空调控制系统范文
时间：2023-04-11 06:35:46
导语：如何才能写好一篇空调控制系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
引言
空调控制系统是智能建筑楼宇自动控制的一个重要组成部分。系统占据整个楼宇自动化系统的30%以上的监控点，而且空调的能耗也占整个建筑物能耗的50%以上。因此，空调控制系统的设计是整个楼宇自控系统设计的重点之一，也是节电节能的重点，特别对于大型建筑而言，更是如此。本文设计一种新型空调控制器，并采用了电子设计自动化（EDA）技术，用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，在Altera公司的MAX+PLUSⅡ集成开发环境下进行综合、仿真，并下载到可编程逻辑器件中，以实现控制功能。
一、空调控制系统结构
空调控制系统结构如图1所示，首先由传感器检测室内温度，并将采集来的数据传输到控制系统的预处理单元，在预处理单元将采集来的温度信号与设定值相比较，来判断当前的状态（太热、太冷或适中），然后将处理结果传输到控制单元，最后由执行机构接受控制单元输出的控制信号，控制室内空调。
二、控制单元的EDA实现
1.控制单元的芯片功能
控制芯片如图2，有三个输入端时钟端clk，temp_high和temp_low，两个输出端heat和cool，高电平有效。如果室内温度正常， temp_high和temp_low均为‘0’，则输出端heat和cool均为‘0’。如果室内温度过高，temp_high为‘1’，temp_low为‘0’，则heat和cool分别为‘1’和‘0’,空调制冷。如果室内温度过低，temp_high为‘0’，temp_low为‘1’,则heat和cool分别为‘0’和‘1’，空调制热。
2.控制单元芯片的VHDL代码
VHDL(Very-High-Speed integrated Circuit Hardware Description Language)是IEEE工业标准硬件描述语言，是随着可编程逻辑器件(PLD)的发展而发展起来的。这种用语言描述硬件电路的方式，容易修改和保存，且具有很强的行为描述能力，所以在电路设计中得到了广泛应用。以下是描述控制单元VHDL代码.
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity air_conditioner is
port (clk:in std_logic;--时钟输入信号
temp_low:in std_logic; --过冷传感器输入信号
temp_high:in std_logic;--过热传感器输入信号
heat:out std_logic;--制热输出信号
cool:out std_logic); --制冷输出信号
end air_conditioner;
architecture style_b of air_conditioner is
type state_type is (just_right,too_cold,too_hot);
attribute sequential_encoding :string;--定义state_type的属性sequential_encoding
attribute sequential_encoding of state_type:type is"00 01 10";
signal stvar:state_type;
attribute state_vector:string; --定义stvar的属性state_vector
attribute state_vector of style_b:architecture is "stvar";
begin
controller1:process
--clk是该进程的敏感信号，当clk变为‘1’时，激活进程
Begin
--等待clk变为‘1’
wait until clk=’1’;
--根据temp_low和temp_high的值决定stvar的值
if (temp_low=‘1’) then stvar
elsif (temp_high=‘1’) then stvar
else stvar
end if;
--根据stvar的值决定heat和cool的值，从而控制空调制冷、制热或保持不变
case stvar is
when just_right=>heat
when too_cold=>heat
when too_hot=>heat
end case;
end process controller1;
end style_b;
3.控制单元芯片的功能仿真
控制单元芯片系统采用ALTERA公司的EPF8282ALC84-2芯片，所有程序在MAX+PLUSⅡ中开发。设计输入完成后，进行整体的编译和逻辑仿真，然后进行转换、布局、布线，延时仿真生成配置文件，最后下载至FPGA器件，完成结构功能配置，实现其硬件功能。控制芯片的系统逻辑功能仿真波形如图3所示。各信号的逻辑功能和时序配置完全达到设计要求。
三、结束语
本文设计的空调控制系统，可以根据室温的变化控制空调制冷或制热，起到调节室内温度的作用，特别是大大降低了空调的能耗。本系统具有结构简单、性能稳定、实现方便，成本低的优点，因此极具市场竞争力。
参考文献：
[1]侯伯亨:VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，1999
篇2
关键词：暖通空调;低效运行;控制系统
一、引言
随着社会发展过程中人们生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，在空调的使用过程中，中央空调系统的能最消耗一般占整个建筑耗能的50％以上。在当前人们要求不断增加的过程中，当前空调系统已经无法满足人们需求。在空调系统的设计中是按满足用户最大需求，因此在空调系统工作的过程中一般都处于一种低负荷状态之下进行。由于能源十分紧张，空调在当前使用过程中的不断增加使得其能源消耗在国民经济中的比重也逐渐增大，所以开发中央空调系统的优化控制技术，增加其运行效率，降低运行成本，使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且在其使用的过程中能够保证其能够做到空气控制的最佳效果是当前人们生活需求和工作中的主要需求，有着非常广阔的应用前景。
二、暖通空调系统
1、暖通空调工作原理
暖通空调生活中使用最为广泛的空调系统之一，是采用当前先进的科学技术对空调进行改进的前提基础。其在使用的过程中是当前人们工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化，使得在工作的过程中通过冷冰水使得空气温度降低，然后，被汽化的制冷剂在压缩机作用下，变成高温高压气体，使得空气在流通的过程中，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，通过气体变成低温低压的液体，利用这些液体经过降温冰水来运送到水泵空气的处理和加热交换器中，与混风进行冷热交换形成冷风源，通过送风管道送入被调房间。
2、暖通空调供水系统
在当前社会科学技术不断发展的过程中，控制技术与电子技术也在飞速发展中，自动控制设备的造价不断的下降，各种系统在空调设计和使用中的问题不断增加，各种流经方式和变换问题逐步的到解决。变流量系统可以使系统全年以定温差、变流量的方式运行，尽量节约冷冻水泵的能耗，使得其得以越来越广泛的应用。目前，通常所说的变流量系统是指在水路系统的空调末端使用二通阀的系统，是与水路系统的空调末端使用三通阀的定流量系统相对而言的，所谓变流量与定流量均是指送冷冻水的水路系统的流量，而不是通过末端的流量，通过末端的流量变流量与定流量均是变化的。变流量系统的目的是要冷源输出的流量所载的冷量与经常变化的末端所需的冷量相匹配，从而节约冷量的输送动力和冷源的运行费用。由于目前大多数冷水机组的水流量要求恒定，所以变流量系统实际上是供冷(水)量与需冷(水)量相对匹配的。即供冷(水)量只能随冷水机组的运行台数的不同产生变化。由于空调系统大部分时间都处于设计负荷的60％以下运行，且负荷随着时问在不断地变化，为了使冷水所载的冷量与经常变化的负荷相匹配，从而节约冷量输送动力和冷源的运行费用，采用变冷水流量控制便成了理所当然的做法。
3、暖通空凋空气处理单元
在暖通空调空气处理单元中，首先是新风与部分回风混合，形成混风，混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风，在冬天，混风吸收能量温度提高，在夏天，混风温度降低，送风在风机的作用下经过送风管道进入房间，与房间内的空气进行热量的传递，最终调节房问的温度到达所需要的设定点。房间内的气体在排风机的作用下被排出，形成回风。部分的回风排出室外，部分回风与新风混合重复上述过程。
混风和冷冻水的热交换是在空气处理单元的热交换器中进行的，热交换器是暖通空调系统空气处理单元中的重要部分，热交换器的工况处于部分负荷下时，并非与设计工况相同，而实际使用过程中，热交换器绝大多数时间是在非设计工况。
三、暖通空调控制系统设计
对房间温度进行了合理的设定，然后建立合理的暖通空调控制器，使暖通空调控制系统能快速准确的调解房间温度到达设定的房间最佳温度值，并有效的抑制房间内部和外部的干扰对房间内温度的影响，同时节省暖通空调系统能量的消耗。由于暖通空调具有时滞和大惯性，当前的控制信号要等到很长时间才能在系统的输出中反映，而广义预测控制可以利用现在时刻的控制变量使未来时刻系统的输出快速准确的跟踪期望的输出。同时暖通空调的工况环境不断变化且有干扰作用，用神经网络的强学习能力使暖通空调控制系统有效的抑制工况变化和干扰带来的对控制效果不利的影响。
1.暖通空调广义预测控制结构
这里选取的基于RBF模糊神经网络暖通空调广义预测控制系统结构，基于RBF模糊神经网络的暖通空调广义预测控制主要由三部分构成。要实现暖通空调的广义预测控制，要有准确的暖通空调输出预测，在提供暖通空调预测输出的基础上，建立准确快速的在线优化策略和有效的反馈校正。即通过所得到的未来温度输出和优化目标函数，利用梯度下降法对实现滚动优化控制功能的RBF模糊神经网进行修正，从而得到最佳的控制规律。此RBF模糊神经网的输入是实际房间温度和设定房间温度的差值和差值变化率，输出是暖通空调调节阀电压。
篇3
对变风量空调系统的研究开始于上世纪七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空调系统的能耗问题，通过与定风量系统(CAV)与常规的风机盘管系统的能耗比较来改善VAV空调系统。相对CAV空调系统而言，VAV空调系统的送风量和送风再热量都有较大变化，较低的风机能耗及制冷负荷更加符合节能要求，对风机采用有效的调控措施，降低风机能耗是提高VAV空调系统能效的重要方法。通过对送风静压的监测实现对送风量的控制，送风机的变频调速与DDC控制相结合是这一时期VAV空调系统研究的主要方向，变频调速与变静压控制的有机结合使VAV空调系统具有了更大的节能空间。
2 变风量空调(VAV)系统控制发展
VAV空调系统的控制方式的发展大体上经历了三个阶段：第一个阶段，80年代开发并实际投入使用的定静压定温度控制形式；第二个阶段，90年代前中期开发并实际运用的定静压变温度控制形式；第三个阶段，90年代后期开发并实际运用的变静压变温度控制形式，在此阶段同时并存的还有总风量控制形式，已运用于实践。
目前，VAV空调系统已经成为欧美发达国家集中空调系统的主流模式。进入九十年代后，能源危机的紧迫使得日本对国内七十年代以前建设的中央空调系统进行改建或重建，将原有的定风量系统改造为变风量系统，并加大了对VAV空调控制系统的研究力度，形成了自己的控制模式及标准。目前，在我国发达地区新建公建项目中采用VAV空调系统者已占到较大比例。
我国虽然在VAV空调系统的理论研究上取得了不小的成绩，但具体到实践上与国外同类研究还有不小的差距，由于VAV空调系统真正在国内大范围得以推广使用的时间还很短，缺少实践经验，加之该控制技术相对复杂，控制环节多，尤其是对VAV空调系统控制部件的复杂性还存在研究上的困难，关键部件还需国外产品支持，另外价格较高、实际工程效果不理想等客观原因也阻碍了VAV空调系统的推广使用。
3 变风量空调(VAV)系统末端控制与装置
VAV空调系统的控制机理并不是很复杂，末端送风装置是实现变风量功能的关键，而选择何种控制系统并与末端送风装置进行有机结合是整个VAV空调系统最重要的环节之一。VAV空调系统并非是简单地在定风量系统上加装可调变速风机及末端装置，它还包括由多个控制回路所组成的控制系统，要保证VAV空调系统运行随着空调负荷变化而进行相应改变就必须依靠自动控制系统。变风量控制系统的主要作用是：自动调节系统送风量以适应房间空调负荷变化；通过相对独立的控制单元分别实现对不同房间、不同功能区域的不同温度参数要求；能够根据负荷变化自动调节送风主机的运行频率以降低空调系统运行能耗，实现节能目的。
目前在过程控制领域中应用最为广泛的控制器是常规PID(比例，积分，微分)控制器，简单、稳定性好、可靠性高等特点使其对于线性定常的控制是非常有效的，一般都能够得到比较满意的控制效果，至今在全世界的过程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系统末端装置也大多采用PID)控制器。
PID控制以其巧妙的构思和良好的控制效果一度成为应用最广泛，实现最简单的控制策略。PID控制理论内涵给人们留下了较大的研究空间，关于PID参数自整定的方法也相继问世，但随着控制理论及应用范围的不断发展，控制对象也日趋复杂，有些系统的过程模型难以建立，并且具有高度的非线性、时变性；比如VAV变风量空调系统的时变控制，因此传统的PID控制策略就显露了它的不足。虽然研究人员试图通过简化控制算法或采取优化集合控制等来解决这一不足，但效果并不很理想。
基于PID控制所存在的问题，相关研究人员根据变风量空调系统的特点结合控制技术在不断改进PID控制算法的基础上积极寻找其它更为高级的控制方式，通过实践，逐步将最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制等智能化控制手段应用于VAV空调系统的控制实践。
随着控制技术、空调技术的发展以及将二者相结合运用于建筑系统的发展趋势来看，VAV空调系统控制技术从最初的定静压控制到变静压控制再到后来直接数字控制、总风量控制再到智能化控制已经取得了很大的发展，其中清华大学有关学者提出的总风量控制法具有一定影响，该方法不采用静压送风量，而是根据压力无关型VAV空调系统末端装置的设定风量来确定系统送风总量并据此计算出送风风机的转速，从而对送风量进行控制。他们通过对总风量控制法与定静压控制法、变静压控制法的节能效果比较，认为虽然总风量控制法的节能效果虽不如变静压控制法，但因其没有压力控制环节，所以运行稳定性很好。另外，还有学者通过分析变VAV空调系统的局部控制，利用其送风末端装置风阀的开度作为各空调区域相关负荷的指示信号，提出送风静压优化控制方法。
4 变风量空调(VAV)控制系统模型
VAV空调系统主要应用于大中型建筑物，它是全空气空调系统与控制技术相结合并不断发展的产物。与常规的全空气空调系统相比，VAV空调系统最主要的特点就是在每个空调房间的送风管处设置一个VAV空调系统末端装置(VAV Box)，该末端装置的主要功能部件是一个风量调节阀门或末端调速风机。
在总风量控制下的VAV系统中, 当室内温空器实时监测到实际温度超出设定温度时，通过A／D转换将温差信号由各分支馈线传输给末端装置控制器，并同时将信号传输给VAV系统主控制器。通过对信号的比较处理，改变送风主机运行频率，改变送风量。而末端装置通过调整阀门开度或风机转速来控制进入房间的送风量，进而实现对各个房间的温度控制。末端装置的风量调节是通过其自身的控制系统来实现的，最简单的控制方式就是根据比较房间内实际温度值与设定温度值之间的差值来调节末端装置的风阀开度。但这种控制也存在一些问题：当某个房间达到设定温度而相应末端装置风阀开度保持稳定时，由于其它房间末端装置响应相应空调状况而做出调整时就会影响整个VAV空调系统送风压力，进而改变已调整稳定的房间末端装置，而空调负荷的热惰性又致使末端装置不会立刻进行调整性动作，等房间空调负荷交得较大并出现温度波动时，末端装置才采取动作，而动作的结果又反过来影响其它房间末端装置的控制效果。这样一种以动态响应为主连续参量、多环节的控制方式来保证环境温度与设定温度相一致是很困难的，其中任何一个环节年问题都会导致运行出现故障或是令系统功能大打折扣。比如，在送风管道上选择检测点的位置如何，能否准确代表系统送风状况，是否失真，再比如送风管道异常漏风时，还有，假如信号抗电磁干扰能力差等都会导致系统送风紊乱，送风主机运行频率异常，原有送风平衡被破坏，甚至无法进行系统运行调整等等问题。
篇4
关键词：中央空调；变频；电气控制
中图分类号：F407文献标识码： A
1简述
某国宾馆建筑面积约10000平方米，中央空调系统冷冻出水温度设计为7℃，
冷却进水温度设计为37℃，系统配置如下：一用一备冷冻机组系统、两用一备冷冻水循环系统、两用一备冷却水循环系统、两用两备冷却风机系统、控制系统以及一些相关的辅助设备。中央调控工艺流程如下：
图1：中央空调控制工艺流程图
2 控制系统设计
本中央空调控制系统包括：锅炉控制系统、冷冻机组控制系统、冷却水控制系统、冷却水控制系统和末端设备控制控系统。为了对以上几个系统远程控制，本控制系统采用S7300(PLC)进行数据采集和系统控制，采用Wincc作为上位机控制软件。空调机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却风机通过标准的MODBUS协议经MODBUS-DP转换设备和PLC进行数据交换，PLC和上位机通过DP通讯实现两者之间的数据交换。整个控制系统的结构图如图2所示.
图2 控制系统结构图
整个中央空调系统控制策略如下：当外界环境温度上升时，机组排气压力相应上升,系统的PID调节流程图如图3。
图3 PID调节流程图
反之，则控制流程相反。
3 结论
从功能实现和实际运行情况看，中央空调系统进行变频节能控制系统设计完成后，能够根据外界环境温度的变化，通过对变频器进行调速实现对系统进行调节，满足系统的运行要求。特别是空调系统和自控系统结合的应用，整个空调系统实现了闭环全自动控制，提高了自动化水平，运行安全可靠、实现了无人值守，在保证了某国宾馆舒适度的同事并节约了能源。
4 参考文献
《中央空调工程设计与施工》，吴继红等 高等教育出版社
篇5
[关键词]空调 电控控制 设计
中图分类号：TM921151 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0121-01
前言
随着经济水平的提高，人们对于生活的要求也越来越高，近年来，随着空调的设计技术的不断提高，空调在我国的普及率越来越高。有研究调查，人们用于生活的电量正在逐步地上升，其中空调的用电量是人们生活用电的主要部分之一。空调作为人们生活的必要电器，其设计的舒适度和人性化越来越受到人们的关注，其电控控制系统也在向着越来越理想化的方向发展。
1.空调分体机控制器设计
空调的电控控制系统分为好几个部分，其中，空调分体机控制器的设计比较复杂。空调分体机控制器的主要工作就是将一些输入的信息，经过空调分体机控制系统的分析和处理，将输入的信息反馈给需要执行命令的元件，使得空调分体机控制器的其他部分能够按照命令完成操作。
1.1 主要的元器件
空调分体机的控制系统非常复杂，包含的元件非常多，因此是一个比较多元的系统。主芯片MCU是主要的元件，在空调分体机正常运行的过程中，主芯片能够采集到空调周围运行环境的一些信息，并且将这些信息进行分析和处理，并且根据人们实际的要求以及空调分体机的系统要求进行操作控制。在空调的运行过程中，难免会因为操作不当，或者系统出现故障而导致主芯片的运行出现问题。在主芯片出现故障时，复位芯片能够及时发挥作用，保证主芯片能够迅速的恢复运行状态。空调分体机控制系统的变压器，能够将输入的电压转换成系统需要的电压，一般来说正常用电的电压为220V，但是不同的电器对电压要求不同，因此，空调分体机在运行的时候也需要合适的电压。变压器能够将220V的电压通过整流和稳压为空调分体机控制系统提供稳定的低压直流供电。除了以上元器件之外，在空调分体机的控制器中所用的元器件还有晶振和陶瓷谐振器、继电器、压敏电阻、稳压管以及光耦和可控硅，这些元器件在控制器中缺一不可，共同保证空调控制器的稳定运行。
1.2 电路设计要求
除了必要的元器件之外，空调的分体机控制器要想正常稳定的运行时，必须有一个完整的电路设计。首先是电源电路设计，一般来说，在电源电路的设计中，还要注意变压器的应用，在以上的两种电路中都需要使用变压器对输入电压进行调整，最后输出元器件所需的电压。其次是芯片电路，这部分的电路设计关系着空调分体机控制器的使用情况，主要包括复位电路和时钟电路。时钟电路中主要工作的元器件是晶振或者是陶瓷谐振器，这两种元器件在电路的运行中，能够产生时钟，并且将这种时钟信息传给芯片。而复位电路的设计不但是保障空调分体机设计运行的必要设计，并且其设计工艺也是比较复杂的。一旦主芯片出现了故障，复位电路能够使得控制器能够迅速的复位，继续工作。在空调分体机控制器的电路设计中，除了以上两种电路，还有采样电路，功率驱动电路，负载强电电路等的设计，都是支持整个控制器运行的重要电路。
1.3 分体机的设计工艺
空调分体机控制器的设计影响着整个空调的使用，因此不管是元器件还是电路其设计工艺必须严格要求。在设计空调分体机控制器的过程中，首先任务是选择元器件，在选择元器件的过程中，一定要选择比设计中的元器件的额定容量还要大的元器件，这样一来，控制器在工作的过程中，一旦发生了超负荷运行时，能够保障电路正常运行，还能提高元器件的工作寿命。其次是，设计控制器的工作环境，工作环境对于空调分体机控制器的正常工作有很大的影响作用，在设计的过程中应当尽可能地保证散热功效。在空调分体机控制器的运行中，难免会出现一些故障问题，在设计的过程中一定要提前设计好电路保护，一般的设计就是增加嵌位二极管，以此来保护其它元器件。
2. 空调遥控器设计
空调的遥控器是人们控制空调的最重要的一部分，空调遥控器的设计与控制空调的功能联系密切。平时看似很小的空调遥控器，其工作机理以及内部构造都是相当复杂的，空调遥控器的系统包括集成电路、液晶显示电路键盘、芯片电路、随身感测温电路背光工程电路以及红外发射电路等，其工作起来每个部分结合成为一个整体，是非常高端的设计。在空调遥控器的设计过程中，要认真分析每个电路的工作原理和元器件的作用，然后再选择一些比较高质量的元器件进行组合，最后设计的空调遥控器在精准和功能方面都要达到技术的要求。
3.变频空调的电控设计
3.1 直流变频空调的电控设计
直流变频空调在人们的生活和生产中应用非常广泛，这类空调的电控设计也是非常有特色的，所谓的直流变频空调并不是需要直流电直接供电的，而是采用一种直流变频设备，将所供的电进行交流与直流之间的转换，从而达到系统所需的供电。直流变频空调在运行的过程中，调速性能非常好，并且噪音低，运行效率高，是人们所中意的一类空调。直流变频空调分为正弦波驱动和方波驱动两类，这两类驱动方式与空调的压缩机设计有关。
3.2 交流变频空调的电控设计
交流变频空调的电控设计更加严格，交流变频空调的电控系统需要改变压缩机供电频率而实现压缩机转速的变化。之所以说交流变频空调的电控设计更加严格是因为该变频空调的压缩机供电频率与电压的变化都是有严格控制的，二者的变化必须是等比例的，即压缩机供电频率在改变的时候，输出给压缩机的电压也必须同时作出改变，并且改变的比例是相等的。交流变频空调的电控设计非常关键，如果设计的不合格，将会出现一些故障，例如压缩机运转不良现象，整个电控系统的能效比降低，整个空调机功率因素低，并且容易出现较大的振动等现象。因此，在交流变频空调的电控设计过程中，必须对每个元器件和电路的设计都要做到严格要求。
3.3 变频空调控制系统的关键元件
不管是直流变频空调还是交流变频空调，其电控系统的设计中都有一些关键的元件，这些元件不仅发挥着重要的作用，而且也是空调出现故障的重要一部分。与常规的空调相比，变频空调的室内机部分都是相似的，唯一不同的地方就是变频空调比常规空调多了另外一种电路，这种电路就是室外通讯电路。正由于这种额外的电路增加了，因此变频空调需要更多的元器件和更高的技术要求，也导致变频空调的电控设计价格要更高一些。在变频空调的电控设计中，变频室外的主要的元器件包括变频模块组件、光耦、大电抗器、室外主控芯片等，这些元器件能够保障空调在运行的过程中，速度以及处理分析能力也有了很大的进步，使得变频空调的电控系统更加可靠。
4.结语
在人们的日常生活与生产中，空调占据着重要的地位，并且逐渐发展成为人们生活中不可或缺的一种家用电器。提高空调的设计，使之成为更加符合人们要求的家用电器是空调生产设计商的重要的研究方面。空调的电控设计与空调的功能及人性化设计都是密切相关的，因此完善空调的电控设计是非常有意义的。要想完善空调的电控设计，必须深入了解空调电控系统的各个元器件、电路以及工作原理。
参考文献
篇6
关键词：车载电动空调电机控制系统；新能源汽车；需求分析
中图分类号：U463 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）010-0-01
一、前言
随着新型能源汽车的诞生和普及，与汽车相关的科学技术也发生了不同程度的改变，变化最显著的技术之一就是车载空调技术。传统的燃油汽车空调系统利用发动机来驱动空调压缩机和风机旋转工作，以达到车室内的温度调节和空气流通的效果。新型能源汽车发动机的驱动方式多种多样，很多新型能源汽车不再有驱动车载空调运行的燃油发动机，因此有必要对车载空调技术进行研究，使用其它技术实现对新型能源汽车车载空调进行驱动控制。
二、车载电动空调电机控制系统现状
各国政府及其汽车厂商都投入了大量的人力财力用于新型能源汽车车载空调研发，同时得益于微机控制、微电子技术的发展，电机控制技术被广泛的应用于新型能源汽车空调的设计。目前，美国生产的油电混合型汽车载空调系统全部由电机控制系统驱动。美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司（后合并到三菱集团）一起联合研究智能型车载电动空调电机控制系统来控制的电动客车空调系统，将新型能源汽车车载空调技术推到一个新的高度。法国露络路易斯公司将模糊控制理论应用于车载电动空调电机控制系统，实现了新型能源汽车空调变频技术。欧美等汽车工业发达国家的汽车公司也相继开发出各自的基于电机控制的车载电动空调系统产品。
我国的电机控制技术起步较晚，新型能源汽车的研究水平较发达国家相比仍然比较落后，所以车载电动空调电机控制技术一直发展缓慢。目前我国现有主要车载电动空调生产厂家有20多家，这些空调生产厂家绝大部分是引进国外技术生产线和生产设备，没有自主研发能力。另外我国各知名空调企业联手各科研机构以及部分高校投入了大量的人力物力财力致力于车载电动空调电机控制系统研究，但是汽车复杂的工况环境对系统稳定性提出了更高的要求，给研发带来了很大难度。国内已经有少数几款车载电动空调电机控制系统产品，但是难以适应新型能源汽车震动频繁和强电磁干扰复杂的工作环境，工作状态不稳定。
三、车载电动空调电机控制系统解决方案
学习借鉴国内外较成熟的应用技术和先进经验，根据车载电动空调电机控制系统要求，以车载电动空调电机控制系统为设计对象，进一步分析讨论用于车载电动空调电机控制的关键技术，设计用于车载电动空调的基于ST7FMC系列单片机的无位置传感器无刷直流电机控制系统，目前该控制系统还在研发试验中，并已取得一定进展。具体解决方案如下：
1.分析研究无刷直流电机位置新检测方法
对Y型三相全桥式电机电路进行分析，研究基于导通二相绕组的等电感电势的转子位置检测方法。使用这种方法解决了在BLDCM（无刷直流电机）低转速下转子位置信号难以提取的问题。
2.控制系统硬件电路设计
根据新的转子位置检测方法提出硬件电路设计方案。控制系统采以意法公司生产的ST7FMC2S6单片机为主控芯片实现了系统的硬件电路设计。硬件电路设计主要包括位置信号检测模块电路设计、总线通信模块电路设计，驱动电路模块设计等。
3.控制系统软件设计
结合系统功能进行相关的软件设计。需实现BLDCM的启动、调速功能以及CAN总线的通信功能。
4.样机的调试软件设计
为实现本系统对电机控制的精准性，需要设计开发一套基于CAN总线的车载电动空调控制监控系统上位机软件，通过本软件可实现空调运行状态动态显示与控制、车身工作环境显示模拟等功能。
四、车载电动空调电机控制系统的应用价值
目前我国的车载电动空调电机控制技术相对比较落后，国产车载电动空调系统稳定性差，产品质量整体不高。以上现象直接导致国产车载电动空调成本高，产品竞争力差。因此，我们需要研发有自主知识产权的车载电动空调电机控制系统，进一步降低产品成本，改善产品性能进一步提高我国车载电动空调产品的市场竞争力。
电动汽车要求电机驱动系统响应快，对系统的动态性能以及稳态性能要求都比较高。但是电动汽车系统的复杂性，加上振动，干扰等问题的影响，导致低转速下难以提取车载电动空调电机转子位置信号，最终电机无法正常启动严重影响空调稳定性。在电机控制系统设计时，我们采用了一种新的位置检测方法实现低转速下对电机转子位置信号的有效提取，提高整个空调系统的稳定性。
另外，针对复杂项目复杂的工作环境，在产品的研发过程中，设计人员和产品测试人员需要在各类模拟环境（如复杂路况、极端的天气情况环境）对车载电动空调控制系统进行调试，最终实现对车载电动空调的精准控制。本设计利用CAN总线通信模块设计了样机的调试监控软件。通过本样机的调试监控软件测试人员可以透明的观测到空调电机的运行情况，为实现精准控制提供了有数据。
篇7
关键词：恒温恒湿；空调系统；全年运行；控制系统
中图分类号：TB657文献标识码： A
引言
随着国家经济的发展，机械、纺织、电子、化学等行业对产品质量的要求愈来愈高，与产品质量紧密相关的空气环境要求也越来越严格，因此越来越多的行业应用恒温恒湿空调来满足生产工艺的要求。而为了实现工艺要求的温湿度条件，对空调系统做相应的调节，就需要对温湿度进行有效的控制。常规的恒温恒湿空调机对室内温湿度的控制是通过采取频繁启动压缩机、精确调节控制电加热器和加湿器等措施实现的。这直接导致其负荷适应性较差、能源消耗巨大、加热加湿控制系统复杂、压缩机频繁启动影响其寿命及对电网造成巨大冲击。实际上，有许多手段可以影响房间的温湿度，但影响的程度是不一样的。本文重点论述恒温恒湿空调系统全年运行控制。
1.空调系统的设计
1.1冷热源的选择
由于绝对湿度控制精度为(7.8±1)(g/kg干空气),根据室内热湿负荷分布情况,机器露点温度必须低于10℃,那么表冷器的进水温度要求低于4℃。为了得到低温水,恒温恒湿空调系统的冷源选择使用乙二醇水溶液冷水机组。根据夏季室外条件计算恒温恒湿空调系统的最大冷负荷,选择制冷量为386kw的活塞式冷水机组,经过温控和低温保护改造的双工况冷水机组可用于冷却乙二醇水溶液,冷水机组通过溶液泵和管道向空气处理机组提供低温乙二醇水溶液。
为了节能和调节方便,热源选用卧式燃气常压型热水锅炉,省去蒸汽一水换热器,热水锅炉出水温度为65一80℃,供热系统通过热水泵和管道分别向空气处理机组的预热、再热和加热盘管提供热水。
1.2空调水系统
水系统采用同程式四管制。乙二醇水溶液循环系统由乙二醇水溶液泵,乙二醇水溶液箱和送回水管组成。循环泵自乙二醇水溶液箱将水溶液吸人,经输液管道与空气处理机组的冷却盘管相连接,经冷却盘管后通往冷水机组的蒸发器冷却,再返回水溶液箱。乙二醇水溶液箱用来存放乙二醇水溶液,并在控制调节时稳定工况用。热水循环系统由热水泵,热水膨胀水箱和送回水管组成。热水泵自热水锅炉将热水吸人,分别通过空气处理机组的热水盘管加热空气后返回至热水锅炉。热水膨胀水箱设于热水循环系统的最高处。为排出冷水机组的冷凝热,设置冷却系统,该系统由冷却塔,冷却水泵和供回水管组成。由于全年恒温恒湿运行调节控制的需要,冬季亦需冷水机组低负荷运行,此时冷却塔的风机由冷却水温度控制停/开,水温控制在15℃以上;若冬季发现冷却水温低于5℃时,冷却水泵必须连续自循环运行,利用水泵的功耗防冻。此外水管系统增加旁通控制,以便在寒冬季节时减少通往冷却塔的水量。
1.3空调风系统
空气处理机组由混合段、初中效过滤段、检修段、预热段、加湿段、冷却段、检修段、再热段和风机段组成。为了提高温湿度的控制精度,在各检修段中加装了均流装置,并增加传感器插人孔,混合段配有新回风混合调节风门,即可电动设定也可手动调节新、回风比例。
通风系统由新风管和送风管二个部分组成。采用一根新风管向空气处理机组提供新风,空气处理机组由送风管将已经处理好的空气按送风状态参数经总风管和支风管通至控制区域,采用圆形和方形散流器,并通过线控调节风门,根据生产工艺要求和热负荷分布情况来调节风量以使整个空调系统获得比较均匀的温度场。
新风管设置在屋顶,采用百叶式进风口,进风口装有空气过滤器。新风进风口用风管和空气处理机组新风口相连,在分支口设置了调节风门,用来调节空气处理机组的进风量。不设回风管,回风直接从控制区域进人空气处理机组的回风口。
2.空调系统的自动控制
为了使空调区域的温度和湿度能维持在允许的波动范围内,本恒温恒湿空调系统采用全年自动控制的运行调节。此外还配有空气处理过程温湿度记录仪的实时记录。空调控制系统内安装DDG控制器,对应着现场的空气处理机组,控制器以一条通讯总线连接回监控作为信息传送,再由计算机监控中心监测。图像化的中央监控中心设在办公室内,用一台PC机为核心,以Wnidows为操作系统,通过C一BUS总线将DDG控制器与中央监控中心相连,完成空调的温湿度信号检测盒控制、设备的运转情况的监测、故障报警以及参数修正、指令和修改程序等功能。系统还备有记录仪记录重要信息如恒温恒湿空调系统的室内外温度、湿度等。
为了保证全年实现对空气处理机组的自动控制,以达到室内恒温恒湿的目的,湿度控制采用变露点直接控制法。湿度控制由加湿器和冷却盘管共同完成。系统运行后,室内绝对湿度传感器的模拟量信号进入DDG,通过与设定值进行比较,若存在偏差,则根据PID算法决定冷却盘管的露点温度设定值,再依据实际露点温度与设定温度值的偏差通过PID控制来调节冷却盘管回水电动三通阀的开度,使室内绝对湿度达到要求范围。湿膜式加湿器的进水电磁阀的控制由加湿器后的绝对湿度传感器的实测值和设定值的偏差,通过电磁阀开关动作来实现,以达到等焙加湿的目的。
温度控制由预热段、冷却段和再热段三部分共同执行。预热段出口的空气温度传感器控制调节预热盘管回水电动三通阀的开度,以保证经过预热段的新回混合风达到一定的温度,经等烩加湿再经冷却段冷却至室内状态空气的露点,此时空气经再热段进行再热,根据室内温度与设定值的比较偏差,自动调节再热盘管回水电动三通阀的开度以保证送风空气状态达到室内温度范围。为了防止外界环境空气渗入空调区域,干扰空调室内的温、湿度,空调系统要求保持一定的正压,室内的正压控制是根据排风量的要求,利用压差传感器控制新风门和回风门的比例调节以期达到目的。
此外同时进人记录仪进行温湿度记录的传感器以标准电压信号输出,与控制执行机构并联使用该信号。
作为显示监测系统的计算机,在屏幕上显示控制系统图、各点温度、绝对湿度、阀门开度、风门开度等信息,从而方便了操作人员的观测。
3. 恒温恒湿空调系统全年运行控制重点
(1)采用变露点直接控制方法可以实现恒温恒湿空调系统的全年四季运行调节。
(2)恒温恒湿空调系统采用一次回风循环,可合理地利用回风,不仅能节约冷、热能源,而且由于回风温、湿度接近空调房间的温、湿度,补充适当的室外新风,使混合风状态点相对稳定,减少空气处理所需的冷热负荷,保证了冷却盘管的露点温度的恒定。
(3)采用新型的洁净、节能加湿设备―湿膜加湿器,在实际运行过程中,运行费用低,无通常加湿器产生的白粉现象,实现了干净的加湿;控制方式简单,节能高效。
(4)设计的恒温恒湿空调系统自运转以来,各项性能参数均达到设计和工艺的要求。经测试结果表明,24小时内,温度控制精度一般为土0.9℃,绝对湿度控制精度为±0.79(g/kg干空气)。
(5)在空调系统运转过程中曾对恒温恒湿区域的几个重要控制点进行了温、湿度的测量,结果表明,控制区域内不同地点的温、湿度略有偏差,但偏差均在允许的波动范围内。说明布风系统的气流组织均匀性有待进一步的提高。建议温、湿度控制精度要求更高、更均匀的空调系统采取能使空气充分混合的专用通风系统。
4.结语
本文对变频恒温恒湿空调系统的温湿度控制方面进行了分析，设计和研究，分析了恒温恒湿空调系统全年运行控制系统，可以取得较为满意的控制效果，为系统长期稳定可靠运行提供了一种有效的方法。
参考文献
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［2］赵荣义，等 . 空气调节［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2009．
［3］陆耀庆 . 实用供热空调设计手册［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2007．
篇8
关键词：模糊控制；PID控制；变频空调系统
中图分类号：TB657 文献标识码：A
空调系统具有非线性，时变，滞后性等特性，同时由于房间不同，环境不同，建立精确的空调系统数学模型极其困难。因此选用合适的控制方案以满足人们对空调性能越来越高的要求成为空调控制器技术的关键。
本文使用DSP芯片作为控制内核，采用模糊控制和PID控制相结合的智能控制方法，用于空调系统中，得到了很好的控制效果。
2 智能控制器的设计
空调系统调节温度时，需要很高的动态品质和稳定精度。由于空调系统模型及房间模型都不能精确地确定，而单纯的采用模糊控制和PID控制，控制效果都不够理想。因此采用将模糊控制和PID控制相结合，共同调节输出的控制方法。此方法集中了模糊控制的鲁棒性强和PID控制的控制精度高的优点，能够达到很好的控制效果。
控制方案如图1所示，根据实际温度与目标温度两者差值大小，选择模糊控制和PID控制所占比例，当温差较大时（|e|≥e0），模糊控制器的控制量乘以系数K1，PID控制器的控制量乘以系数K3，同理当温差较小时（|e|≤e0），模糊控制器的控制量乘以系数K2，PID控制器的控制量乘以系数K4，然后将两控制器的输出相加作为最终的控制量。通过仿真与实验数据相结合，最终确定两个控制器在总的控制输出中占的比例的比例系数K1，K2，K3，K4。
2.1 模糊控制器的设计
温差e和温差变化率ec作为模糊控制器的两个输入，压缩机频率作为控制器的输出u。e和ec对应的论域为[-3，+3]，选用语言变量为{PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB}，含义依次为：正大、正中、正小、零、负小、负中、负大。控制量u的语言变量为{PB，PM，PS，ZO，NS，NM}，含义依次为：正大、正中、正小、零、负小、负中。e，ec，u的隶属函数图如图2、图3所示。
其中e的基本论域为[-2，+6]，ec的基本论域为[-0.3，+0.2]，u的基本论域为[-6，+10]，模糊规则选用的形式为：if e and ec then u 。
通过仿真由相应的输入组合可以得到相应的解模糊输出，解模糊选用面积重心法，即可以得到模糊控制表，见表1。
2.2 PID控制器的设计
当设定温度与实际温度之差较小时，进入PID控制模式。PID控制的关键内容在于整定PID参数。
PID控制器输出的一般形式为：
U[PID]=（ e×Kp+∫e + ec×Kd）×Kpid
数字离散化后的表达式为：
U[PID]=（ e（k）×Kp+Ki×+ ec（k） × Kd）× Kpid
其中：e（k）表示第k次采样时的温差，表示从采样开始累积到k时刻的采样值之和；ec（k）表示当前采样偏差与上一次采样偏差的差值；Kp，Ki，Kd分别表示比例、积分、微分的系数；Kpid则表示PID控制器的比例增益，其值根据当前温差大小决定Kpid等于K3还是K4。
由于系统可设定的温度范围较宽，温差及温差变化速率不同，PID参数不同，且由于空调系统的比例带较大，本文使用临界比例带法调整PID参数的整定方向。鉴于在空调系统中用PID控制容易产生的积分饱和问题以及选取合适的积分增益，本文采用积分分离和变速积分相结合的方案。当温差较大时，取消积分作用，即Ki=0，增大KP，使温差很快降到某一范围内，此时再引入积分，并使用积分变速函数根据温差改变积分累加速度，以消除静差，达到高控制精度。Kd的调整则根据温差变化率，并设置Kd限值，保证系统稳定。
3 硬件的实现
控制方案的硬件实现如图4所示，由于需要实时处理信号，使用复杂的控制方案则需要很高的运算速度。本文选用TI公司针对空调系统开发的专用DSP芯片作处理器，将检测到的模拟信号经芯片内部集成的AD转换模块进行处理，通过通讯模块将检测到实时温度与设定温度传递给芯片，并与设定温度实时比较，经过运算后输出PWM信号控制压缩机频率，达到调节温度的目的。
4 软件的实现
软件的控制流程图如图5所示，首先对温度进行采集，通过计算得到温度偏差e和偏差变化率ec，然后分别进行模糊控制和PID控制，将两个控制器计算出的输出频率相加，根据|e|和设定值e0之差的大小，决定两算法控制器在总输出中的比例分量，得到最终的输出控制频率。
5 实验与结果分析
此控制方案用于空调系统中，设定室内温度为25℃，实验开始时室内温度为30℃，实验结果如图6所示。结果表明，使用本控制方案，温度调节速度快，超调小，稳定性好，满足了空调的舒适性与稳定性。
结语
本文将模糊控制和PID控制两种控制方法相结合，根据采样温度与设定温度差值的大小选择两个控制器输出所占比例，充分发挥两控制方法的优点，使系统具有鲁棒性、灵敏性、适应性。设计了基于DSP芯片作处理器的硬件方案，给出软件控制流程。实验结果表明，系统控制精度高，稳定性好，满足设计要求，证明此控制方案适合非线性、时变性，滞后性特点的系统，实用性很高。
参考文献
[1]李国勇.智能控制及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社，2005：252-256.
篇9
关键词：DDC；厂房空调系统；应用研究；
中图分类号： TK323 文献标识码： A 文章编号：
0.引言
在现代建筑设计中，暖通空调系统所消耗的能量越来越呈现出上升的趋势，在整体能耗中所占的比例越来越大，就目前而言民用建筑中空调系统的能耗占总能耗的50%-70%左右。所以有必要发展一种有效的空调系统节能方法，尤其应用在改善现有空调系统自动化程度方面。在工业化设计中许多地方对环境有着极为严格的要求，对于一些放置精密设备的地方对温、湿度都有着非常高的控制要求，同时现代工厂管理也对空调系统提出了较高的要求，一种可以远程集中管理的空调控制系统也因此孕育而生。DDC直接数字化控制方法是一项构造简单操作容易的控制设备，它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制，如空调冷水循环系统、空调箱变频自动风量调整及冷却水塔散热风扇的变频操控等，可以让空调系统更有效率的运转。这样不仅节省了大量能耗和人力，而且还可使系统在设计要求的工况下稳定运行，从而延长设备的使用寿命以及达到工艺系统对环境的要求和节能目的。
1.DDC控制系统概述
DDC系统是直接数字控制系统（Direct Digital Control，缩写成DDC）。这是目前国内外应用较为泛的计算机控制系统。其基本框图如图1所示。控制系统中引入计算机，运用微机指令系统编出符合某种规律的程序，实现对被控参数的控制。
图1微机控制系统基本框图
在常规控制系统中，控制规律由硬件决定，若改变控制规律，则必需改变硬件；而计算机控制系统，控制规律的改变只需改变软件的编制。在计算机控制系统中输入输出信号都是数字信号，因此在输入端经A/D转换器，将模拟信号转换成数字信号；在输出端经D/A转换器， 将数字信号转换成模拟信号。通过计算机对控制规律的数值计算，并以其结果（数字形式或转变为模拟量）直接控制生产过程。信号的输入输出又按能否直接被微机或执行器接受而分为数字量输入、输出（DI/DO）和模拟量输入、输出（AI/AO）。模拟量信号所对应的是一定量的电压或电流值，这与传感器输出信号的特征有关。一般情况下，空调自控系统中常见的模拟量输入有：温度、湿度、压力、流量、压差等。模拟量输出要进行P、PI、PID 控制的电动水阀和风阀。
数字量的输入有：电动机状态、水泵和风机状态、过滤器报警状态、压差开关、水位开关、防冻保护等。数字量的输出有：电磁阀控制、二位电动水阀控制、水泵及风机等设备的起停控制。图2是DDC系统框图。该系统利用多路采样器按顺序对多路被测参数进行采样。经A/D转换输入到计算机；再按编制的控制程序对各参数进行比较、分析和计算；最后将计算结果经D/A转换器、输出扫描器按程序送至相应的执行器。实现对生产过程各被控参数的调节和控制，使其保持在预定值或最佳值上，以选到预期的控制效果。
图2 DDC系统框图
DDC系统还具有巡回检测功能，能显示、修改参数值、打印制表、越限报警、故障诊断和故障报警。当计算机或系统的某个部件发生故障时，能及时通知操作人员切换至手动位置或更换部件。
2.建筑物空调系统结构
一般建筑物常用的空调系统有CAV、VAV、VWV等，各有不同的操控方式，都可以用DDC控制。
2.1 定风量系统（CAV）
定风量系统（Constant Air Volume），顾名思义即是风量维持一定之意。定风量系统为空调机吹出的风量一定，以提供空调区域所需要的冷（暖）气。当空调区域负荷变动时，则以改变送风温度应付室内负荷，并达到维持室内温度于舒适区的要求。常用的厂房空调系统为：AHU空调机与FCU冰水管系统。这两者一般均以定风量（CAV）来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冰水阀开关控制来调节送风温度。
2.2 变风量系统（VAV）
变风量系统（Variable Air Volume，简称VAV），即是空调机（AHU或FCU）可以调变风量。然而AHU及FCU在送风系统上会浪费大量能源：因为在长期低负荷时送风机仍要执行全风量运转，这不但不易维持稳定的室内温湿条件，也浪费大量的送风运转能源。变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。变风量系统可分为两种：一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统（AHU-VAV系统）；一种为FCU系统中的室内风机变风量系统（FCU-VAV系统）。AHU-VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定，而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU-VAV系统则是将冰水供应量固定，而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量，亦即改变FCU的热交换率来调节室内负荷变动。这两种方式通过调量来减少送风机的耗电量，同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电，因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。图3是DDC变风量系统控制组态图。
图3 DDC变风量系统控制组态
2.3 变流量系统（VWV）
变流量系统（Variable Water Volume，简称VWV），是用一定的水温供应空调机以提高热源机器的效率，用特殊的水泵来改变送水量，从而达到节约水泵用电的功效。变水量系统对水泵系统的节能效率根据水泵的控制方式和VWV使用比例而异，一般VWV的控制方式有无段变速与双向阀控制方式。以上三种空调系统是目前厂房空调最常被设计的系统。厂房空调控制也就是把管路、管件、阀体或阀门集中设定控制流体提供冷气。所以有效组合厂房空调控制即能有效控制耗能，设计合乎节能的空调系统。
3.厂房空调系统的DDC控制方法
DDC设备在市面上的产品，各厂家的型号、套件都有所不同，但系统大同小异。只要将类比讯号输入电脑，就能作控制与设定。当这些控制运用在空调设备时，整合方式有下列几种方式：
3.1 定风量系统（CAV）的DDC控制
因为是定风量系统，所以可以控制冰水系统上的二通阀。当室温升高，室内传感器送出信号给控制器，控制器接到信号与设定的温度比较，输出信号给冰水管上的二通阀，控制二通阀打开，使循环风变冷送入室内。如室内温度下降过多，盘管风机作卸载。室内温度传感器传送信号至控制器为模拟输入，控制器与设定温度比较，输出模拟信号至冰水管上，二通阀关闭。二通阀也有比例型式，这种比例式二通阀控制冰水大小进入冷排使空调更有弹性控制，维持室温在设定值上下。
3.2 变风量系统（VAV）的DDC控制
箱型空调机则以出风温度及预设定的比值为控制方式。靠传送、回风及外气温度传感器来控制马达转速。控制程序如下：
（1）出风温度感应到传感器（设定在13℃)控制二通阀打开。
（2）送冷气时，冰水传感器测得冰水离开冷排的温度，调整出风温度状况，陆续利用DDC控制变频器，改变马达转速送出理想出风温度。
（3）当冰水阀门关小至13℃，DDC控制器打开外气及回风风门，混合送风温度，直到外气风门关至最小，以维持13℃送风风温，并可兼外气空调利用。
（4）低温限制感应混合温度控制以保护冷排不结冰。一般建筑物空调系统每天的冰水主机开关机，使用DDC来操控可以设定所有开关机程序并且标准一致。主机控制系统加装模拟信号适配卡转换传递信息，再加一台列表机，就能把一天中所有运转情形显示出来。遇有跳机时又能及时通知技术人员前往查看。
4.变频器节能计算方法
4.1 计算全负载的容量
全负载容量一般是以马达的马力数（HP）×0.746/马达效率（%），单位为（kW）。
调查空调系统所需的空调能量，并完整地记录一个周期内详细的变化数据。通常周期是以一周为单位或是以一天而重复，但须随气温的变化和季节的更替作调整。统计一个完整的周斯中各种不同负载的所有操作时间，单位为小时（h）。在此基础上，查表得到不同负载在未使用高功率变频器前及使用高功率变频器后所需动力百分比，此值是相对于全负载下的实际所需动力值。计算后可得不同负载下所需的实际动力值，单位为kW。
4.2 计算全年可节省电力
将前述不同负载所需之动力值，依未使用高功率变频器所得之值减去使用高功率变频器后所需之值，差值即为单位小时可省之电力。将不同负载可省之单位小时电力乘上一年内该负载所需操作之时数，所得之值即为该负载一年内可省下之电力，单位为千瓦小时745×68。将所有不同负载可省之电力累计，即可得使用高功率变频器后一年内可省之电力总量，单位为kW·h。将全年可省之电力总量乘上单位电价即可得全年可省之电费，单位电价之单位为元3 千瓦小时。在此并未考虑基本电价或流动电价，也未分峰电价或谷电价。
5.结语
建筑物智能化是21世纪的趋势，在建筑物的运行管理中，减低其运行费用，是智能化发展的要求。而空调设备的节能改造，正是减低运行费用的捷径，在发达国家，DDC控制的变风量系统占空调系统的八成以上，公认的节能效果是降低能耗达五成。利用DDC系统来控制厂房空调系统节能，主要是通过改善不理想的控制方式来实现。目前所需要的实施措施就是整合DDC自动控制系统，利用其随负荷变化进行快速有效地调机马达转速，以达到节能目标。
参考文献
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[2]曲广庆,祝小斐,李红燕.基于DDC的车间空调自动化改造[J].中国设备工程,2010,09:21-22.
[3]余海敏.DDC系统在空调工程中的应用[J].中外建筑,2012,04:167-168.
篇10
【关键词】暖通空调；能量管理；优化控制；系统设计
目前暖通空调系统作为建筑应用中极为重要的功能装置，正在逐步扩大其在建筑中的使用范围，暖通空调的使用为建筑用户提供了诸多的便利。但是，暖通空调系统具有极为复杂的系统配备，维持空调的健康运行必须依赖足够的能耗，这就就使得建筑使用者的总能耗在极大的程度被提升了，积极推动暖通空调系统的节能工作的发展，已经成为当今社会的热点话题。本文通过分别分析暖通空调的能量管理以及优化控制系统两个方面的问题，谈论了利用二者来达到暖通空调节能目的的相关内容。
1．暖通空调系统的相关理论分析
当前时期，随着我国建筑建设水平的不断提升，住户逐渐加强了对于建筑舒适度的要求，而暖通空调系统作为国际化的一种重要空调设备，目前正在以极为火热的态势推动其在建筑中的应用。本文下面主要分析一下有关暖通空调的相关理论问题：
暖通空调系统（缩写：HVAC），其名称源于其自身的三个功能，即Heating、Ventilating 、Air Conditioning，就是为建筑提供采暖、通风与调节空气的作用。暖通空调系统在建筑中的应用，能够极为有效地达到对于空气的温度、湿度以及室内舒适度的调节，帮助建筑用户获得最高程度的居住享受，是目前国内外中大型的工业建筑和办公建筑中的重要应用设备。
然而，暖通空调系统由诸多的管道和换热设备组成，其各个部位在集体运行的过程中往往不能使暖通空调达到最优的运行条件。而且，暖通空调基础单元的控制器的参数一般也只在几种特定的气候环境以及负荷点中，才能被运营商调整到最佳的状态。这样一来，暖通空调系统的运行就会造成极大的能耗，既加大了建筑使用者的经济支出，又浪费了国家的能源。
但是，就暖通空调产生能耗的两个方面的问题来看，其能耗的产生无非就是空调各环节运行状态的不够优化协调，以及空调基础参数的不合理。这就为空调优化节能工作人员提供了一定的节能启示，工作人员只要能够推动空调各个部分的优化运行，并将空调运行的基础参数调节到最佳状态，就可以实现暖通空调的节能目的。
2.暖通空调的能量管理和控制系统优化
未来时期，建筑用户对于居住舒适度的要求只会逐步提升，这就为暖通空调系统的优化使用提出了极大的需求。本文下面就针对上文所说的两个方面的问题，从空调系统的能量管理、自我调节以及控制系统优化三个环节来谈论一下暖通空调的节能控制系统的设计。
2.1暖通空调的能量管理工作
在当前的建筑总的能源消耗中，暖通空调的能耗比例大致占到了60%左右，推动暖通空调的能源管理，对于国家能源节约事业的发展而言刻不容缓。首先，工作人员可以通过将空调的温度设定与实际的温度控制在一定的差值范围内，对暖通空调的各个设备的启动和停止时间进行优化，继而推动空调各部分最佳待机状态的最短时间内的实现，从而为空调节省能源消耗。其次，工作人员还可以在用户需求的指示下对空调使用时间进行调度，比如在周末、节假日以及工作日对不同设备的应用设定不同的时间方案，从而达到对于空调各程序的优化使用，使空调节能得以实现。再者，工作人员还可以通过对空调系统实施负载循环，即在某一个时间周期内将空调的指定设备关闭，以降低空调的能耗。或者，工作人员可以通过将建筑用户的空调能量消耗、成本和用电量等公布给用户，进而为用户制定一个优化的数据方案，引导用户在日后的使用中达到对空调能量消耗的有效管理。此外，工作人员还能够在夜间等室外温度降低的时候，将室外的空气引入到清洗建筑的工作中来，比如将所有的选定排风扇都打开并同时管壁回风扇等；力争在节能的前提下达到对于建筑空气的净化。
2.2暖通空调运行的自我调节
推动暖通空调的节能目标的实现，必须通过系统的设计方案的优化，使系统做到自我调节。首先，暖通空调的系统控制中具有数量极多的回路，工作人员不能够做到对于这些控制回路逐一地在线调节，就必须通过分类等系统方法，使空调的控制回路在系统自身的温度、送风压力及混风比例的条件下实现自我调节。通过房间温度湿的要求变化的数据，调节主机以及相关水泵等设备的运行功率，变频等处理达到节能胡说效果，这样一来，需要工作人员进行控制的回路进行会大大减少，从而实现空调系统的优化控制。其次，工作人员还可以通过分组监视的相关方法来评价和提升控制回路的系统控制效果，在此项工作中，系统通过屏蔽控制效果低劣的单元控制器，并将单元控制器中的控制信息和数据通过系统现场总线输入到计算机中，实现工作人员对于这些控制器的在线优化调节。此外，暖通空调系统还要实现对于其自身的控制器运行的参数的在线调节及校正。暖通空调系统的控制过程及控制对象都极为复杂，各控制环节经常出现时滞以及时变等特性，在室外环境发生变化时，室内的湿度及负荷值就会发生变化，从而影响到空调的送风温度以及静压力。因此，工作人员必须通过优化系统设计方案，实现对于当前时期最常使用的PID控制器的参数优化，进而使空调在最佳参数的控制器工作中，实现对于系统各个环节的自我调节。
2.3暖通空调的控制系统优化
工作人员为了提高暖通空调系统的运作效率，以通过将整体系统划分为调节空气以及制冷两个方面的子系统，进而实现对于暖通空调控制系统各回路的设定点的优化。首先，就暖通空调控制系统的空气调节方面来讲，它主要由送风、回风以及热交换这三个部分组成，新风和回风通过热交换系统变成了混风，而混风也会在热交换中实现对于温度的降低，已经降低的混风通过送风管道输入到房间内就可以实现新的热交换，进而将热风通过回风系统排到室外，再进行新一轮地循环。工作人员要做的就是在循环过程中，找到各环节的最佳节点来实施工作。比如，空调在稳定的冷负荷状态下进行工作，混风温度会在进入空气处理器时产生温度变化，从而应影响到热交换效率的变化，继而使风系统的能耗达到最小的工作点。其次，工作人员还要通过空调的制冷系统，实现对于控制系统的优化。空调制冷与水温密切相关，制冷工作的四个变量：制冷机COP、制冷量、冷却水、冷冻水之间存在着相互的牵制。比如，冷却水的供水温度提高时，在制冷量不变的前提下，制冷机COP就会越大，工作人员可以通过优化各个变量搭配，以实现对于能耗的控制。同时对设备的选型也会考虑设备的负荷在什么样的情况下能耗比最高。例如冰水主机的选型，螺杆机组的能耗比在400RT以下的时候使用率高，如果高于400RT的时候离心机组的能耗比高。风柜、水泵的选择也要考虑在设备风机曲线以及泵的曲线能耗比高的区间等一系列的考虑。
3.结语
暖通空调在现代的建筑应用中正在趋于普遍，其在将来也必将获得更为普遍的使用，我国要切实推动暖通空调的健康应用，就必须对暖通空调系统实施节能工作，通过对导致暖通空调能耗产生的各系统搭配的不和谐，以及控制系统工作参数不够合理的两个因素进行分析，以采取有效的措施实现对于暖通空调的能源管理以及控制系统的优化。
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