自动控制在暖通空调系统中的发展与应用研究

自动控制在暖通空调系统中的发展与应用研究

张婷婷

天津易天诚建筑工程设计有限公司 天津，西青区 300380

摘要：本文对暖通系统中自动控制技术的发展及应用进行了分析。自动控制技术的应用不仅可以提高实际应用能力，而且还可以改善暖通空调系统的运行性能，两者的联合将会推动我国暖通空调系统的发展与研究，从而为我国暖通自动化系统的发展提供一定的参考。

关键词：自动控制；暖通空调；发展；应用

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，人民的生活水平得到了很大的改善。由于暖通空调在人类的日常生活中的广泛使用，同时也带来了一些环保问题。空调所产生的能量几乎占据了建筑物总能耗的绝大部分，其中中央空调占据了整个建筑物60%的电力消耗量。空调在为人们的日常生活提供了方便的同时，所产生的高能耗问题日益受到人们的关注[1]。

一、自动控制在暖通空调系统中的发展状况

随着现代科学技术在各个行业的发展，我国的自主研发自动化设备的比例也在不断增加，有关方面的研究人员也开始从理论到实际的应用，逐步将暖通与自动控制相结合，以达到节能、减少污染，同时在一定程度上改善了系统的环保性。随着人们越来越重视节能减排，很多国家的空调都采用了节能和环保的标准，但因为各种原因，导致了相关的理论体系不够完善，目前国内的空调节能极限较低，仅达到30%。经过近几年的不断探索，发现在空调机的运行中，利用系统进行变频调速，可以降低调速器的输出频率，从而达到对水泵转速的有效控制，从而达到节能、节约用电的目的。在我国，目前已有的关于智能自动控制的理论和体系还不完善，但已有了明确的研究方向和目标。

二、自动控制在暖通空调系统中的应用特点

目前各个行业对自动控制与制造的需求越来越大，相应的行业也越来越需要自动化的控制。目前，我国的空调系统的自动控制已取得了一定的研究成果，但仍需在科研方面进行进一步的探索与创新。暖通空调系统的自动控制发展主要分为几个阶段：上世纪80年代，中央空调的开关模式单一，仅通过单热继电器来实现对设备暖通空调系统的自动控制；至90年代初期，伴随工业技术的发展，PID控制器在自动化管理中的应用，使其进一步完善和完善；目前的研究阶段，随着智能化技术的发展，越来越多地采用了智能化、人性化、自动化的方式，我国已经逐步采用了新型的智能控制技术。

三、暖通空调系统中自动化原理的具体应用

暖通技术在理论上和实践上逐步成熟，在实际运用中也出现了许多分支，但其目的都是要通过智能化的技术来管理暖通空调，从而达到节能减排、保护环境的目的，从而达到节约能源、环境友好的目的，以进一步推动社会和经济的全面协调发展。

（一）模糊控制在暖通空调系统中的应用

暖通空调自动化系统中，模糊控制是指对室内的温度进行模糊的感知和预测，并对人体的温度进行模拟比较，以实现对整个系统的控制与管理。该控制器可以在实际应用中得到很好地完善的控制电路。以暖通空调系统为例，基于模糊控制技术的大型客运中心空调系统目前已经得到部分应用，其核心为PID调节技术。PID控制系统由于其工作原理比较简单，可以在故障发生时迅速进行维护，因此PID控制系统的使用范围更广。然而，该体系并不稳定，总体工作效率较低。模糊控制的鲁棒性较好，其应用领域广泛，并且无须建模。然而，由于模糊控制系统对温度的敏感程度较低，不能全面地检测到温度，而且还必须预先设定好控制参数。

（二）人工神经网络在暖通空调自控中的应用

该系统主要由以下几部分组成：首先，风机盘管热水系统。由于神经网络在温度上的优势，使得神经网络可以精确地预报出能耗，从而达到节约、减少污染、保护环境的目的；其次，暖通空调系统采用神经网络控制，可以有效地控制整个系统的工作状况和周围的环境状况，使整个装置得到更精确、更高效的控制，使装置的控制更加科学和合理，达到节能的目的[2]。

（三）遗传算法在暖通空调自控中的应用

美国从六十年代就已经将遗传算法应用到暖通系统当中，该算法是利用数学模型来建立一种基于空间搜索的随机搜索模型。在空调系统前期的设计中，逐步将遗传算法引入到PID系统中，经过实践证明，该方法比传统 PID方法更有实用价值。

（四）暖通空调常用的控制方式和自控方式的组合

在实际使用中，由于暖通空调系统存在着许多非线性、参数关系等问题，使得系统的自动控制系统较为复杂。因此，在实践中，越来越多的专家学者对它进行了深入的分析与研究，以不断地改进它的应用。该方法将常规 PID控制和模糊控制相结合，并在实际应用中得到了较好的效果。实验结果表明，该系统能较好地完成空调的控制和管理工作。从另一个角度来看，可以将传统的 PID控制和模糊控制相结合，以达到对空调器的高效控制，使空调器达到节能的目的[3]。

四、自动控制在暖通空调系统中的应用前景

随着社会、经济、科学技术的飞速发展，对暖通空调的需求不断提高，暖通空调系统的性能不断提高，但同时也增加了设计难度，涉及的模型、参数调节等问题。单纯依靠 PID控制系统无法满足设计的需求，必须开发出更为精确的控制系统，从而使神经网络和模糊控制理论能够更好地进行控制和管理。另外，在实际操作中，传统的暖通空调控制系统可以实现对空调的能量消耗，但同时也存在着大量的能量消耗、多变量的问题。目前的节能控制还有待于进一步的深入研究。

五、结束语

随着社会、经济、科学技术的进步，自动控制技术得到了极大的发展。目前的应用水平还可以得到进一步的提升，将智能技术与自动化技术相结合，可以使空调系统得到更精确的控制。所以，为了进一步改善暖通空调的工作性能，还需有关技术人员继续进行深入的研究。

参考文献

[1]阿孜古丽·阿布都。暖通空调工程节能技术的发展与应用[J].现代物业(中旬刊)，2020(07):16-17.DOI:10.16141/j.cnki.1671-8089.2020.07.008.

[2]刘金涛.自动控制在暖通空调系统中的发展与应用[J].山东工业技术，2019(10):157.DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.147.

[3]李忠昌.浅析暖通空调技术与施工监理[J].城市建设理论研究(电子版)，2018(19):150.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201819132.