暖通空调信息技术及其发展

暖通空调信息技术及其发展

暖通空调信息技术包括计算机软硬件、自动控制、人工智能、网络技术等方面，它们共同构成了暖通空调领域一个重要的发展方向，本文就这些技术本身及其发展作一个简要的回顾。从控制的角度看，空调从一开始就是对室内温湿度等参数的控制，使之达到设计要求。

以前，人们只能采用手动控制，随着电子技术的发展，人们开始在空调设备上采用自动控制，例如典型的PID控制。自1946年第一台电子计算机诞生以来，科学技术发生了一场深刻的革命，计算机不仅有惊人的运算速度和很高的计算精度，还具有记忆、判断等功能，随着计算机技术的不断发展和完善，它的可靠性不断提高，价格不断降低，从而在数据处理和工业控制方面得到了越来越广泛的应用，计算机技术用于空调系统控制已经取得了喜人的成绩。

与此同时，自动控制技术也在不断发展，出现了诸如自适应控制、最优化控制、模糊控制和神经网络控制等新的控制方法和技术，这些

控制方法已经或正在给空调技术的发展带来新的活力。七十年代以后，出现了大规模的集成电路、单片机和微型计算机，它与自动控制技术相结合，在空调技术实验室、空调设备生产车间、恒温恒湿空调房间及智能化大楼等空调领域得到了广泛的应用，并且大致经历了以下几个发展阶段：1）微机巡回检测数据处理系统

2）微机操作指导控制系统

3）微机直接数字控制系统（DDC，Direct Digital Control）

（4）微机监督控制系统（SCC，Supervisory Computer

Cntrol）

（5）微机分布式控制系统（集散控制系统），包括三个控制级别

DDC 级、SCC级禾口MIS 级(Ma nageme nt In formation System) ：

现在，空调产品及空调系统中都或多或地应用了计算机技术和自动控制技术。空调设备如果能加上计算机控制，那么它的可靠性和运行经济性就很明显，它的用户也就越多；现在，几乎所有的制冷机组都安装了计算机控制装置，以便根据负荷的变化调整冷量和水量，从而保证节能和最优化运行；计算机自动控制技术和变频技术相结合，在空调领域产生了不可忽视的影响，VAV系统和VRV系统就是在这种情况下取得飞速发展的；模糊控制家用空调器就是计算机技术和模糊控制技术相结合的产物，预计不久的将来，将出现神经网络控制空调器。

在中央空调系统中，要求根据室外气候条件的变化，调整空调房间的温湿度参数和空调设备的运行工况，因此，自动控制系统早就得到了应用，集散控制系统是一种很成功的中央空调控制系统，在现代建筑中，空调控制系统与安全保卫系统、自动办公系统、信息管理系统相结合，成为大楼智能化控制系统，这样的建筑也就称为智能化建筑，此即所谓的楼宇自动化

（BAS）。同时，计算机软件的发展，也使空调设计和制造领域的计算机辅助设计成为可能，目前，空调CAD 已经取得了很大的成就，空调设计专家系统已经用于空调系统的设计和决策，能耗分析软件、气流模拟CFD（计算流体力学）软件的应用使设计人员在大楼建成之前就能对空调系统的运行工况和能耗情况进行模拟，从而据此选择最优的设计方案。不难发现，空调技术的发展过程，也是一个控制不断加强、精确、深化的过程，随着计算机技术和自动控制技术的不断发展，空调控制也会发展得更加完善。我们处在信息时代，计算机网络和信息处理技术高速发展，日新月异，作为空调工作者，应该跟上时代的步伐，及时地充分利用计算机技术和自动控制技术，使空调技术的发展不断推向前进。

暖通空调信息技术

楼宇自动化系统（BAS）空调设备控制的发展经历了由手动到自动、由单体到系统的过程。在智能化大楼中，集成了各种带自控终端的空调部件，并由中央控制系统协调运行。为了节约能源，冷冻机

上必须装备完善的自动控制模块。由于冷水机组是空调系统的冷源，耗能的主要设备，而且，由于整个空调系统的冷负荷是随着室外气象条件和季节的变化而变化的，因此冷水机组的控制任务除了保证要求的冷量以外，还要使机组的冷量随空调负荷的变化而变化，保持机组在部分负荷运行时仍然具有较高的效率。在活塞式机组内部，往往通过各气缸的起停来改变制冷量。

离心式、螺杆式冷水机组采用变频调速技术已经能够实现制冷量的无级调节。对漠化锂吸收式制冷机组来说，需要具备完善的自控系统使各部分协调工作，并实现冷量的调节。就市场上销售的冷水机组来看，自控程度越高的产品越受到用户的欢迎，进口产品几乎全部采用计算机模块控制，并能实现参数的自动显示、记录和打印，操作人员可以修改控制参数和程序，机组本身也可以连接到主控计算机上，通过控制总线和通信协议成为整个智能化控制中心的一个终端。当

大楼的空调负荷改变时，系统中的各个部件，如风机、水泵、空调机组、风机盘管等设备在负荷也要发生相应的变化，因此这些设备也需要有较好的控制模块。

目前，由于采用变频调速，风机和水泵已经能够实现无级调节，当空调房间负荷改变时，相应的风机就能很好地配合，而不是象以前那样靠关小阀门增加管道阻力的方法来实现系统的平衡。目前，变风

量空调机组已被广泛采用，并且已经从简单的三级电动机控制发展到

了变频调速控制。带冷量控制的风机盘管也正在发展，这主要是为了适合个人控制空调的需要。空调系统既可以调节风量、水量，也可以调节风温、水温，即量调节和质调节可以相互配合。在许多时候，还采用台数调节。系统控制的设计必须由设计人员精心考虑。在一个控制系统中，各空调设备之间是相互关联，互动控制的，因此必须实现各设备之间的通讯，通讯协议成了设备之间信息交互的重要工具。

通常，在一个智能化大楼中，由同一个公司提供全套设备时，不会存在通讯问题，但是当制冷机组和空调机组采用不同公司的产品时，可能会出现互不接受信息的问题，从而不能实现正常的控制，主要原因是各公司都采用了自己的一套通讯协议，并且不和其它公司兼容。为了解决这个问题，一种新的通用的通讯协议BACnet应运而生。BAC net是一种用于楼宇自动控制网络数据通讯协议。它由美国供热、制冷及空调工程师协会（ASHRAE制定并颁布，是现行美国国家标准及欧共体预备标准。运用BAC net协议，可以使不同厂商生产的楼宇自动化控制产品在一个系统中合作使用。BACnet 可以使楼宇自控系统升级，把一些HVAC设备如冷冻机自带的控制器与不同厂商提供的控制系统一体化。通过BACn et还可以把原来一些独立的楼宇控制系统如火灾报警与遏制系统、HVAC控制系统、照明控制系统及安保系统一体化以提高系统的安全性、舒适性并减少运行和维护费用。

BACnet 技术为发展新型楼宇控制产品、处理楼宇状态信息提供了可能。例如故障检测和诊断系统及一种在高层建筑发生火灾时能安全使用的电梯等，都是新型楼宇控制产品。BACnet 还促进楼宇控制系统与电气设施之间互相联系，使实时电价及实时负荷管理等成为可能。

总之，在楼宇自动化系统中，由于采用先进的自动控制手段，不但提高了空调房间的控制精度，而且提高了系统运行的安全性，节省了能源。

模糊控制和变频调速空调设备对于空调器的常规控制方法，当室外气象参数和室内负荷变化较大时，这些方法的控制效果较差，主要表现为所控制的室内温湿度波动较大，使人有忽冷忽热的感觉，因而总体舒适感受