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空调自动化论文
[摘要]：实现空调系统调节的自动化，不仅可以提高调节质量、降低冷、热量的损耗、同时还可以减轻劳动强度、减少运动人员、提高劳动生产率和技术管理水平。实现空调系统的自动化符合大多数人的要求，
[关键词] ：空调 自动控制系统 节能 温度传感器 湿度传感器
空调的自动控制系统即：某一特定空间内的空气环境状态参数达到期望值的控制系统。主要被调参数是温度和湿度，还有清洁度、压力和成分等。空调设备耗能多，在满足使用要求前提下，最大限度节能是多有空调控制系统的中心任务。主要节能优化指标是鉴别空调系统先进性的主要标志。
实现空调系统调节的自动化，不仅可以提高调节质量、降低冷、热量的损耗、同时还可以减轻劳动强度、减少运动人员、提高劳动生产率和技术管理水平。实现空调系统的自动化符合大多数人的要求，是利国利民的举措。空调设备的特点是功率大，运行时间长，使用范围广。空调的能量消耗在发达国家的总能耗中占有相当大比重，节能是设计空调控制系统时的一项主要指标。空调控制属于过程控制。大多数空调控制系统为反馈控制系统。
1. 空调自动控制系统的基本组成
自动控制是根据调节参数（也叫被调量，如室温、 相对湿度等 ） 的实际值与给定值 （如设计要求的室内基准参数 ） 的偏差 （偏差的产生是由于干扰所引起的 ） ， 用自动控制系统来控制各参数的偏差值， 使之处于允许的波动范围内。
完善的空调控制系统由4个部分组成。
1.1空气状态参数的检测
检测系统由传感器、变送器和显示器组成。传感器是检测空气状态参数的主要环节。在空调控制系统中常用的传感器有温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。传感器的惯性和精度对空调控制系统的精度影响较大。空调系统属于分布参数系统。空调区内各处的空气状态参数表现为一个分布场，它取决于气流组织和负荷分布等因素。空调控制系统只能保证传感器所处空间位置的空气参数的控制精度。要使整个空调区内取得良好的空调效果，还必须合理地选定传感器的设置位置。
1.2空气状态参数的自动调节
自动调节是空调控制的核心部分。多数空调系统的被调参数为温度和湿度。空调控制中温度和湿度自动调节系统的各个组成部件的功能与温度控制系统中的同类部件相同。调节器多采用位式调节器或PID调节器，有些情况下也采用分程、反馈加前馈、串接等调节方式。在这种常规调节系统中，两个被调参数被分别控制，它们之间的耦合关系则被视为干扰，须在设计中加以考虑。
1.3空调工况的判断及其自动切换
空调的最优工况（工作状况）会随建筑物外部的气候条件和内部的负荷状况而漂移。通常可按季节负荷事先绘制出建筑物空调的全年工况分区图。在判断工况时，由于量测精度的限制，工况分区内会出现边界重叠现象。当工况自动切换时，要保证系统稳定，在边界重叠区不出现“竞争”和振荡，转换的时间间隔不能小于制冷机等设备所允许的最短启、停时间。
1.4设备和建筑物的安全防护
为保证空调系统安全运行，所有设备均设有专门的安全防护控制线路。例如只能在有风时才接通电加热器。当建筑物出现火情时，防护装置会自动迅速切断有关风路或整个空调系统，并启动相应排烟风机。
2. 空调自动控制系统的品质指标
在自动控制系统中，当由于扰量破坏了调节对象的平衡时，经调节作用使调节对象过渡到新的平衡状态。从一个旧的平衡状态转入一个新的平衡状态所经历的过程， 叫做过渡过程。对自动控制系统的基本要求是能在较短的时间内， 使调节参数达到新的平衡。此外， 还有以下调节质量的指标：
2.1 静差： 自动调节系统消除扰量后， 从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时，调节参数的新稳定值对原来给定值之偏差。
2.2 动态偏差： 在过渡过程中， 调节参数对新的稳定值的最大偏差值。
2.3 调节时间： 自动调节系统从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时所经历的时间。
3.空调自动控制中常用的传感器
3.1温度传感器
温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。主要有热电阻温度传感器、热电偶温度传感器、压力式温度传感器、双金属片温度传感器以及电接点水银温度传感器等。
热电阻温度传感器 ： 是利用金属或半导体材料的电阻随其温度变化的特性来测量温度的， 又分为金属热电阻温度传感器和半导体热敏电阻传感器两种。热电偶温度传感器。 将两种不同的导体（ 或半导体） 分别弯
成半环形， 并将其两端连接起来， 当其两端接点存在温差时， 在这个环路中便产生了热电势， 利用这个原理制成的测温元件称为热电偶温度传感器。
压力式温度传感器： 利用温度变化时气体、液体会产生膨胀、收缩的原理， 并将膨胀、收缩时发生的压力变化传送到受压部件， 从而产生形变位移， 利用这个原理制成的测温元件称为压力式温度传感器。双金属片温度计。 两片热膨胀系数不同的金属薄片贴合在一体而构成双金属片。 由于温度变化时两种金属的热膨胀系数不同而使双金属片产生机械热变形， 利用这个原理， 将温度变化为位移来进行温度测量。
电接点水银温度传感器： 它有可调和不可调两种 ， 可调式比较常用。这种温度传感器的作用是通过其上部永久磁铁调节帽，来调整参数的给定值。 当房间温度升高时， 水银温包受热， 水银柱上升与金属丝接触从而形成通路； 当房间温度降低时， 水银柱下降与金属丝断开， 通路隔断。
3.2湿度传感器
湿度传感器主要有干湿球湿度传感器、氯化锂电阻湿度传感、氯化锂露点湿度传感器及电容式湿度传感器等。
干湿球湿度传感器是利用干湿球温差效应原理制成的测湿传感器。 相对湿度越大， 干湿球温差越小； 反之， 相对湿度越小，干湿球温差越大。
氯化锂电阻湿度传感器： 氯化锂的含湿量与所在空气的相对湿度有关， 而含湿量的大小又影响本身的电阻。
氯化锂露点湿度传感器：它并不直接测量相对湿度， 而是测量与空气露点温度有一定函数关系的平衡温度， 通过平衡温度来计算露点温度， 然后， 根据空气干湿球温度和露点温度求出空气的相对湿度。
电容式湿度传感器：基本结构是一层非常薄的感湿聚合物电介质薄膜， 夹在两电极之间作为电介质， 构成一平板电容器 。聚合物薄膜吸湿和放湿程度随着周围空气相对湿度的变化而变化， 因而其电容量是周围空气相对湿度的函数， 利用这种原理制成了电容式湿度传感器。
4.结语
70年代以来，由于微型计算机的普及，电子计算机开始用作空调控制的核心部件。直接数字控制技术得到广泛应用。空调设备和控制系统一体化成为空调控制技术更新的重要方向。由多台计算机组成的分级分布式空调控制系统开始用于大型多功能建筑物或建筑群。80年代，随着节能问题的日益突出，在满足使用要求前提下，以冷量、热量和电量消耗最少为目标的空调控制优化软件的开发受到广泛重视。空调关乎人们日常最基本的生活，空调自动控制的迅速发展是人们所期盼的，加快空调的改进是利国利民的措施。
参考文献：
[1].M.莱瑟曼著，张瑞武译：《供热与空调自动控制理论及应用》，清华大学出版社，北京，1985。
[2]潘云钢：我国暖通空调自动控制系统的现状与发展 ，暖通空调，2012
[3].赵玉涛，集中式空调系统自动控制技术的分析， 中国新技术新产品 2011
[4]郑爱国，空调系统的自动控制，山西建筑 ，2002
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