我国暖通空调自动控制系统的现状与发展

吴琼

摘 要：随着经济与科技的高速发展，越来越多的人重视高品质的生活，暖通空调逐渐成为了建筑中的必要系统，因此对暖通空调控制系统优化课题的研究有着重要意义。本文分析了自动控制理论在暖通空调系统中的发展过程及现状，提出了相应的优化方案，有效合理地降低能源的消耗，并切实提高暖通空调对于生活的改善作用。

关键词：暖通空调；自动控制；HVAC系统

在暖通空调系统的运行过程中，其各类参数往往具有非线性和时变性等的特点，因此经典控制算法难以有效地控制其进行合理的输出。因此，本文分析了控制理论与暖通空调系统的发展过程，提出了一套针对暖通空调的解耦控制系统来优化现有的控制方案，在实际使用过程中能够实现变化量的实时计算，保证输出的均匀性。

1 我国暖通空调控制系统的发展过程

1.1 暖通空调集中启停系统

该系统是将电源系统的控制开关、继电器和电路系统结合于同一系统之中，实现设备的远距离控制功能。同时在系统中设计有相应的指示灯以显示设备的工作状态。这种系统并不具备自动控制系统的特点，因此只是人工控制的方式优化而已。

1.2 暖通空调模拟仪表控制系统

在近20年的暖通空调发展过程中，模拟仪表控制系统是大多数设备的控制核心。其通过结合传感器、微处理器（Microcontroller Unit）与执行器的方式，对建筑环境温度进行实时监测，反馈控制暖通空调的工作状态，将环境温度保持在设定温度范围之内。

1.3 暖通空调直接数字式控制系统

基于电子技术与集成电路的发展成果，暖通空调系统全面采用直接数字控制器（DirectDigitalControl），在DDC控制器中由于CPU的运算速度极快，因此其可以在短时间内进行大量计算，分析出最优解。同时配合其可以多路控制的优点，同时检测多种建筑环境参数，在平衡各种因素的情况下，控制暖通空调输出合适量。

1.4 暖通空调集散型控制系统

集散型控制系统（Tota1 Distributed System）与以前传统的电子控制算法相比较，将各种执行器分散化，同时管理单元集中化是其独特的结构。它是由中央站、分站、现场传感器与执行器3个基本层次组成。中央站实现集中监控和管理功能，如集中监视、集中启停控制、集中参数修改、报警及记录处理等。

2 我国暖通空调控制系统的现状

直接控制系统与间接控制系统是组成暖通空调系统的重要部分，我们在日常生活中使用到的主要功能是由间接系统负责的。通过多种网络的结合方式，形成的间接系统具有以下4个特点：

（1）因为使用系统的用户相对都是独立的个体，而暖通空调的输出方式较为统一。基于这一特点，暖通空调控制系统需具有一定强度的连接能力，同时其耦合能力也需要符合一定的条件。

（2）由于原先建筑环境具有一定温度状态的惯性，因此当暖通空调设备在进行冷、热气量的传输过程中存在相应的延迟现象，在实时监测系统之中尤为明显，因此对于这一现象的分析处理应当提前配置于自动控制系统之中，以免增加中央处理器的误判现象产生。

（3）在实际的使用过程中，由于系统内接与外界存在一定的压力差值，因此在自动检测的过程中相应参数会具有时变性的特点存在，若没有相应算法去辅助这一参数的计算，会使得整体系统温度控制不准确，甚至失去控制。

（4）由于暖通空调设备的散热装置并不符合线性变化特征，同时外界有许多的干扰因素会影响其工作参数，因此暖通空调自动控制系统的线性特征相对较弱。

3 我国暖通空调控制系统的发展

3.1 市场需求对于暖通空调发展的促进作用

暖通空调设备作为人们日常生活使用的系统之一，其对于能源的损耗是极大的。而在如今这样一个以“绿色、节能”为生活态度的大环境之下，降低能耗成为暖通空调设备发展的首要课题。因此，对于企业的发展来说，应当更多地将企业资源投注于减少暖通空调系统能源损耗的开发之上。另一方面，改进暖通空调的能量来源，尽可能地利用绿色能源或是可再生能源，这样也可以有效减少对于一次性能源的消耗，起到保护环境，节能减排的目的。

3.2 优化暖通空调控制系统

自动控制理论与实际使用方面的课题，在近些年始终受到行业内外的广泛关注。相对复杂的控制系统，其通用性也相对要好，有利于整体系统的开发与优化。但相对简单的控制系统也具有其鲜明的特点，其开发难度低与灵活度高的特点也受到众多开发者的青睐。经过长期对行业发展趋势的分析与研究，实验结果表明现今大多数的知名企业都针对暖通控制系统的自动控制方案重点关注与研发。而相对实力较弱的承包商则采用通用性强的控制方案，通过整体优化的方式来实现节能减排。在未来的发展中，应当结合两种自动控制系统，弥补各自的不足。

4 结语

随着社会经济的快速发展，暖通空调被大量应用于居民建筑之中。但在实际的设计过程中，源于自动控制的理论分析由于提出时间较短，相对其他经典理论来说尚不成熟，在某些方面存在一些问题需要优化，也在一定程度上影响了暖通空调系统的发展速度。这也对我们在日常的工作中提出了更高的要求，应当逐步改善以前存在的问题，并且不断优化暖通空调自动控制系统，推动暖通空调系统的快速发展。

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（作者单位：广东美的暖通设备有限公司）