空調自動控制指空氣調節（簡稱空調）的作用是在室外氣候條件和室內負荷變化的情況下使空間（如房屋建築、列車、飛機等）內的環境狀態參數保持期望的數值。空調自動控制就是通過對空氣狀態參數的自動檢測和調節，保持空調系統處於最優工作狀態並通過安全防護裝置，維護設備和建築物的安全。主要的環境狀態參數有溫度、濕度、清潔度、流速、壓力和成分等。
基本介紹
- 中文名：空調自動控制空調自動控制
- 外文名：Automatic control for air conditioning
- 簡稱：空調
- 環境狀態參數：溫度、濕度、清潔度
背景,原理,控制功能,組成,參考資料,
背景
空調分為工業空調和民用空調兩類。工業空調側重於滿足控制精度指標，所需調節的參數種類依生產工藝過程的要求而定。例如，積體電路生產中，重點為調節溫度和控制清潔度，以保證恆溫和淨化。在紡織工業中，重點為保證恆定的相對濕度。人工氣候室則要求溫度和濕度按預定的程式變化。民用空調側重於滿足人體舒適度要求。溫度是影響舒適度的主要參數。隨地區和季節的不同，舒適溫度的值也隨之不同。
空調設備的特點是功率大，運行時間長，使用範圍廣。空調的能量消耗在已開發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的一項主要指標。空調控制屬於過程控制（見過程控制系統）。大多數空調控制系統為反饋控制系統。隨著人類對空氣環境要求的日益提高，一門綜合研究和處理空調、採暖和通風的技術──人工氣候環境工程正在迅速發展。
空調設備的特點是功率大，運行時間長，使用範圍廣。空調的能量消耗在已開發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的一項主要指標。空調控制屬於過程控制（見過程控制系統）。大多數空調控制系統為反饋控制系統。隨著人類對空氣環境要求的日益提高，一門綜合研究和處理空調、採暖和通風的技術──人工氣候環境工程正在迅速發展。
70年代以來，由於微型計算機的普及，電子計算機開始用作空調控制的核心部件。直接數字控制技術得到廣泛套用。空調設備和控制系統一體化成為空調控制技術更新的重要方向。由多台計算機組成的分級分散式空調控制系統開始用於大型多功能建築物或建築群。80年代，隨著節能問題的日益突出，在滿足使用要求前提下，以冷量、熱量和電量消耗最少為目標的空調控制最佳化軟體的開發受到廣泛重視。
原理
空氣調節就是把經過一定處理之後的空氣，以一定方式送入室內，將室內空氣的溫度、濕度、流動速度和潔淨度等控制在一定範圍之內。空氣調節的形式很多，一般分為：集中式空調系統( 又稱中央空調) 、獨立式空調系統和混合式空調系統。其中，集中式空調系統具有節能、衛生、噪音小、使用方便等優點，目前已被廣泛採用。在集中式空調系統中，通常採用一部分迴風與新鮮空氣相混合，這樣既保證了室內空氣新，又利用了迴風的能量， 提高了設備運行的經濟性。系統一般含有進風、迴風、空氣過濾、空氣加濕處理、空氣輸送等部分。在正常的工作過程中，新風與迴風混合，經過濾器過濾後，混合空氣與盤管內的冷/ 熱水進行換熱。加濕器對混合空氣進行加濕處理，最後送風機將處理後的空氣送到各個房間內。
控制功能
對空調系統進行控制，其控制功能主要包括：
1、溫、濕度監視。即對新風、迴風和排風進行溫度和濕度監視，給系統溫、濕度的調節提供依據。
2、風閥的控制。即對新風閥門和迴風閥門進行開關量的控制或模擬量的調節。
3、冷/ 熱水閥門的調節。即根據測量溫度和設定溫度之間的溫差調節閥門的開度，使溫差保持在精度範圍內。
4、加濕閥的控制。即在空氣濕度低於設定的下限或者超過上限時，分別控制加濕閥的打開與關閉。
5、風機控制。即實現對風機的啟停控制或者變頻調速控制。
組成
較完善的空調控制系統由4個部分組成。
①空氣狀態參數的檢測 檢測系統由感測器、變送器和顯示器組成。感測器是檢測空氣狀態參數的主要環節。在空調控制系統中常用的感測器有溫度感測器、濕度感測器、壓力感測器等。感測器的慣性和精度對空調控制系統的精度影響較大。空調系統屬於分布參數系統。空調區內各處的空氣狀態參數表現為一個分布場，它取決於氣流組織和負荷分布等因素。空調控制系統只能保證感測器所處空間位置的空氣參數的控制精度。要使整個空調區內取得良好的空調效果，還必須合理地選定感測器的設定位置。
②空氣狀態參數的自動調節 自動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。空調控制中溫度和濕度自動調節系統（圖1）的各個組成部件的功能與溫度控制系統中的同類部件相同。調節器多採用位式調節器或PID調節器,有些情況下也採用分程、反饋加前饋、串接等調節方式。在這種常規調節系統中，兩個被調參數被分別控制，它們之間的耦合關係則被視為干擾，須在設計中加以考慮。圖2為典型的空調及其控制系統的組成。這種系統利用加熱器、冷卻器、加濕器等裝置並採用改變送風量、改變新風與迴風比例等方法，按預定控制規律對被調參數（溫度、濕度和壓力）實現自動調節。其中調節裝置可採用模擬量或數字式儀表，也可用數字計算機來代替（圖2中虛線框內的部分）。直接採用計算機來實現空調控制時，可使被調參數間實現解耦控制（見解耦控制問題），進而可實現適應控制（見適應控制系統）。
①空氣狀態參數的檢測 檢測系統由感測器、變送器和顯示器組成。感測器是檢測空氣狀態參數的主要環節。在空調控制系統中常用的感測器有溫度感測器、濕度感測器、壓力感測器等。感測器的慣性和精度對空調控制系統的精度影響較大。空調系統屬於分布參數系統。空調區內各處的空氣狀態參數表現為一個分布場，它取決於氣流組織和負荷分布等因素。空調控制系統只能保證感測器所處空間位置的空氣參數的控制精度。要使整個空調區內取得良好的空調效果，還必須合理地選定感測器的設定位置。
②空氣狀態參數的自動調節 自動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。空調控制中溫度和濕度自動調節系統（圖1）的各個組成部件的功能與溫度控制系統中的同類部件相同。調節器多採用位式調節器或PID調節器,有些情況下也採用分程、反饋加前饋、串接等調節方式。在這種常規調節系統中，兩個被調參數被分別控制，它們之間的耦合關係則被視為干擾，須在設計中加以考慮。圖2為典型的空調及其控制系統的組成。這種系統利用加熱器、冷卻器、加濕器等裝置並採用改變送風量、改變新風與迴風比例等方法，按預定控制規律對被調參數（溫度、濕度和壓力）實現自動調節。其中調節裝置可採用模擬量或數字式儀表，也可用數字計算機來代替（圖2中虛線框內的部分）。直接採用計算機來實現空調控制時，可使被調參數間實現解耦控制（見解耦控制問題），進而可實現適應控制（見適應控制系統）。
③空調工況的判斷及其自動切換 空調的最優工況（工作狀況）會隨建築物外部的氣候條件和內部的負荷狀況而漂移。通常可按季節負荷事先繪製出建築物空調的全年工況分區圖。在判斷工況時，由於量測精度的限制，工況分區內會出現邊界重疊現象。當工況自動切換時，要保證系統穩定，在邊界重疊區不出現“競爭”和振盪，轉換的時間間隔不能小於制冷機等設備所允許的最短啟、停時間。
④設備和建築物的安全防護 為保證空調系統安全運行，所有設備均設有專門的安全防護控制線路。例如只能在有風時才接通電加熱器。當建築物出現火情時，防護裝置會自動迅速切斷有關風路或整個空調系統，並啟動相應排煙風機。
④設備和建築物的安全防護 為保證空調系統安全運行，所有設備均設有專門的安全防護控制線路。例如只能在有風時才接通電加熱器。當建築物出現火情時，防護裝置會自動迅速切斷有關風路或整個空調系統，並啟動相應排煙風機。
參考資料
K.M.萊瑟曼著,張瑞武譯:《供熱與空調自動控制理論及套用》,清華大學出版社,北京,1985。 (K.M.Letherman,Automatic Control for Heating and Airconditioning, Principles and Applications,Pergamon Press, Oxford,1981.)
R.W.Haines,Control Systems for Heating and Air Conditioning,3rd ed., Van Nostrand Reinhold Co., New York,1983.
R.W.Haines,Control Systems for Heating and Air Conditioning,3rd ed., Van Nostrand Reinhold Co., New York,1983.
