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空調自動(dòng)化論文
[摘要]：實(shí)現空調系統調節的自動(dòng)化，不僅可以提高調節質(zhì)量、降低冷、熱量的損耗、同時(shí)還可以減輕勞動(dòng)強度、減少運動(dòng)人員、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)管理水平。實(shí)現空調系統的自動(dòng)化符合大多數人的要求，
[關(guān)鍵詞] ：空調 自動(dòng)控制系統 節能 溫度傳感器 濕度傳感器
空調的自動(dòng)控制系統即：某一特定空間內的空氣環(huán)境狀態(tài)參數達到期望值的控制系統。主要被調參數是溫度和濕度，還有清潔度、壓力和成分等�？照{設備耗能多，在滿(mǎn)足使用要求前提下，最大限度節能是多有空調控制系統的中心任務(wù)。主要節能優(yōu)化指標是鑒別空調系統先進(jìn)性的主要標志。
實(shí)現空調系統調節的自動(dòng)化，不僅可以提高調節質(zhì)量、降低冷、熱量的損耗、同時(shí)還可以減輕勞動(dòng)強度、減少運動(dòng)人員、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)管理水平。實(shí)現空調系統的自動(dòng)化符合大多數人的要求，是利國利民的舉措�？照{設備的特點(diǎn)是功率大，運行時(shí)間長(cháng)，使用范圍廣�？照{的能量消耗在發(fā)達國家的總能耗中占有相當大比重，節能是設計空調控制系統時(shí)的一項主要指標�？照{控制屬于過(guò)程控制。大多數空調控制系統為反饋控制系統。
1. 空調自動(dòng)控制系統的基本組成
自動(dòng)控制是根據調節參數（也叫被調量，如室溫、 相對濕度等 ） 的實(shí)際值與給定值 （如設計要求的室內基準參數 ） 的偏差 （偏差的產(chǎn)生是由于干擾所引起的 ） ， 用自動(dòng)控制系統來(lái)控制各參數的偏差值， 使之處于允許的波動(dòng)范圍內。
完善的空調控制系統由4個(gè)部分組成。
1.1空氣狀態(tài)參數的檢測
檢測系統由傳感器、變送器和顯示器組成。傳感器是檢測空氣狀態(tài)參數的主要環(huán)節。在空調控制系統中常用的傳感器有溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。傳感器的慣性和精度對空調控制系統的精度影響較大�？照{系統屬于分布參數系統�？照{區內各處的空氣狀態(tài)參數表現為一個(gè)分布場(chǎng)，它取決于氣流組織和負荷分布等因素�？照{控制系統只能保證傳感器所處空間位置的空氣參數的控制精度。要使整個(gè)空調區內取得良好的空調效果，還必須合理地選定傳感器的設置位置。
1.2空氣狀態(tài)參數的自動(dòng)調節
自動(dòng)調節是空調控制的核心部分。多數空調系統的被調參數為溫度和濕度�？照{控制中溫度和濕度自動(dòng)調節系統的各個(gè)組成部件的功能與溫度控制系統中的同類(lèi)部件相同。調節器多采用位式調節器或PID調節器，有些情況下也采用分程、反饋加前饋、串接等調節方式。在這種常規調節系統中，兩個(gè)被調參數被分別控制，它們之間的耦合關(guān)系則被視為干擾，須在設計中加以考慮。
1.3空調工況的判斷及其自動(dòng)切換
空調的最優(yōu)工況（工作狀況）會(huì )隨建筑物外部的氣候條件和內部的負荷狀況而漂移。通�？砂醇竟澵摵墒孪壤L制出建筑物空調的全年工況分區圖。在判斷工況時(shí)，由于量測精度的限制，工況分區內會(huì )出現邊界重疊現象。當工況自動(dòng)切換時(shí)，要保證系統穩定，在邊界重疊區不出現“競爭”和振蕩，轉換的時(shí)間間隔不能小于制冷機等設備所允許的最短啟、停時(shí)間。
1.4設備和建筑物的安全防護
為保證空調系統安全運行，所有設備均設有專(zhuān)門(mén)的安全防護控制線(xiàn)路。例如只能在有風(fēng)時(shí)才接通電加熱器。當建筑物出現火情時(shí)，防護裝置會(huì )自動(dòng)迅速切斷有關(guān)風(fēng)路或整個(gè)空調系統，并啟動(dòng)相應排煙風(fēng)機。
2. 空調自動(dòng)控制系統的品質(zhì)指標
在自動(dòng)控制系統中，當由于擾量破壞了調節對象的平衡時(shí)，經(jīng)調節作用使調節對象過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)。從一個(gè)舊的平衡狀態(tài)轉入一個(gè)新的平衡狀態(tài)所經(jīng)歷的過(guò)程， 叫做過(guò)渡過(guò)程。對自動(dòng)控制系統的基本要求是能在較短的時(shí)間內， 使調節參數達到新的平衡。此外， 還有以下調節質(zhì)量的指標：
2.1 靜差： 自動(dòng)調節系統消除擾量后， 從原來(lái)的平衡狀態(tài)過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)時(shí)，調節參數的新穩定值對原來(lái)給定值之偏差。
2.2 動(dòng)態(tài)偏差： 在過(guò)渡過(guò)程中， 調節參數對新的穩定值的最大偏差值。
2.3 調節時(shí)間： 自動(dòng)調節系統從原來(lái)的平衡狀態(tài)過(guò)渡到新的平衡狀態(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。
3.空調自動(dòng)控制中常用的傳感器
3.1溫度傳感器
溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量?jì)x表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類(lèi)。主要有熱電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、壓力式溫度傳感器、雙金屬片溫度傳感器以及電接點(diǎn)水銀溫度傳感器等。
熱電阻溫度傳感器 ： 是利用金屬或半導體材料的電阻隨其溫度變化的特性來(lái)測量溫度的， 又分為金屬熱電阻溫度傳感器和半導體熱敏電阻傳感器兩種。熱電偶溫度傳感器。 將兩種不同的導體（ 或半導體） 分別彎
成半環(huán)形， 并將其兩端連接起來(lái)， 當其兩端接點(diǎn)存在溫差時(shí)， 在這個(gè)環(huán)路中便產(chǎn)生了熱電勢， 利用這個(gè)原理制成的測溫元件稱(chēng)為熱電偶溫度傳感器。
壓力式溫度傳感器： 利用溫度變化時(shí)氣體、液體會(huì )產(chǎn)生膨脹、收縮的原理， 并將膨脹、收縮時(shí)發(fā)生的壓力變化傳送到受壓部件， 從而產(chǎn)生形變位移， 利用這個(gè)原理制成的測溫元件稱(chēng)為壓力式溫度傳感器。雙金屬片溫度計。 兩片熱膨脹系數不同的金屬薄片貼合在一體而構成雙金屬片。 由于溫度變化時(shí)兩種金屬的熱膨脹系數不同而使雙金屬片產(chǎn)生機械熱變形， 利用這個(gè)原理， 將溫度變化為位移來(lái)進(jìn)行溫度測量。
電接點(diǎn)水銀溫度傳感器： 它有可調和不可調兩種 ， 可調式比較常用。這種溫度傳感器的作用是通過(guò)其上部永久磁鐵調節帽，來(lái)調整參數的給定值。 當房間溫度升高時(shí)， 水銀溫包受熱， 水銀柱上升與金屬絲接觸從而形成通路； 當房間溫度降低時(shí)， 水銀柱下降與金屬絲斷開(kāi)， 通路隔斷。
3.2濕度傳感器
濕度傳感器主要有干濕球濕度傳感器、氯化鋰電阻濕度傳感、氯化鋰露點(diǎn)濕度傳感器及電容式濕度傳感器等。
干濕球濕度傳感器是利用干濕球溫差效應原理制成的測濕傳感器。 相對濕度越大， 干濕球溫差越��； 反之， 相對濕度越小，干濕球溫差越大。
氯化鋰電阻濕度傳感器： 氯化鋰的含濕量與所在空氣的相對濕度有關(guān)， 而含濕量的大小又影響本身的電阻。
氯化鋰露點(diǎn)濕度傳感器：它并不直接測量相對濕度， 而是測量與空氣露點(diǎn)溫度有一定函數關(guān)系的平衡溫度， 通過(guò)平衡溫度來(lái)計算露點(diǎn)溫度， 然后， 根據空氣干濕球溫度和露點(diǎn)溫度求出空氣的相對濕度。
電容式濕度傳感器：基本結構是一層非常薄的感濕聚合物電介質(zhì)薄膜， 夾在兩電極之間作為電介質(zhì)， 構成一平板電容器 。聚合物薄膜吸濕和放濕程度隨著(zhù)周?chē)諝庀鄬穸鹊淖兓兓?因而其電容量是周?chē)諝庀鄬穸鹊暮瘮担?利用這種原理制成了電容式濕度傳感器。
4.結語(yǔ)
70年代以來(lái)，由于微型計算機的普及，電子計算機開(kāi)始用作空調控制的核心部件。直接數字控制技術(shù)得到廣泛應用�？照{設備和控制系統一體化成為空調控制技術(shù)更新的重要方向。由多臺計算機組成的分級分布式空調控制系統開(kāi)始用于大型多功能建筑物或建筑群。80年代，隨著(zhù)節能問(wèn)題的日益突出，在滿(mǎn)足使用要求前提下，以冷量、熱量和電量消耗最少為目標的空調控制優(yōu)化軟件的開(kāi)發(fā)受到廣泛重視�？照{關(guān)乎人們日常最基本的生活，空調自動(dòng)控制的迅速發(fā)展是人們所期盼的，加快空調的改進(jìn)是利國利民的措施。
參考文獻：
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