调系统运行状态的监测、调节和控制的系统。
它是现代建筑中不可或缺的一部分，能够提供舒适的室内环境，并且具有节能、智能化的特点。
中央空调自控系统的基本原理是通过传感器、控制器和执行器等组成的硬件设备，以及相应的软件算法，实现对空调系统的自动控制。
首先，传感器会感知室内外的温度、湿度、风速等参数，并将这些数据传输给控制器。
控制器根据预设的温度、湿度等设定值，通过与传感器的数据对比，判断当前的环境状态，并做出相应的控制决策。
最后，控制器会通过执行器控制空调系统的运行，调节室内温度、湿度等参数，以达到预设的舒适目标。
中央空调自控系统的核心是控制器，它是整个系统的大脑。
控制器通常由微处理器、存储器、输入输出接口等组成，能够实现数据的处理、存储和通信等功能。
控制器通过与传感器和执行器的连接，实现对室内环境的监测和控制。
同时，控制器还可以与外部设备进行通信，如与计算机、手机等进行远程监控和控制。
在中央空调自控系统中，传感器起到了收集环境数据的作用。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、CO2传感器等。
这些传感器能够实时感知室内外的环境参数，并将数据传输给控制器。
控制器通过对传感器数据的分析和处理，能够准确判断当前的环境状态，从而做出相应的控制策略。
执行器是中央空调自控系统中的另一个重要组成部分。
执行器通常包括电动阀门、风机、压缩机等。
控制器通过与执行器的连接，能够控制它们的开关、运行速度等，从而实现对空调系统的调节和控制。
例如，当室内温度过高时，控制器会通过执行器控制空调系统的运行，降低室内温度，使其达到预设的舒适范围。
除了硬件设备，中央空调自控系统还需要相应的软件算法来实现自动控制。
这些算法通常包括PID控制算法、模糊控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对误差、积分和微分的综合调节，实现对系统的稳定控制。
模糊控制算法则是一种基于模糊逻辑的控制方法，能够处理不确定性和模糊性的问题，提高系统的鲁棒性和适应性。
常用的中央空调控制方法
1、常用的中央空调控制方法
在中央空调系统中，常常见到的定风量自动控制、变风量自动控制、新风机自动控制和风机盘管自动控制等技术手段，这些技术手段就解决空调区域的舒适性而言是有必要的，效果也是明显的，但是，节能效果并不显著。
2、通用变频器的控制方法
随着大功率电力电子器件的出现，促进了通用变频器的小型化和实用化，通用变频器广泛用于控制风机和水泵，采用DDC(直接数字式控制器)控制器检测受控制量值进行PID(比例积分微分)运算，实现对风机和水泵运转的PID控制，可以达到节约20%～30%电能。
通用变频器控制方法的局限性在于：一旦选定了比例系统KP、积分时间常数TI和微分时间常数Td之后，控制方式就已经确定，不可能跟随受控量值的变化而自动调整，也就是不可能达到最佳的节能效果。
3、人工管理节能控制方法
现有的中央空调系统都是采用定流量系统，即空调冷冻水供水流量、冷却水进水流量和冷却塔风机风量都是恒定的。
也就是说，只要起动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz状态下运行。
有经验的中央空调系统操作和维护人员常常采用运行管理方法弥补技术手段的不足，如：空调负荷轻时，减少投入运行主机、水泵台数或者使运行主机间断工作等手段，这是可以起到一定的节能效果，但人为因素的影响较大。
自动控制系统在中央空调工程中的应用
随着 社会 的发展 和人们对 生活和 工 作环境 的要求 越来越
高 ， 多 办 公 、 闲 建 筑 中 都 安 装 了 中央 空调 系 统 。 是 非 常 有 很 休 它 发 展 潜 力 的 环 境 控 制 系 统 ， 有 维护 简 单 、 应 性 强 、 行 高 效 具 适 运
当 将 等众 多优 点。为 了使 中央 空调系 统能够经 济 、 定 、 稳 高效地 运 开 度 由温 度 传 感 器 来 控 制 ， 温 度 大 于 设 定 值 的 时 候 ， 调 节 阀关小： 当温 度 小 于 设 定 值 时 ， 调节 阀 开 大 。 将 行 ， 般 采 用 自动 控 制 方 式 对 其 进 行 控 制 。 由 于 中 央 空 调 具 有 一
ｌ鱼 堡 坚 ｈｅａｙ ａ。 里量 望 ｓｂｕ ｕ ＿ ｅｉ ｚ ｇ Ｇａ
自动控制系统在 中央空调工程 中的应用
赵 云涛
（ 四川 启 明星 蜀达 电气 有 限公 司 ， 四川 成 都 ６ ０ ４ ） １０ １ 摘 要 ： ‘ 介 了 自动 控制 的基 本 概念 ， 白先 针对 其 在 中央空 调 中 的具体 体现 ， 出了几 种 中央 空 调系 统 的 自动控 制 方 案 ， 给 并对 中央 空
高 能耗 的特 点 ， 上能源 短缺 ， 以如 何能使其 节 能运 行就 成 加 所 为人们 不得不考虑的 问题 。
（） 度 控 制 。 保持 环 境 湿 度 的 适 中 ， 央 空 调 配 备 了 一 ３湿 要 中
套 自动调节湿度 的系统 ，它是 由设在检测 区 内的湿度传 感器 、 控制中央空调机 的蒸汽加湿器来 保证室 内相对湿 度参数 的， 并
渊 自控 系统 进行 了节 能 分析 ， 后阐述 了中 央空 调系 统 自动控 制和 节 能 的新技 术 。 最 关键 词 ： 中央空 调 ； 自动控 制 ； 能 ； 用 节 应
中央空调节能控制系统控制原理
中央空调节能控制系统控制原理空调节能控制系统控制的原理是通过采集和监测环境温度、湿度、气流量等信息，根据设定的温度和湿度要求，自动调节空调设备的运
行状态，以达到节能的目的。
具体控制原理如下：
1. 传感器采集环境信息：空调系统配备温度、湿度、气流量等传感器，用于实时采集环境信息。
2. 环境信息反馈到控制器：传感器采集的环境信息会被发送到
控制器，用于分析和处理。
3. 控制器分析环境信息：控制器会对采集到的环境信息进行分析，并与设定的温度和湿度要求进行比较。
4. 控制器决策调节空调设备：根据分析结果和比较值，控制器
会判断空调设备是否需要进行调节。
如果环境与设定值有差异，则通
过控制空调设备的供冷、供热、风量调节等参数，以达到设定的温度
和湿度要求。
5. 监测和反馈：控制器会不断监测环境信息以及空调设备的运
行状态，并根据反馈信息进行调整和优化。
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-5
-15 -15
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I(KJ/Kg)
二、湿空气焓湿图(i-d图)
1. i-d图是如何画出来的？ 2. 饱和线随B的不同而不同。
B下降，饱和线右移。
-25 -25 -30
3. 热湿比 = i / d
二、空气状态的调节——空气焓湿图的应用
三、定露点恒温恒湿空调自动控制系统
– 定露点湿度控制的原理
空气调节自动控制—系统特性与基本设备的控制 – 盘管中热（冷）水量的控制
– 控制框图
空气调节的自动控制—系统特性与基本设备的控制 • 电加热器的控制
• 控制框图（以b为例，PID）
空气调节的自动控制—系统特性与基本设备的控制 • 淋水室的控制
• 控制框图（必须使用PID）
空气调节的自动控制—系统特性与基本设备的控制 • 加湿设备的控制
h3
h1
ma2 ma1
(h2
h3 )
h 2 =100%
1
d
即 h3 h1 h2 h3 d3 d1 d2 d3
点3位于1、2两点连线上
四、焓湿图的应用(2)
1、不同状态空气的混合 GA = 2 kg/s
A
C
GB = 1 kg/s
A
C
B
B
定露点恒温恒湿空调自动控制系统
– 全年空气处理过程 夏：2-3-4-5-1 冬：2’-2”-3’-4-5’-1
对于某一温度（20℃）
若已知当前的相对湿度
O
（60%），——O点
则其空气中的含湿量是
L
一定的（10）。
其露点温度可确定
（12℃），——L点
∴控制空气在指定温度
（露点温度）结露，就是
控制了湿度。
四、焓湿图的应用(1)
1、各种湿空气状态变化过程在焓湿图上的表示
绝热除湿
=0
加热
= ? 2684
=- =+
端装置)
空气调节的自动控制—空调系统特性与基本 设备的控制
二. 空调基本设备的控制 • 冷（热）水盘管的控制（被控量：温度）
风机盘管的出口温度控制方法
– 控制风机的转速—变风量（末端） – 控制盘管水温—不好（需求不同） – 控制盘管中热（冷）水量
风机盘管装置
风机盘管装置
风机盘管系统示意
风机盘管系统示意
• 控制框图
空气调节的自动控制
一、空气的物理性质
– 空气压力（P） – 空气温度（T,t） – 湿度—表示空气中水蒸气的含量
• 绝度湿度——1立方米空气中水蒸气含量（X） • 含湿量——与1kg干空气混合在一起的水蒸气重量（d） • 饱和绝对湿度——饱和空气的绝对湿度（XB） • 相对湿度（φ）
– 露点温度——空气的相对湿度一般<100%，若降温 到某一温度后达100%，出现结露现象，此时温度称 为露点温度。
第九章 中央空调系统的自动控制
冷却塔 冷却水
热量 环境
全空气系统示意
冷冻机 冷冻水 新鲜空气
空气空调箱空气典型集中式 空调系统空调系统基本组成、分类——空调系统的组成 • 三大部分 • 空气处理单元
——空气处理装置
• 空气输送单元
——风系统
• 冷热源的产生及输送
——水系统
冷、热媒（冷冻水）系统 冷却水系统
第二节 中央空调系统的运行调节
空气处理装置的组成及其相关设备
一. 空气加热
图
电加热器
加热器（表热器）
空气处理装置的组成及其相关设备
二. 空气冷却
• 表冷器
– 水冷式（原理同加热器）
图
– 直接蒸发式（蒸发器）
• 喷水室
三. 空气加湿与减湿 • 加湿
– 集中加湿
• 喷水室—往往伴随降温 • 喷蒸汽—伴随加热
降温除湿
等温加湿
=0
绝热加湿
冷却
2、湿空气的几种典型过程 混合过程
1(h1, d1 )；干空气质量ma1 2(h2 , d2 )；干空气质量ma2
ma3 ma1 ma2
(ma1 ma2 )d3 ma1 d1 ma2 d 2
d3
d1
ma2 ma1
(d 2
d3)
(ma1 ma2 )h3 ma1h1 ma2 h2
中央空调系统自动控制的目的
（1）创造适宜的生活与工作环境 （2）节约能源 （3）保证空调系统安全、可靠运行
中央空调系统的控制特点
1．干扰因素众多 2．运行的多工况性 3．温、湿度相关性（耦合）
中央空调系统自动控制的内容
1．空气处理过程控制 2．设备间歇运行 3．焓差控制 4．设定值的再设控制 5．夜间（值班）运行 6．通风预冷、净化 7．最佳开关机时间控制 8．工况切换控制 9．特别时间计划 10．设备运行监测
– 空气的焓——表示空气中所含的热量
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42
D(g
65
60
55
50
45
%RH
40
145
35
105
115
125 135
30
95 85
75
25
65
55
20
45
15
35
25
10 15
5 5
-05
-10
热
热
加湿
新风
回风
加湿
二次加 加热到 tN '升高, φN '升高,
热 5℃ 加热量 加湿量减
减少
少
最小
最大
加湿
二次加 热
停
tN '升高, φN '升高,
加热量 加湿量减
减少
少
最小
最大
Ⅲa
ts'≥tw>tp且
、 dw≤ds' 位于S'P线以
加湿
新、回 风比例
停
Ⅴa
左
φN '升高, tN '升高, tN '升高, 停 加湿量减 新风量 回风量
少
增大 减小
表冷器
转换方法
停
一次加热器全关后转 到Ⅱ区
一次加热后<5℃转
停
到I区；二次加热停 止后转Ⅲa区；加湿
停止后转Ⅳ区
新风阀关到最小后转
到Ⅱ区;新风全开转
停
到Ⅲb区;tw>tN'转到
Ⅲc区;停止加湿时转
入Ⅳ区
Ⅲb
tN'≥tw >ts '
– 局部加湿（直接加湿空气）
• 减湿
– 制冷减湿 – 吸湿剂吸湿（局部）
四. 空气处理装置的结构
• 集中空气处理室
图
• 风机盘管机构
空调的风系统
• 按所处理空气性质
– 直流式（全新风式） 图 新风机组监控图 – 循环式 – 混合式
• 按空气流量
– 定风量—出口风量，送风量 – 变风量（VAV）
• 总风量变--以最远房间满足风量、风压为标准 • 总风量不变，出风口变风量(三速风机盘管、VAV末
– 需要控制： 露点温度——4点 送风温度——5、5’点 室内温度——1点
中央空调系统的全年运行调节
一次回风系统的全年分区
一次回风系统的调节方法 （表冷器）
分区
室内参数范围
含湿量
温度
I dw≤dP
Ⅱ
tw<5℃
tP <tw
≥5℃
房间相 房间温
各空调对象的工作状态
对湿度 度的控
的控制
制
一次加 二次加