暖通空调系统中自动控制技术的应用

暖通空调系统中自动控制技术的应用

摘要：目前自动化控制系统的运用越来越广泛，已经在很多领域中实现了自动

化控制，其中暖通空调中自动化控制系统也得到迅速的推广，提高了暖通空调系

统使用性能。为了促进暖通空调系统的自动化发展，本文首先分析了自动控制系

统的应用现状，然后就自动控制理论的运用进行了分析，以供参考。

关键词：暖通空调；自动控制；系统；现状；发展

现阶段我国经济迅猛发展，城市化建设的推进使得人民的生活有了极大的提高，不仅能够为人们营造良好的生活环境，而且还可以提高人民的生活质量。然而，随着暖通空调系统在人们生活中的大量应用，造成了一定的环境问题和能源

消耗问题，尤其是空气污染等方面获得了社会关注。不论单位还是个人应用空调

造成的能源消耗基本占总建筑能耗的1/2，以中央空调为例，中央空调消耗的电

能基本占整栋建筑电能消耗的六成左右。空调的应用在带来极大的生活便利的同时，也造成了能耗和环境问题，因此需要深入研究空调使用过程中的节能工作，

促进国家社会与经济的可持续发展，建立环境友好型社会。

1暖通空调自动控制系统应用现状及特征

1.1应用现状分析

随着现代科技在各行各业中的发展，国内也在不断提高自主研发的比重，相

关领域的研究者开始对自动控制系统及理论和应用进行研究，逐渐将自动控制系

统与暖通空调系统进行结合，旨在节能减排，提高暖通空调系统的环保性。随着

社会各界对于节能减排这一理念的认同，国内大部分空调在进行设计和研究的时

候相关标准之一就是做到节能与环保，但是由于受到多方面因素的影响和制约，

相关理论体系还不够完善，使得国内的空调节能限度较低，最高只能达到30%。

近年来通过不断的研究发现，在空调运行阶段，借助系统来调节变频器，可以降

低输出频率的方式来实现对水泵转速的有效控制，进而控制能源消耗，减少电能

浪费的情况。这为当前暖通空调系统在节能减排目标上提供了一定的研究方向。

国内虽然一部分智能控制理论方面的体系和架构还不够完善，但是已经有了具体

的研究方向和研究目标。

1.2应用特征

当前各行各业都对自动化控制和生产有着一定的要求，因此相关领域对于自

动化控制提出了较高的要求。目前，国内空调自动化控制已经有了一定成果，但

是还需要深入在科研领域进行探索。在暖通空调系统中，自动化控制的应用涉及

如下三个阶段:1)20世纪80年代左右，所采用的中央空调控制系统仅有简单的一

个开关键，其借助热继电器或压力继电器进行管理，从而达到对设备进行自动控

制的目的。2)工业技术的不断发展带来的新变化，PID控制器在自动管理领域的

实际应用使得自动控制系统更加完善和健全，在PID的基础上来改造和完善控制

设备，有超过80%的空调控制系统采用了该控制系统和理念。3)当前研究阶段，

智能技术的发展使得空调系统也在逐渐追求智能控制和更高等级的自动化控制，

国内逐渐将新的智能控制系统应用于暖通空调系统。

2自动控制技术在暖通空调系统中的应用

自动控制技术的理论和实践逐渐完善，在应用过程中也有了不同的分支变化，但是最终都是为了实现通过智能技术对暖通空调系统的管理，切实落实节能减排、保护环境的要求，形成资源节约型、环境友好型社会，促进社会与经济的全面协

调可持续发展。

2.1在暖通空调自动系统中模糊控制的应用

在暖通自动控制系统中，模糊控制就是指对房间温度进行模糊感知和预测，

通过对人体温感的研究做到方针对比，从而完成整个系统的控制和管理。在模糊

控制暖通空调自动系统中，控制器能够实现较好的完整的运行回路，在运行实验

中也能够保障较好的稳定性。例如，大型客运站中央空调系统涉及到了三个控制

系统，他们均是在模糊控制的基础上建立起来的暖通空调控制系统，这种新型的

控制管理系统相比于传统的PID控制系统能够提供更好的节能管理，包括更稳定

的运行。事实上，PID控制系统的操作原理较为简单，一旦出现问题能够实现快

速的维修工作，PID控制系统也具有较为广泛的应用范围。但是这一系统运行不

算稳定，整体的运行效率也比较低。而基于模糊控制下的暖通空调管理系统性能

更好，具有适用范围广的特点，并且模糊控制系统并不需要建立被控对象的模型。但是模糊控制系统对环境的适应能力比较差，不能完全实现对温感的探测感知，

并且也需要对控制参数进行提前的设置。

2.2暖通空调自控系统中神经网络控制的应用

神经网络控制系统包括下述几个方面的内容:1)风机盘管热水系统。与传统的PID系统相比，神经网络控制系统具有更强的水温控制能力，这就意味着神经网

络控制系统能够对控制能源的消耗问题给予准确的预测，这样不仅可以达到节能

减排的目的，而且还可以实现对环境的保护。2)在暖通空调控制过程中，应用神

经网络控制系统可以实现对系统整体运行状态与周边环境条件进行有效控制，从

而实现对整个设备更精准有效的控制，在此技术上对于设备的控制也能够更加科

学合理，从而提供良好的节能效果。

2.3在暖通空调自控系统中基于遗传算法的运用

遗传算法并不是新兴的研究方向，事实上，早在20世纪60年代美国就开始

使用了遗传算法，其一般是通过对数学模型的分析和研究来构建一套借助空间搜

索来达到随机搜索的一种运行模式。在初期空调系统设计阶段，遗传算法就开始

被慢慢的引入到PID管理系统中，并且运行过程中，发现与传统的PID系统相比，遗传算法具有更高的应用价值，遗传算法不需要依赖数学模型，具有非常强的信

息搜索能力，与模糊控制进行结合能够实现对空调系统的变频控制，从而促进了

相关领域的技术发展，从其他思路实现了对能源的节约。

2.4暖通空调自控系统与常见控制方法的结合

在实际应用的过程中，暖通空调运行系统需要借助大量的非线性及参数关系，导致自动化控制操作系统比较复杂。基于这个原因，该领域的专业人士开始对其

进行了更加深入的分析和研究，不断提高其实际应用适应性。将传统的PID控制

系统与模糊控制系统进行有效的结合，通过应用测试来提高暖通空调自控系统的

运行效率。通过测试发现，融合后的系统可以更加精准的实现对空调的控制管理

工作。换一个思路，也能够实现传统PID控制与模糊控制系统的融合，从而完成

对空调管理系统的有效控制，更加灵活多变的实现空调设备的节能要求。

3自动控制在暖通空调控制系统中的应用展望

随着社会经济科技的迅速发展，人们对于暖通空调系统的要求更高，促使暖

通空调控制系统的功能越来越完善，也使得设计更加困难，涉及到的相关模型和

参数也会更加复杂。仅仅使用传统的PID系统已经不能完全实现设计要求，需要

研究控制更加精准的系统，这样一来神经网络控制与模糊控制理论系统可以达到

更高级的控制管理。除此之外，在运行过程中，传统暖通空调控制系统虽然能够

做到对空调耗能的控制，但是也伴随着能耗大和多变量等问题，此时可以借助神