【文章內(nèi)容簡介】 control）即 DDC控制系統(tǒng)，是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的計算機控制系統(tǒng)。在常規(guī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由硬件決定，若改變控制規(guī)律，則必須改變硬件； DDC控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律的改變則只需改變軟件的編制。 模糊控制是人工智能領(lǐng)域中形成最早、應(yīng)用最為廣泛的一個重要分支，適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難于用傳統(tǒng)理論建模的問題。在空調(diào)系統(tǒng)的過程控制中，由于控制對象的時滯、時變和非線性的特征比較明顯，導(dǎo)致控制參數(shù)不易在線調(diào)節(jié)，而 FLC卻能較好的適應(yīng)這些特征，目前已成功地應(yīng)用到家用空調(diào)器上。隨著模糊控制技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用研究的不斷深入，在控制目標(biāo)方面從早 期的溫度控制發(fā)展到以熱環(huán)境綜合評價指標(biāo)作為控制基準(zhǔn)：在控制策略方面從基于查詢表簡單模糊控制發(fā)展到與其它人工智能領(lǐng)域相結(jié)合的智能模糊控制。這些智能控江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 制方法的應(yīng)用極大的提高了空調(diào)器的控制效果。對于常規(guī)控制方法，當(dāng)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)負(fù)荷變化較大時，空調(diào)器控制效果較差，主要表現(xiàn)為所控制的室內(nèi)溫、濕度波動較大，使人有忽冷忽熱的感覺。采用模糊控制技術(shù)，使所控制的室內(nèi)溫、濕度相對穩(wěn)定，提高空調(diào)房間的舒適性。 如果認(rèn)為空調(diào)自動控制的作用僅僅是可對溫度、濕度實現(xiàn)較精確的控制，那 就錯了。其實，自動控制的功能并不僅僅限于對溫度溫 度、濕度的精確控制，它還能對房間內(nèi)的壓力、風(fēng)量、 CO含量、煙氣等進行控制，確保人們生命、設(shè)備、財產(chǎn)的安全。此外，還能實現(xiàn)能量調(diào)節(jié)。一個包含轉(zhuǎn)換控制、連鎖控制、補償控制、狀態(tài)監(jiān)控、能量調(diào)節(jié)等安全自動化的控制系統(tǒng)，可以極大程度上排除人員對操作過程的參與，從而大大減輕運行和管理人員的勞務(wù)，減少其誤搡作的可能性。 可見，空調(diào)自動控制的功能是多樣的，所起作用在很多情況下是不可替代的。 熱泵空調(diào)裝置自動控制系統(tǒng)的特點 熱泵空調(diào)裝置是為完成某種工藝介質(zhì)的溫度、濕度等一系列要求的機器或設(shè)備。 他包括兩大部分，一是完成冷 媒循環(huán)的制冷、制熱工藝系統(tǒng)，一是實現(xiàn)裝 置 的安全穩(wěn)定運行的自動控制系統(tǒng)。充分認(rèn)識空調(diào)裝置自動控制系統(tǒng)的特點，是自動實現(xiàn)制冷、制熱工藝系統(tǒng)熱工參數(shù)調(diào)節(jié)和控制，以及裝置正常工作的保證。 ，外擾主要是送風(fēng)及圍護結(jié)構(gòu)傳熱的擾動。內(nèi)擾就是指房間內(nèi)電器、照明散熱、工藝設(shè)備起停以及室內(nèi)外物品流動等變化對室內(nèi)溫、濕度產(chǎn)生的影響。為了抑制或消除這些干擾，除了在建筑熱工和空調(diào)工藝方面采取措施外，在自控設(shè)計中應(yīng)充分分析干擾來源及影響的大小，選擇合理的控制方案。 動控制的主要任務(wù)是維持空調(diào)房間一定的溫度、濕度，控制效果很大程度上取決于空調(diào)系統(tǒng)本身，而不是自控部分，所以，了解空調(diào)對象的特性，是很關(guān)鍵的一個方面?？刂破髦饕匦詤?shù)包括放大系數(shù) k，時間常數(shù)Ｔ和純時延時間 t。 溫度和相對濕度進行控制，這兩個參數(shù)常常是在一個控制對象里同時進行調(diào)節(jié)江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 10 的兩個被調(diào)量，兩個參數(shù)在控制過程中相互影響。如房間溫度升高時，在含濕量不變的情況下，則相對濕度下降，因此在自控中要充分考慮到溫、濕度的相關(guān)性?？照{(diào)自控系統(tǒng)是以空調(diào)房間的 溫、濕度控制為中心，通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程，每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)，任意環(huán)節(jié)有問題，都將影響空調(diào)房間的溫、濕度控制，甚至整個系統(tǒng)無法工作。 ，因此，自動控制系統(tǒng)應(yīng)包括工況自動轉(zhuǎn)換部分。如夏季為制冷工況，通過控制冷水量，調(diào)節(jié)風(fēng)機風(fēng)量來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。而冬季需轉(zhuǎn)換到制熱工況，通過控制熱媒，調(diào)節(jié)溫度。這是最基本的工況轉(zhuǎn)換。此外，從節(jié)能出發(fā)進行工況轉(zhuǎn)換控制。全年運行的空調(diào)系統(tǒng)，采用工況轉(zhuǎn)換的處理方法能達到節(jié)能的目的。為了盡量避免空氣處理過程中的冷、熱抵消， 充分利用新、回風(fēng)和發(fā)揮空氣處理設(shè)備的潛力，在考慮溫、濕度為主的自動控制外，還必須考慮與其相配的和工況自動轉(zhuǎn)換的控制。 。 目前，由于地源熱泵機組在我國應(yīng)用的還不廣泛，所以，專門針對地源熱泵機組的控制器還不多。為了保證機組的穩(wěn)定、可靠運行，一般是采用用于制冷空調(diào)中的通用可編程控制器。由于這種控制器是針對制冷空調(diào)設(shè)備的，故其與熱泵機組不一定能達到很好的匹配。輸入、輸出控制端也不盡相同，且由于其設(shè)計的通用性，也帶來了價格昂貴，操作復(fù)雜等缺點，這些均不利于熱泵，特別是小型、戶型熱泵的推 廣。 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 4 地緣熱泵機組及其控制原理 熱泵系統(tǒng)工作原理 壓縮式熱泵空調(diào)機組主要由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥和四通換向閥組成。壓縮機是系統(tǒng)的心臟，用來壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低壓處入到高溫高壓處出：膨脹閥對工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并能調(diào)節(jié)循環(huán)工質(zhì)的流量；蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，它使來自膨脹閥節(jié)流降壓的循環(huán)工質(zhì)在其中蒸發(fā)并吸收被冷卻物體的熱量，達到制冷的目的；冷凝器是熱量輸出設(shè)備，它將工質(zhì)從蒸發(fā)器吸收的熱量以及壓縮機做功所轉(zhuǎn)換的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，以達到制熱的目的。 根據(jù) 熱力學(xué)第二定律，壓縮機所消耗的功起補償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷從低溫環(huán)境吸熱并向高溫環(huán)境放熱，這樣周愿復(fù)始的工作。圖 41是熱泵系統(tǒng)工作原理圖。 圖 泵系統(tǒng)工作原理 圖 在圖中中間換熱工質(zhì)表示與熱泵系統(tǒng)進行熱交換的循環(huán)介質(zhì)。在熱泵系統(tǒng)循環(huán)中虛線箭頭和實線箭頭分別表示熱泵在制冷和制熱時的工質(zhì)流向。在制冷時，中間換熱工質(zhì)與換熱器１（蒸發(fā)器）中與系統(tǒng)工質(zhì)進行熱交換，系統(tǒng)工質(zhì)吸熱變成低溫低壓蒸汽后進入壓縮機，被壓縮成高溫高壓氣體，在換熱器２（冷凝器）中與中間換熱工質(zhì)熱交換，排放熱量。中間換熱工質(zhì)的冷量可供建筑 物空調(diào)用。制熱時，中間換熱工質(zhì)在換熱器２（蒸發(fā)器）中與系統(tǒng)工質(zhì)熱交換，江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 12 系統(tǒng)工質(zhì)吸熱變成低壓蒸汽進入壓縮機，被壓縮成高溫高壓氣體，在換熱器ｌ（冷操器）中與中間換熱工質(zhì)熱交換，中間換熱工質(zhì)吸收熱量，可供建筑物供暖所需，這就是熱泵的工作原理。熱泵系統(tǒng)的制冷、制熱過程在壓焓圖上表示見圖 42和圖 43。可以看到，制冷制熱的工質(zhì)壓燴圖的形狀基本上是相同，制冷循環(huán)過程是ｌ一２ — ３ — ４，制熱過程是１ — ３ — ２ — ４，四通換向閥的換向作用使中間２、３狀態(tài)點發(fā)生變換。 圖 圖 工質(zhì)狀態(tài)壓焓圖 熱泵系統(tǒng)能量分析 在理論上，理想狀態(tài)下熱泵的循環(huán)依然是逆卡諾循環(huán)，圖 44是工質(zhì)在高溫Ｔ與低溫Ｔｏ之間循環(huán)的溫熵圖。 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 圖 圖中，面積ＡＢＣＤ代表凈輸入功，面積ＢＣＥＦ代表向高溫?zé)嵩瘁尫诺哪芰?，面積ＤＡＦＥ代表從低溫?zé)嵩次盏哪芰俊? 在滿足舒適性的要求下，夏季制冷工況時控制相對較高的室內(nèi)溫度可以提高熱泵機組的性能系數(shù)，起到節(jié)能降耗的作用。同理，冬季供暖時控制相對較低的室內(nèi)溫度也能達到相同的功效。 地源熱泵（ＧＳＨＰ）是一種利用地 下淺層地?zé)豳Y源的既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），即可 實現(xiàn)熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，地?zé)崮苜Y源分別在夏季和冬季作為高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩?。在冬季，把地能中的熱?“ 取 ” 出來，提商溫度后供給室內(nèi)采暖；在夏季，把室內(nèi)的熱量 “ 取 ” 出來釋放到地層中去，并且常年能保證地下溫度的均衡㈣。（見圖 45） 圖 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 14 地源熱泵機組在工作時與傳統(tǒng)的熱泵循環(huán)～樣，它本身消耗一部分電能，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功 中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量商品位能源。地源熱泵裝置，主要由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥等部分組成，通過讓工質(zhì)（制冷劑）不斷完成蒸發(fā)一壓縮一冷凝一節(jié)流一再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，實現(xiàn)冷、熱量轉(zhuǎn)移以達到制冷、制熱的功效。 熱泵裝置的自動控制內(nèi)容 一般來說，熱泵裝置自動化包 括一下內(nèi)容： （如壓力、溫度、濕度、流量等）的自動檢測。參數(shù)檢測是實現(xiàn)控制的依據(jù)。 ，使之恒定或者按一定規(guī)律變化。對一臺自動操 作的熱泵裝置，首 先期望的是維持被控對象的溫度恒定在一定范圍。對被控對象（如房間）來說，熱泵本身就是就是這個大自控系統(tǒng)的～部分。 ，根據(jù)規(guī)定的操作程序，對機器、設(shè)備執(zhí)行一定的順序控制或程序控制。如壓縮機、四通閥、水泵等的啟動于停止。 。在機組工作異常，某些參數(shù)達到警戒值時，應(yīng)使設(shè)備停機或執(zhí)行保護性操作，并發(fā)出聲、光報警信號。 熱泵裝置的自動控制目標(biāo) 通過對熱泵機組的自動控制，實現(xiàn)對被控對象參數(shù)的自動調(diào)節(jié)以及機組各主要部件的保護，以使其達到安全性、高效性、經(jīng)濟性、舒適性要求 。 熱泵裝置的控制裝置 針對熱泵機組組成系統(tǒng)的主要部件（壓縮機、蒸發(fā)器等），以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，將它們逐個作為小對象進行有關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)，構(gòu)成單回路的并聯(lián)控制系統(tǒng)。目前的熱泵控制應(yīng)用中，控制件多為機械式的雙位調(diào)節(jié)或比例調(diào)節(jié)以及一些保護繼電器。這種模式能夠?qū)?shù)進行一定的調(diào)節(jié)以保證裝置正常安全運行，實現(xiàn)必要的工藝目的。電子式控制（如應(yīng)用電子膨脹發(fā)，電磁閥等），能夠以標(biāo)準(zhǔn)電信號傳輸信息的電腦型調(diào)節(jié)裝置，它傳感快，能迅速獲得裝置運行中的測量值信號，可以運用現(xiàn)代空理論中各種控制技術(shù)和控制方式，由微電腦給出調(diào)節(jié)規(guī)律 并迅速執(zhí)行調(diào)節(jié)作用。目前，各種新的控制技術(shù)正在不斷的應(yīng)用與江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 研究。如：模糊控制的應(yīng)用，遺傳算法與各種優(yōu)化算法對電子膨脹閥的應(yīng)用，應(yīng)用模糊控制對壓縮機進行能量調(diào)節(jié)等。 空調(diào)房間系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié) 一般作為住宅、辦公用的熱泵機組，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖如圖 46 圖 空調(diào)房間作為調(diào)節(jié)對象，被調(diào)參數(shù)一般為溫度、濕度，給定值按一般的舒適度要求給定。一般夏季為溫度２４－－２８ ℃ ，濕度５０％～６０％；冬季溫度１８－－２２ ℃ ，濕度４０％～５０％。這時，整個熱泵機組作為調(diào)節(jié)器來對被調(diào)對象進行調(diào)節(jié)。 一般來說，空調(diào)房間的容量系數(shù)Ｃ較大，具有較大的儲蓄能力，受擾動后，被調(diào)參數(shù)反應(yīng)比較緩慢㈣。當(dāng)溫度精度要求不是很高時，我們可以采用雙位調(diào)節(jié)即設(shè)定溫度的上限和下限，當(dāng)溫度達到上限時，熱泵運行，當(dāng)溫度達到下限時，停止運行。如圖 47 圖 、下限調(diào)節(jié)原理圖 熱泵機組的主要組成部件有壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、四通閥、膨脹閥 、江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 16 截止閥及各類動力泵等。 壓縮機的控制 壓縮機是