空调控制器自动化测试

空调控制器自动化测试（精选十篇）

空调控制器自动化测试 篇1

在挂式空调器用控制板的生产过程当中, 控制板在下线之前一定要经过成功的在线测试 (ICT) 和功能测试 (FT) , 否则生产出来的就是不良的产品。在线测试主要是对控制板的R、L、C等元器件的电气数值进行量测, 以确定有无反插件、漏件、错插件等;功能测试则主要检测电脑板整体运行性能是否达标, 各部分模块工作是否正常等, 只有成功经过以上两步测试的控制板才算是合格的产品。

目前国内外相关厂家的在线测试已经做得相对成熟了, 软硬件配套设施先进且大多实现国产化, 其在线测试的自动化程度与国外相比估计已经相差无几。尽管如此, 功能测试的自动化进程却一直进展相当缓慢。虽然国内也有不少厂家在一直研究功能测试的自动化仪器, 并且也有少量产品已经投放市场, 但从目前的应用情况来看, 其实际应用效果似乎不尽人意, 远远达不到客户预期的大大提高生产效率的要求。这也就是为什么直到现在, 各加工厂只是在生产线上配备了自动在线测试仪而没有装配自动功能测试仪的原因。

正是出于此目的, 本文对一种挂式空调器用控制板自动功能测试仪的具体实现作一介绍。

计算机与测试仪的通信方式

计算机控制着仪器的自动测试全过程, 这一切都要有配套的计算机测试软件来实现, 本设备使用的相关配套测试软件采用VisualBasic语言开发, 可以用四画面同时显示四台仪器的测试情况。该软件可以实现对测试资料的统计、分类和查询等功能, 最终的测试结果可以导出为EXCEL格式文件。

计算机和每台测试仪之间采用标准RS-232全双工异步串行通信, 速率为9600b/s, 1位起始位, 1位停止位, 采用奇校验。通信协议采用如下格式:

头码+长度+功能+数据 (N个字节) +校验码字节。

为了充分的保证测试数据在计算机和测试仪之间正确的传输, 而不发生冲突, 在上位机软件和测试仪开始运行时, 首先采用上位机为主机测试仪为从机的主从模式, 此时上位机具有最高控制权, 让双方获得正确的握手信号, 以建立起通畅的通信链路, 为测试数据的正确传输做好准备。双方一旦握手成功, 便进入上位机为从机、测试仪为主机的另一种主从模式, 最高控制权转给下位机。在这种模式下, 测试仪将获得的测试数据通过串口上传微机, 由微机将数据保存并显示[5]。

当计算机和测试仪分别接收到对方的发送来的指令和数据后, 先求校验和。本协议规定接收和发送的数据包的最后一个字节为校验码字节, 该字节等于前面所有字节的异或和。具体计算方法如下:

头码字节^长度字节^功能字节^数据字节1……^数据字节N=校验码

信号检测和遥控模拟

电压检测

控制板输出的交流信号由于电压高, 绝对不能用仪器直接去量测, 所以为了保护仪器, 交流信号在进入仪器之前, 一定要进行光电隔离, 如图2所示。220V的交流电首先经过一个100k/3W的大电阻降压限流后, 再进入光藕, 这样光藕的另一端就会有一个幅度为5V, 频率为50HZ的脉冲输出, 此信号再进入量测的单片机, 通过程序对此脉冲计数, 即得此强电信号的存在与否, 从而也就测得了此电脑板该项输出功能是否完好的信息。

控制板上的5V和12 V电压信号也需要输出, 过程是直流电压信号经由三极管反相后, 直接进入单片机测试端如图3所示。直流电压信号由二极管D504进入, 由三极管反相后从电阻R504取出进入单片机测试引脚, 中间加三极管可防止干扰信号串入单片机, 增强了抗干扰能力。

脉冲检测

测量脉冲信号有两种方法, 一种是测量周期法, 另一种是测量频率法。周期法适合于测量低频信号, 频率法适于测量高频信号。

(1) 蜂鸣器鸣叫次数的检测

由于空调控制板输出的蜂鸣器鸣叫脉冲, 只在其鸣叫时才有输出, 又因为实际测试的是蜂鸣器的鸣叫次数, 而不是其鸣叫脉冲的周期或频率, 故无论采取以上哪种方法测试都不合适, 这里采取对蜂鸣器鸣叫脉冲进行纯计数的方法来获得其鸣叫次数。由示波器测量可知蜂鸣器鸣叫脉冲周期为0.25ms, 每鸣叫一次的时间长度为100ms, 鸣叫一次的计数100/0.25=400, 鸣叫两次或四次的时间间隔也为100ms。又知给空调控制板发送补偿指令后, 蜂鸣器才会有2次或4次的鸣叫, 故可以此时启动计数, 从而获得发送补偿指令后的计数值可能为800或1600左右, 据此确定蜂鸣器鸣叫次数。

(2) 步进电机驱动脉冲的检测

步进电机驱动脉冲是一组有特殊规律的脉冲。空调控制板上用的是4相步进电机, 采用8拍驱动方式 (A—AB—B—BC—C—CD—D—DA) , 其驱动信号如图4所示。每相在单位时间内出现的电平变化次数是相同的, 通过在单位时间内对各相电平变化次数计数值的比较, 据此可以检测步进电机短路、错相、缺相。

(3) 转速测量

求取空调控制板上PG电机的转速可以采用测脉冲周期的方法, 因为此电机最高转速一般不会高于2000r/min, 据此求得其转速的反馈脉冲最高频率等于33Hz×3约为100Hz左右 (PG电机每转一圈输出3个脉冲) , 如此低的脉冲采用测量周期法会比测量频率法产生的误差更小。

R为转速值, TPG为PG电机转一圈的时间, 200ms为定时器对PG电机转5圈进行计数的时间基数值, TCN为计数的个数。 (200ms×TCN) 即为PG电机转5圈所用的时间, 之所以先求取PG电机转5圈的时间是为了提高测量准确度, 防止每次测得的转速值偏差太大。

遥控模拟

现代空调控制板都具有遥控器功能, 这是必不可少的, 测试仪要测试空调控制板就必须给它发送模拟遥控器指令, 以让它执行开机、关机、制热、制冷等动作。各种遥控器指令实际上是一串串按照一定协议被编码的脉冲。一般这种协议是遥控器给空调控制板发送数据的专用协议。这种脉冲指令可由测试仪按照编程者的意愿依靠单片机里的定时器产生, 其产生的信号具有波形整洁、规则、无毛刺的优点, 非常适合模拟一些专用的低频通信信号。

当由单片机的定时器模拟遥控器所发送的信号时, 要求定时时间必须精确, 其产生的脉冲宽度和协议所要求的误差最好不要超过1ms, 否则会导致信号模拟失效, 从而让电脑板接收不到正确的遥控指令, 这种错误是非常隐秘且难以捕捉的, 有时侯开发者可能会怀疑自己的程序有问题, 寻觅半天, 却最终发现是由于自己的定时精度达不到设计的要求。

硬件实现

如图6所示, 模拟的遥控信号从与三极管Q2基极相连的电阻R8进入, 从Q2集电极输出, 再直接连接到空调控制板遥控接收端即可。在这里, 三极管Q2起到加强驱动能力的作用。

软件编程

测试仪按照遥控协议发送出来的数据, 本质上无非是一些用来表示二进制的0和1的周期恒定不变的脉冲信号。只不过这种信号具有人工预先约定好的固定的格式, 从而使其具有了传送二进制数据的能力。。

通信的双方一旦 (本遥控发送实质上是一种单工通信) 获知了通信协议的内容和二进制数据0和1的固定格式的波形表示方法, 即可通过软件编程实现双方的通信了。下面是一段按照以上格式的波形所写的如何产生二进制数据1的C代码, 该代码在51开发软件WAVE环境下编写:

结语

开发的功能自动测试议已经应用在了控制板的生产过程中, 提高了检测的效率, 并实现了不同功能缺陷的分类汇总, 为提高和改进控制板的产品质量提供了基础。

参考文献

[1]刘全周, 汪春华, 张宏伟.基于LabVIEW和PXI的汽车数字仪表测控系统[J].电子产品世界, 2008 (02) :114～116

[2]王典洪;殷星;刘成.分布式在线监测系统的设计与实现[J].微计算机信息.2007 (10) :128～130

[3]徐长军, 王峰, 张西华.双向可控硅的设计及应用[J].电子产品世界, 2008 (12) :33～35

[4]鲜飞.在线测试技术的现状和发展[J].电子测试, 2008 (09) :50～56

汽车自动空调控制系统的研究现状 篇2

汽车自动空调控制系统的控制原理

KIMI KANG（南京农业大学工学院，车辆工程）

摘要：由于电子技术的发展，现代汽车空调已经由计算机控制。完善的汽车计算机控制的空调系统不仅可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风量和风向等进行自动调节，给乘客提供一个良好的乘车环境，保证在各种外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中，而且还能进行故障检测。

关键词：汽车空调；自动空调；电子控制

0引言

电子技术的快速发展使得汽车的控制系统更加智能化。自动空调在汽车上的应用就是一个简单的例子。自动空调同手动空调一样，也是由五大系统组成。其中制冷系统、取暖系统、通风系统、空气净化系统与手动空调基本相同，它们的差异就在于控制系统。此论文主要讲述电控自动空调的控制系统，尤其是电控自动空调，对其他四种系统并未详细叙述。电控自动空调控制的内容主要有温度控制、风量控制、出风口控制、吸入口控制、压缩机控制和自诊断功能。这些控制是从改变各风门位置（内外循环风门、空气混合风门、出风口风门）、热水阀开度、风机转速、压缩机状况来实现。电控自动空调操作简便，控制精细，舒适节能。采用CAN总线控制是汽车自动空调发展的趋势。

1自动空调的组成

汽车自动空调系统由制冷系统，取暖系统、通风（配气）系统、自动控制系统、空气净化系统五部分组成。1）制冷系统

制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等元件组成。制冷方式采用蒸气压缩式，利用制冷剂蒸发时吸收的热量来实现车内温度的降低。作为冷源的蒸发器，其温度低于空气的露点温度（空气中的水蒸气变为露珠时候的温度），因此，制冷系统还具有除湿和空气净化作用，使车内空气变得凉爽。2）取暖系统

取暖系统多采用冷却液加热式，将发动机出水口的冷却液通入暖风水箱，用鼓风机将水箱周围的热空气吹入车内。暖风还可以对前挡风玻璃进行除霜和除雾。3）通风系统

通风系统是能吸入新鲜空气，将冷风、暖风、新鲜空气进行混合，并把混合气分配到车厢不同位置的装置。主要有送风道、风门等部件。目前采用最多的通风系统是全空调方式，即把车外空气和车内空气经风门调节后，通过蒸发器冷却除湿，部分进入加热器，出来的冷、暖风再混合，然后按照要求送入车内。

汽车自动空调系统控制原理

4）自动控制系统

自动控制系统一方面对制冷和加热的温度进行控制，另一方面，对车内空气的温度、风量和流向进行测量控制。由传感器、控制中枢、执行器三部分组成。其中传感器包括温度选择器、日照强度传感器、风门位置传感器等。控制中枢有电子放大器、电桥比较计算器、ECU三种。电磁阀、真空转换器、真空驱动器、伺服电机等属于执行部件。5）空气净化系统一般由空气过滤器、电子集尘器、阴离子发生器等组成，对流入车内的空气过滤、净化，不断排出车内的污浊气体。在普通轿车中空气净化的任务由蒸发器完成。

2电控自动空调控制原理

电控自动空调的控制功能包括温度控制、鼓风机转速控制、进气控制、气流方式控制和压缩机控制。电控自动空调的控制逻辑框图如图1所示。

图1电控自动空调的控制逻辑框

1）计算所需送风温度

空调ECU根据驾驶员设定温度及车内温度、车外环境温度、光照传感器输送数据等传感器输送的数据，按下式计算所需送风温度TAO：

TAOaTSbTRcTAdTBe（1）

式中：TAO——所需送风温度；

TS——驾驶员设定温度； TR——车内温度； TA——车外温度；

汽车自动空调系统控制原理

TB——光照传感器输送数据； a、b、c、d、e——系数。

空调ECU根据TAO值，向伺服电机等执行元件发出控制信号，实现各种控制功能。但是当驾驶员将温度设置在最冷或最热时，空调ECU将用固定值取代上述计算值进行控制，以加快响应速度。2）车内温度控制

空调ECU根据计算出的送风温度及蒸发器温度信号，确定是否向空气混合伺服电动机通电，控制空气混合风门的位置，实现车内温度控制。空调ECU根据下式计算空气混合挡风板开度值SW：

SWTAOf(TEg)100%（2）

h(TEg)式中：TE——蒸发器温度；f、g、h——系数。

当SW值近似为零时，表示TAO与TE接近，空调ECU即截止输入空气混合伺服电机的控制电流，空气混合挡风板居于原位置。若SW值小于零，表示TAO小于TE，空调ECU控制空气混合挡风板向冷的方向转动，降低出风温度。与此同时，电机内的电位计将挡风板的转动位置信息反馈给，当温度降低使SW近似为零时，ECU切断电流，伺服电机停止转动。若SW大于零，表示TAO大于TE，于是空调ECU控制空气混合挡风板向热的方向转动，提高出风温度，直至SW重新接近于零。

3）风机转速控制

AUTO开关位于暖风装置控制板上，按下AUTO开关，空调ECU根据送风温度TAO值与鼓风机转速之间的关系如图2所示。

图2 TAO值与鼓风机转速之间的关系

4）进风方式控制

当按下进风方式键时，空调ECU控制进风控制伺服电动机转动，将进风风门固定在“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”位置上。当按下“AUTO”键时，-3-

汽车自动空调系统控制原理

空调ECU根据计算值，在上述两种方式之间交替自动改变进风方式。5）送风方式控制

当按下送风方式控制键时，空调ECU控制送风方式伺服电机动作，将送风方式固定在相应状态上。当进行自动控制时，空调ECU根据求得的TAO值，自动调节送风方式。当TAO值非常小时，最冷控制挡风板完全开启，增加送风风力（图3）。

图3 送风方式与送风温度关系曲线

6）压缩机控制

同时按下空调“A/C”键和“鼓风机”键，或按下“自动控制”键，空调ECU使电磁离合器接合，压缩机开始工作。压缩机控制电路如图12-5所示，空调ECU的MGC端首先向发动机ECU发出压缩机工作信号，发动机ECU的A/C MG端随即搭铁，使磁吸继电器吸合，电流流入磁吸，使压缩机运转。与此同时，电流也加到空调ECU的A/C一端，向空调ECU反馈磁吸工作信号。

进行自动控制时，若环境温度或蒸发器温度降到一定值以下，空调ECU将控制压缩机间歇工作，即磁吸交替导通与断开，以节省能源。

空调装置工作时，空调ECU同时从发动机点火器及压缩机转速传感器采集发动机转速与压缩机转速信号，并进行比较。若两种转速信号的偏差率连续 3s 超过80％，ECU则判定压缩机锁死，同时与电磁离合器脱开，防止空调装置进一步损坏；并使操纵面板上的A/C指示灯闪烁，以提示驾驶员。

汽车自动空调系统控制原理

7）故障自诊断功能

当空调ECU检测到某些传感器或执行元件控制电路故障时，其故障自诊断系统将故障以代码的形式存储起来，检修时只要按下操纵面板上的指定键，即可读取故障代码。

图4压缩机控制电路

3自动空调技术发展

目前电控自动空调的控制逐渐趋于成熟化，但关键的信号处理仍存在很大的提高空间，需要进一步的加快控制的效率，第一时间感知环境，以更快的速度去调节车内空间温度，来进一步加强汽车的舒适性。在 CAN 总线技术基础上构建了基于 CAN 总线的汽车空调控制系统，并制定了空调系统的CAN 通讯协议，最后引入 PID 控制算法完成了汽车空调系统的自动控制。将汽车空调控制系统CAN 网络化，使得分散在不同位置的空调系统各节点可以共享信息，更好的配合。基于 CAN 总线的汽车空调控制系统的开发不仅提高了汽车空调的舒适性，而且还使得汽车空调能与其它车载CAN 网络进行互连，从而加速了车身一体化的进程。

参考文献

空调自动化系统的控制技术研究 篇3

摘要：随着社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活和工作过程中的温度、湿度等方面要求也越来越高，为了满足人们日益增长的物质文化需求，研究人员对空调的自动化系统的控制技术的研究也在不断进步。在对空调自动化的控制技术研究领域，格力空调一直处于行业领先地位。因而，笔者从自身的工作经历出发，简单介绍了空调自动化系统控制的基本内容、自动化控制的特点以及中央空调自动化控制系统的主要性能和指标。

关键词：空调；自动化系统；控制

由于人类的活动对环境的破坏日益严重，低碳排放已经成为各个领域都追求的目标空调的节能和智能化发展已经成为空调行业的重大研究课题，同时我国每年空调的销量也在不断增加。因而为了更好的发展我国的空调行业，有关的研究人员就要对空调的自动化控制技术有更深的认识和理解。

1、空调自动化系统控制的基本内容

空调的自动化系统控制的主要内容有以下几方面：第一方面，对空气中的温度的控制；第二方面，对空气中的湿度的控制；第三方面，对空气的气流速度的调节；第四方面，对空气中的含氧浓度以及空气清洁度的调节；第五方面，对空气压力的调节。

1.1对空气中的温度的控制

空调的自动化控制中最基本同时也是最主要的功能就是对空气中的温度进行控制。根据人类的生理需求和生活习惯，使用空调建立一个最适合人们生活的温度环境是空调最基本的功能。

1.2对空气中的湿度的控制

目前空调应用在社会生活的各个领域，而不论是生活还是生产，都对空气中的湿度有一定的要求，空气中的湿度过高或者过低都会使人们感到不适。并且，不同的季节人们对于空气湿度的要求也不尽相同。对于某些特殊产品的生产车间或者实验室等特殊场合，对空气湿度的要求更为严格。因而，使用空调的湿度调节功能实现对空气中湿度的调节和控制是建立一个合适的环境所必不可少的。

1.3对空气的气流速度的调节

空气中的气流速度对于人们的生活同样有一定的影响。经过研究表明，在低速流动的空气中生活比静止的空气环境中更加舒适，而处于变流速的空气中比恒流速的空气中给人的舒适感更高。通常在对空气中的气流速度进行监控时是以距离地面大约1.2米左右的距离作为空气流速的监控标准。而对于空调系统来说，当空调进行制冷时，风速应以保持在每秒0.3米而当空调进行制热时风速应保持在0.5米每秒。

1.4对空气中的含氧浓度以及空气清洁度的调节

随着空气质量的日愈下降，人们由于空气的洁净度不够导致呼吸道疾病发生的频率在逐渐增加。因而，高智能的空调系统在给人们创造一个更加舒适的温度环境的同时也要给人们创造一个空气质量更好的环境。空气中的含氧量过低时会使人们感到不适，长时间在含氧量较低的环境下工作对于人体的健康十分不利。空调系统的新风量调节可以使空气保持在流通的状态。同时，空调系统中通过对室内空气的交换可以使室内的悬浮颗粒和污染物进入空调系统，之后通过空调系统内部的过滤和空气净化来保证空气的洁净度。

1.5对空气压力的调节

对于某些超洁净要求的空调空间来说，为了保证室内的空气洁净和有毒有害气体不被泄露，就要对室内的空气压力进行控制和调节。

2、空调自动化控制的特点

空调自动化控制系统的主要应用场所是工厂、商城等场所。通过对这些场所空调使用情况的回访和研究，空调自动化控制的特点主要有几下几点：第一点，容易受到外界环境的干扰；第二点，调节空气品质以及温度湿度；第三点，多工况运行以及转换控制。

2.1容易受到外界环境的干扰

在实际的使用过程中，空调系统在全年或全天的运行过程中很容易受到外部环境的影响。无论是外界的气候条件还是空调房间内部其他设备的使用情况，甚至是室内人员数量的变化都会干扰空调系统的运行情况。

2.2调节空气品质以及温度湿度

空调自动化系统的任务就是克服被控对象所处环境中的各种不良因素的影响和干扰，保证房间的空气品质。被控对象的不同，干扰因素和干扰作用也是不一样的，并且被控量和时间的变化过程也不尽相同。然而，温度和湿度的控制效果不仅仅取决于空调的自动化系统，更是取决于空调系统的合理性和空调对象的特点。

2.3多工况运行以及转换控制

所谓工况指的是空调系统的某些运行方式。由于空调系统运行所处的环境并不是一成不变的，因而空调系统也要按照一定的运行方式进行调节。空调的自动化系统多工况运行以及转换控制的特点使得空调系统更好的适应生产生活的需求。

3、工厂空调自动化控制系统的主要性能指标和功能

对于空调自动化系统监控的主要性能指标和功能有以下几方面：第一方面，监控计算机系统；第二方面，对空调机组和新风机组的控制；第三方面，制冷系统的自动监测和控制。

3.1监控计算机系统

监控计算机系统的主要方式是动态图，通过动态图对整个系统中的设备使用情况以及现场的其他因素进行监测，从而保证有关数据及时被记录，同时使空调系统和其他设备实现有效的配合。

3.2对空调机组和新风机组的控制

对空调机组和新风机组的控制过程主要包括以下几方面：第一方面，对新风机组以及空调机组进行实时控制，保证空调机组可以按照时间程序进行自动的开始和自动的结束；第二方面，对温度进行控制。通过对回风或者送风温度与设定温度的比较，按照一定的比例和规律输出控制信号，从而保证风管内的风压保证温度控制在设定的范围内；第三方面，工作模式的自动转换。由于四季的外部环境的不同，因而空调机组和新风机组的工作也要随着四季的变化而转换。实现工作模式的自动转换可以保证工作有序的进行；第四方面，监视运行状态。对空调机组和新风机组的控制的重要环节就是监视，监视风机的运行情况，运行时间以及空调在运行过程中出现的故障情况，从而实现即时报警，保证空调机组可以有效的工作。

3.3制冷系统的自动监测和控制

空调机组的制冷站中有制冷机、冷却水、补水箱等辅助设备，在制冷的过程中，冷水机组生成的冷却水会通过分水器传输到空调的新风机组、风机盘管等设备当中，为其提供冷冻水，经过冷冻水和末端设备之间的热交换，使冷水升温，之后，升温水返回集水器。空调的制冷过程就是水的冷却和传输过程，冷冻水的循环过程是空调工作的主要过程，同时也是容易出现故障的过程。因而，通过对冷却水供回水的温度、压力、流量等方面的控制和监测，保证制冷系统可以连续工作，同时也可以满足空调的末端设备对于冷源的需要。通过对制冷系统的自动监测和控制还可以最大限度的实现节能减排。

4、结语

對于空调自动化系统的控制技术的研究对于空调行业的发展有着至关重要的作用。通过对空调自动化系统控制技术的研究从而保证空调室内的各种参数都能够满足生产和生活的要求，实现对空气的降温或者加压等方面的处理。在社会不断发展，环境不断变化的当今社会，为了更好的满足人们的生产、生活要求，空调自动化系统控制技术的研究人员要不断提高自身的技术水平，完善自身的素质，努力探索，开拓创新，从而为人们的生活提供更加舒适的环境，给工业生产和社会其他行业提供更好的服务。

参考文献：

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[2]王娟娟.中央空调系统的节能控制[J].现代建筑电气，2014，1（1）32-33.

[3]缪小平.彭福胜.江丰.王戎.吕芳.空调自动化系统集成方法[J].暖通空调，2012，9（6）43-44.

空调控制器自动化测试 篇4

国家游泳中心赛时建筑面积约8×104m2,标准座椅1.7万个,其中临时座椅约1.1万个。水立方是一个177 m×177 m,高31 m的建筑,外形呈方形。场馆分为奥林匹克比赛大厅、热身池大厅和嬉水大厅,之间用泡泡墙作为线性空间的分隔。比赛大厅包括了观众坐席、游泳池、跳水池以及各类附属用房,是奥运会期间主要使用空间。水立方设计中,墙体和屋顶为新型多面体钢架结构,钢结构钢架内外覆盖ETFE膜充气枕,总面积达10万m2。2008年北京奥运会结束后,水立方将成为多功能的大型水上运动中心,举办国际国内大型水上比赛,为公众提供水上娱乐、休闲、健身运动和多种休闲活动,而且将成为奥林匹克运动留下的宝贵遗产和北京城市建设的新景观,国家游泳中心室内图景如图1所示。

2 国家游泳中心空调系统简述

水立方比赛大厅为大空间、层高较高,在赛时容纳人数多达1.7万人左右,而比赛区域和座椅区域要求的温、湿度参数不一样,空调的设计难度高;嬉水大厅不仅体积大、且层高较高,池水水体和水面面积也最大,它的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)外围护结构面积也是最大的,空调的设计难度同样很高。为保证奥运赛时运动员在出水后和入水前的舒适性,按国际游泳池设计标准规定,池厅空气温度应比池水温度高1～2℃,相对湿度一般为50%～70%,风速控制在0.2 m/s左右。而同处一个大空间的坐席区观众在此环境下就会感觉闷热难受。游泳馆还存在湿度大和冬季围护结构容易结露的老难题,处理不好可能会影响运动员成绩。

水立方设计团队借鉴世界先进设计理念,采用了包括计算流体力学(CFD)在内的仿真手段进行了空调工程设计,如图2所示。水立方空调工程采取分区空调的原则,对坐席区域采取提供局部舒适微环境的方法,竞赛厅坐席送风温度场模拟如图3所示。

1)比赛大厅是由4台显热回收型空调机组负担,池厅送风是从东西两端泡泡墙下由喷口及条缝百叶风口完成;观众区送风由固定座椅区观众入口门头的旋流风口和喷口送出,回风的25%由池岸、75%由南北池岸的回风柱实现。屋顶设置排风机进行排风,在屋顶还设置了自然排风口,在过渡季节和非运营期间,8个自然通风口可使馆内外空气流通,将建筑空间中的热量散发出去,实现节能运行。

2)观众座椅送风为观众提供舒适的微环境,固定座椅观众区由座椅下保温静压箱经座椅后侧的旋流风口送风,并由位于座椅东西两端楼梯竖井的百叶实现回风。临时座椅观众区下部区域采用全新风系统,由送风管道经座椅下侧的旋流风口送风,上部区域采用处理过的全新风,与座椅下吊装的回风机的部分回风混合后,经座椅下侧的旋流风口送风,屋顶排风机排风。

3)热身池厅位于比赛大厅西侧,2层通高,由两台显热回收型空调机组负担。西侧半空活页条缝散流器风口送风,东侧北管井及南侧百叶实现回风,利用空调机组排风机排风。

4)赛后建造的嬉水池大厅为大众休闲娱乐场所,位于比赛大厅南侧,赛时作为展区。为兼顾赛时赛后功能,空调送风管道沿泡泡墙下布置,喷口送风,回风百叶设置在池厅内的两个核心筒立柱的半高空位置,屋顶排风。

5)防结露:由于游泳馆长期处于高温、高湿的环境下,防结露一直是室内泳池设计的一个重大课题。冬季室内外温差很大,更容易产生结露。水立方膜结构采用了传热系数远远小于高级玻璃幕墙的ETFE膜材,这为泳池防结露提供了有利条件。为了确保不出现结露现象,屋顶下部紧贴处还安装有防结露加热送风系统。夜间及非运营期间,采用池水覆盖等简单实用的手段,确保不出现结露现象。

6)空腔通风:膜结构有着较好的太阳光透性,夏季或太阳辐射较强的过渡季节,在两个膜层间很容易形成温室效应,导致空腔内温度很高,利用空腔通风可以减少夏季高峰时段的热量。空腔通风利用屋顶排烟风机,进风口位于泡泡墙下,每个进风口装铅丝网及电动密闭风阀。

冬季将空腔封闭以保持热量,光线可以照射进来。

3 建筑设备监控系统

国家游泳中心设置建筑设备监控系统对空调设备和其他机电设备进行监控。除实现对空调通风系统监控外,还需要对给排水、冷热源、公共照明、电梯、充气泵、电伴热、变配电、池水处理和发电机等系统进行监控。

建筑设备监控系统采用集散式网络结构,由管理层网络与监控层网络组成,并通过各种网络接口与第三方设备独立的监控子系统集成,能够完成多种控制及管理功能。中央监控室位于地下2层,作为建筑设备监控主控室。中央管理站或操作站的图形化界面提供对所有设备进行操作、管理和警报等功能,通过计算机图型化的用户界面,实时向管理者集中报告各种运行状态和运行参数。

通过分布在现场的直接数字控制器,对设备进行有效和分散地控制,可独立运行。控制器间的网络通讯采用对等型通讯,万一网络中断连接,将自动进行操作,同时仍然可以与网络正在运行的部分关联控制器交换数据。建筑设备监控系统总监控点数为2931点,其中DI点1776点;DO点720点;AI点331点;AO点104点。

3.1 空调系统自动控制

空调系统自动控制按受控对象类型可以分为对空调机组的控制、对新风机组控制和对送排风机的控制。其中,空调机组的控制类型又可分为比赛大厅、固定看台、热身池及训练池大厅、休闲池厅、屋顶防结露、多功能厅和泡泡吧等不同类型。

3.1.1 比赛大厅空调机组的控制

1)比赛大厅(含竞赛池和跳水池观众席):控制模式分夏季、冬季和过渡季,每个季节又分赛时和非赛时,赛时又分观众满、部分观众和无观众。(1)竞赛池+约3/5西侧固定坐席:竞赛池空调机组对应参数见表1。(2)跳水池+约2/5东侧固定座席:跳水池空调机组对应参数见表2。

2)空调机组K1-4-1～4为显热回收型,内设回风电动调节阀,新风排风管路设电动风量调节阀,根据不同季节设定调节新回风比,回水管路设电动双通调节阀,根据池岸及池边至空调机组的回风管的回风温度调节水流量。池厅空调送风从东西两端泡泡墙下,由喷口及活页条缝散流器风口送风,由池岸及南北回风柱回风。在需快速空调及需要辅助防结露运行时,回风阀门全开,关闭新风阀,循环运行,工作人员根据室内情况,决定机组的启停,如图4。

3)风门控制:系统能根据室外空气的焓值来调节新(排)风门和回风门的开度,从而调节新风和回风量的比值,实现全年工况的节能运行。新风门系统能根据室外温/湿度的大小,调节风门开度。

4)工况优化控制:通过软件进行时间的累计计量,对空调机组进行工况优化控制,设置手动/自动控制。

5)回风温/湿度控制:在回风管道设置温/湿度控制器,对空调机组的回风温/湿度进行监测。比赛大厅空调机组配冷热水及再热电动调节水阀和电动执行器,以达到控制回风温/湿度的目的。

6)滤网压差报警:每台空调机组的过滤网处均设有压差开关,由此来测定过滤网是否淤塞,此信号通过直接数字控制器(DDC)反映在中央控制器中,在中控室工作站提示并打印,通知维护人员进行清理。

7)送风机和回风机的监测:通过风机压差开关监测送风机和回风机的运行状态,监测送风机和回风机的手动/自动状态和故障报警,将运行状态和当前风机应该处于的状态进行比较,以判断风机是否运行正常,当风机发生故障时,发送报警信号。

8)风机启停控制:每台风机都有自己的启停时间表,时间表可以在中央管理计算机上生成和设置。启停风机时,实现风机、风门和调节阀的联动。风机停止时,关闭新风和回风风门,强制调节阀至关闭位置。(1)夏季比赛时,空调机组以最小新风比运行,坐席有观众时送风,当观众不多时可按空调系统分布位置集中售票,减少空调机组的开启台数。夏季无比赛时,空调机组以全新风方式运行,当室内闷热时,开启空调机组间歇制冷,此时只控制室内温度,空调机组以最小新风比运行。(2)过渡季比赛时,空调机组根据室外焓值调节新回风比,坐席送风方式与夏季相同。过渡季无比赛时,以全新风方式运行,当室内闷热时,开启空调机组间歇制冷,此时只控制室内含湿量。(3)冬季比赛时,空调机组根据室外含湿量以合适新回风比运行,座坐席送风方式与夏季相同。冬季无比赛时,空调机组部分开启,此时只控制室内温度。

9)室外温/湿度监测:系统能够自动记录室外空气的相对湿度及温度,可以用曲线图或表格的形式显示或打印。系统能够支持管理员查询记录,有最小开度限制,以满足卫生要求。

10)再热盘管上电动调节阀控制:(1)夏季:室内温度T和湿度H同时控制冷盘管阀(以下简称V1)和再热盘管阀(以下简称V2)。如果温湿度都高于设定值,则开大V1,关小V2;若湿度高于设定值而温度低于设定值,则V1和V2均开大;若温度高于设定值而湿度低于设定值,则开大V1,关闭V2,很明显,这时室内湿度偏小;温和湿度均低于设定值时,则关小V1,直至V1全关后仍低于设定值时,打开V2阀调再热量。(2)冬季:由于室内湿负荷较大,可不再考虑加湿问题,这时室温T直接控制热盘管V1,当V1阀全开而温度仍然过低时,开V2阀调再热。

3.1.2 固定看台空调机组的控制

1)空调机组为K5-4-1～4,采用座椅后侧送风,为固定坐席观众提供区域空调服务。设新风预热段和再热段,新风、回风和排风管路设电动调节阀,根据不同季节设定调节新回风比。回水管路设电动双通调节阀,根据回风温度调节水流量。永久坐席送风由座椅下保温静压箱经座椅后侧的旋流风口送风,回风由位于座椅东西两端楼梯竖井的回风百叶回风。在需快速空调及比赛大厅辅助加热时,回风阀门全开,关闭新风阀,循环运行,工作人员根据室内情况决定机组的启停。设置防冻报警开关,对盘管进行保护。新风预热开关阀门随冷热盘管两通阀启闭动作,如图5。

2)风门控制、回风温/湿度控制、滤网压差报警、送风机和回风机的监测、风机启停控制、再热盘管上电动调节阀控制与3.1.1节比赛大厅空调机组的控制相同。

3)工况优化控制:对空调机组进行工况优化控制,设置手动。

3.1.3 热身池及训练池大厅空调机组的控制

训练池空调机组控制模式分夏季、冬季和过渡季,其中夏季又分赛时和非赛时。空调机组对应参数见表3。热身池厅的空调送风由西侧半空活页条缝散流器风口送风,回风由东侧北管井及南侧百叶回风。利用空调机组排风机排风。空调机组K2-2-1～2为显热回收型,设再热段,新风、回风和排风管路设电动调节阀,根据不同季节设定调节新回风比。回水管路设电动双通调节阀,根据回风测点温度调节水流量。在需快速空调工况及夜间防结露时,回风阀门全开,关闭新风阀,循环运行,工作人员根据室内情况决定机组的启停,如图6。

1)风门控制、回风温/湿度控制、滤网压差报警、送风机和回风机的监测、风机启停控制、再热盘管上电动调节阀控制与3.1.1节比赛大厅空调机组的控制相同。

2)工况优化控制:设置手动。

3.1.4 休闲池厅空调机组的控制

休闲池厅空调机组控制模式分夏季、冬季和过渡季,其中夏季又分平时和闷热时。空调机组对应参数见表4。赛后休闲大厅的空调从泡泡墙下由喷口及活页条缝散流器风口送风,回风由立柱半高空的回风口回风到空调机组实现。空调机组为显热回收型K3-4-1～4,内设回风电动调节阀,新风、回风、排风管路设电动调节阀,根据不同季节设定调节新回风比。在需快速空调工况及夜间防结露时开启回风阀门,关小新风阀,循环运行,工作人员根据室内情况决定机组的启停,如图7。

1)风门控制、工况优化控制、滤网压差报警、送风机和回风机的监测同第3.1.1节。

2)回风温/湿度控制:必须配冷热水电动调节水阀和电动执行器。

3)风机启停控制:(1)夏季时空调机组以全新风运行,当室内闷热时,开启空调机组间歇制冷,此时只控制室内温度。空调机组以最小新风比运行。(2)过渡季时同3.1.1节比赛大厅空调机组的控制。(3)冬季时,空调机组以合适新回风比运行,此时只控制室内温度。当布置在屋顶内表面的测点温度的最不利温度比室内露点温度高2℃时,开启屋顶防结露空调柜;当内表面的测点温度比室内露点温度高3℃时停机;当最不利温度继续下降了1℃时,再开启B2空调机组,以喷口上送方式和全新风运行。

3.1.5 屋顶防结露空调机组的控制

屋顶防结露机组为K-WD-1～4,回水管上装电磁阀与风机联动。温度测点分4个区域对应4台机组。东立面ETFE防结露利用空调机组K1-4-3上喷口,西立面ETFE防结露利用空调机组K1-4-2上喷口,如图8。

1)室内参数设计:(1)赛后室内温度为29℃和湿度为70%工况下,当屋顶及立面温度测点比较值比23℃露点温度高1℃时,开启相对应区域的屋顶K-WD送热风,防止屋顶内表面结露,管理人员视情况手动开启K1-4-3向上送热风,防止内墙表面结露,当测点比较值比23℃露点温度高2℃时停机。(2)室内温度不为29℃和湿度不为70%工况下:在平时空调不运行时,将屋顶测点温度比较值与室内动态温湿度对应的露点温度进行比较;当屋顶温度测点比较值比当时露点温度高1℃时,开启相对应区域的K-WD送热风,防止屋顶内表面结露,管理人员视情况手动开启K1-4-3向上送风,防止内墙表面结露,当测点比较值比露点温度高5℃时停机。

2)水路电动双通开关阀的控制:由送风温度控制开关控制安装在K-WD-1～4回水管路上的电磁阀,当屋顶内温度测点比较值高于当时环境下露点温度1℃时,电磁阀先打开,随后开启机组送风,每个系统安装一个温度测点在机组出口气流稳定段。当送风管道内的温度测点到38℃或设定值时,电磁阀关闭,人工开启空调机组K1-4-3、K1-4-2,可按冬季工况控制策略运行。

3)测点显示:室内温/湿度测点及送风温度均应在中控室有集中显示、记录、打印并监测设备运行状态。

3.1.6 多功能厅空调机组的控制

空调机组K6-2设新风预热段和湿膜加湿段,如图9。设置防冻报警开关,对盘管进行保护。新风预热开关阀门随冷热盘管两通阀启闭动作。联锁屋顶排烟风机采用P(Y)WD-19～22排风。

1)风门控制、滤网压差报警、送风机和回风机的监测、风机启停控制同3.1.1节的控制。

2)工况优化控制:设置手动。

3)回风温/湿度控制:必须配冷热水电动调节水阀和电动执行器。

3.1.7 泡泡吧空调机组的控制

1)泡泡吧及餐厅使用地板置换送风,利用竖向管井回风,在过渡季节采用大量新风。空调机组K-7-1设新风预热段、再热段、湿膜加湿段,表冷加热段回水管路设电动双通调节阀,根据回风测点温度调节水流量。湿膜加湿段回水管路设电动开关阀,当室内相对湿度低于40%时开阀,高于65%时关阀。设置防冻报警开关,对盘管进行保护。新风预热开关阀门随冷热盘管两通阀启闭动作。根据回风湿度与设定湿度偏差,控制加湿器开、停维持送风湿度的恒定,如图10。

2)风门控制、回风温/湿度控制、滤网压差报警、送风机和回风机的监测、风机启停控制同第3.1.1节。

3)工况优化控制:设置手动。

对于临时看台、外围护外区和外围护内区这3个区域,采用了新风机组的控制。

3.1.8 临时看台新风机组的控制

1)临时坐席下部区域新风机组X9-4-1～4设再热段,回水管路设电动双通调节阀,根据临时座椅区域环境测点温/湿度平均值调节水流量。送风采用座椅下的管道经座椅下旋流风口全新风送风。临时坐席上部区域X8-4-1～4设再热段,回水管路设电动双通调节阀。根据临时座椅区域测点温/湿度平均值调节水流量,机组出口温度与送风箱温度有1℃差值需校核,新风与座椅下吊装的回风机HF-28的回风或临时座椅后部回风混合后,采用座椅下的管道经座椅下的旋流风口送风。临时座椅区域新风机组X8-4-1～4、X9-4-1～4与回风机HF-28-1～28在静压箱中混风,确保赛时新风比达到67%,与屋顶排风机P-WD-5～8、P(Y)-WD-9～12联锁启停,如图11。

2)风门控制:系统能根据室外空气的焓值来控制新风门的开启,实现全年工况的节能运行。

3)工况优化控制:对新风机组进行工况优化控制,设置手动/自动控制。

4)送风温度控制:所有的新风机组都必须配电动调节水阀和电动执行器,以达到控制送风温度的目的。

5)滤网压差报警:每台新风机组的过滤网处均设有压差开关。

6)送风机的监测:通过送风机压差开关监测送风机的运行状态,检测手动/自动状态和故障报警。

7)风机启停控制同3.1.1节比赛大厅空调机组的控制。

8)监测新风的温度:在重要区域设温度控制器,夏季空调根据温度和设定温度的偏差,调节冷水回水管路上的电动双通阀。坐席出风口温度保持21℃,保证观众席的舒适度。

3.1.9 外区新风机组的控制

有较大面积靠近外围护结构的区域为外区,采用风机盘管加新风系统两管制,风机盘管由单独的外区的水路供给。夏季供冷水,冬季供热水,如图12。

1)机组为1-6-1、5～6、X2-2-1～2、X4-2-1～2、X6-1-1、X7-1-1、X-B2-1～3、X-B1-1～2、X-L0-1共15台。(1)冬季当室内温度小于16℃或设定值时,供热系统工作;当室内相对湿度测点小于40%时,加湿段水路电动开关阀开启加湿,当大于65%时关闭。(2)夏季当室内温度大于28℃或设定值时,供冷系统工作。(3)过渡季,新风机组通风运行。

2)风门控制、工况优化控制、送风温度控制、滤网压差报警、风机启停控制和送风机监测同第3.1.8节临时看台新风机组控制。

3)监测送风温度、新风的温/湿度:在重要房间设湿度控制器,根据受控区湿度与设定湿度偏差,控制加湿器的启和停,维持送风湿度的恒定。夏季空调根据送风温度和设定温度的偏差调节冷水回水管路上的电动双通阀。

3.1.1 0 内区新风机组的控制

靠近外围护结构4.5～8 m的区域为内区,采用风机盘管加新风系统,全部采用两管制,内区风机盘管由单独的供内区的水路供给。夏季供冷水,冬季供热水,过渡季供冷水,如图13。

1)机组为X1-6-2～4、X3-2-1～2、X5-2-1～2共8台。(1)冬季过渡季中,当内区温度大于24℃或设定值时,先开启对应区域的新风机组通风,当温度大于28℃或设定值时,开启冷冻站400吨冷水机组集中供冷,供冷系统阀门开启,至分/集水器管路的阀门关闭。(2)夏季及过渡季,当室内温度大于28℃或设定值时,先开启对应区域的新风机组通风,当温度大于30℃或设定值时,开启冷冻站400吨冷水机组集中供冷,供冷系统阀门开启,至分/集水器管路的阀门关闭。(3)夏季由分/集水器统一供冷,冬季由分/集水器统一供暖,新风机组将室外空气调节至设定值送入房间。当新风机组处理达不到环境需求时,风机盘管就地开启作为调节手段,各房间内独立控制。

2)风门控制、工况优化控制、送风温度控制、滤网压差报警、送风机的监测、风机启停控制和监测送风温度、新风的温/湿度同第3.1.9节外区新风机组的控制。

3)设置防冻报警开关,对盘管进行保护。冬季时根据室内温度与温度设定值偏差调节水管上的电动调节阀达到需要的送风温度。室内温控器设冬/夏转换开关。

3.1.1 1 送排风机的控制

采用常规送排风机控制:

1)风机的程序启/停控制:建筑设备监控系统预先制定定时时间表,或根据比赛计划和动态信息,实时改变控制时间表来安排风机一周内每天的开机时间,因此系统就能根据定时时间表自动启、停风机。

2)运行时间累计:楼宇自动化系统将存储每台风机整个的运行时间,数据将按需要在中央管理中心显示。

3)运行状态监视:监测风机运行的状态,手动/自动状态。(1)D控制模式。大厅排烟及夏季空腔通风机的控制为风机的程序启停控制,监测风机运行状态、手动/自动状态、故障报警,如图14。(2)C控制模式。大厅排烟及排风的控制为风机的程序启停控制,监测风机运行状态、手动/自动状态和故障报警。电动双位风阀的状态信号由BA控制器送至相应消防模块箱,通过消防模块箱控制风机启停,消防模块箱2次线路中消防控制优先,即消防动作将BA控制部分切除。(3)C变频风机控制模式。风机变频器控制为变频控制、变频反馈、变频器故障报警和变频器启停,如图15。

4)公共区域卫生间对应的屋顶排风机由中控室集中控制启停。弱电管井的排风系统由中控室集中控制设在屋顶的排风机的启停。南北商业街的排烟兼空腔通风的风机,在夏季最热时可由B A控制间断排风。

5)大厅负压控制:在竞赛大厅与内区走道分割处或观众出入口处设置空气差压传感器。大厅内的空气压力大于内区走道时,开启屋顶排风机,把高湿气体排至室外,保持池厅内负压,使湿度大的气体不进入低湿度的房间和走道。特别是夏季晚间空调不开启时,可以把积聚在池厅高湿气体及时排走,并在池厅通向走道的出口处设置具有防潮而且气密性良好的帘布,以减少湿气进入走道和房间。

6)空腔通风控制:夏季最热期间,利用空腔通风减少围护结构负荷。在围护结构空腔底部设有电动密闭开关风阀,共计111个,分组对应于不同区域的空腔通风机。当空腔内的测温点比较值大于33℃时,对应区域的电动阀打开,空腔通风机开启排风,当小于30℃时停机关阀。

3.2 冷热源系统

3.2.1 冷冻站系统

冷冻机组设备供应商应提供冷机群控的控制器,该控制器应配置标准接口和开放的通信协议,实现BAS与冷冻机组间的连接。冷冻机组内部状态参数及相关设备的工作状态将通过通讯接口上传到BA系统。制冷机组本身的控制和安全保护,应由冷冻机组控制装置完成。

3.2.2 BA系统与冷水机组子系统的接口

1)接口信息内容:由冷冻机组子系统将全部冷水机组及配套设备的运行状态、故障信息及测试参数等数据传给BA系统,可以在集成平台显示:(1)实际制冷量、冷机本地/远程控制、冷机工作模式、冷机开/关、冷机工作状态、压缩机排气温度、压缩机额定负载电流(RLA)值、压缩机运行时间、压缩机选择、冷凝器入水温度、冷凝器水流开关状态、冷凝器出水温度、冷凝器制冷剂压力、冷凝器制冷剂饱和蒸汽温度、冷凝器水流速、蒸发器入水温度、蒸发器水流开关状态、蒸发器制冷剂压力、蒸发器饱和制冷剂温度、蒸发器水流速、供油压力、油泵压力和油泵温度等参数;(2)监视冷冻机组、冷冻/冷却水泵、冷却塔风机的运行工作状态、故障报警状态、各水泵出水水流状态、冷冻/冷却水供、回水温度及压力、总回水流量;(3)监测补水箱的溢流水位和超低水位、水位报警及自动补水、监测补水泵运行状态、故障报警。B A系统将对应数据传给中央集成系统,并对冷冻机组设备进行维护管理。

2)接口方式:冷冻机组控制盘与BA系统中央管理工作站以RS-232C/485/422标准接口或网络接口连接,双方应明确数据格式和通讯内容。

3)联动功能:BA系统收到数据后,定期对冷冻机组设备进行维护管理,冷冻机群控器根据空调负荷情况,对冷冻机组各设备进行台数控制和设定,并将参数上传给中央集成系统,便于查询管理和集成系统进行资源的分配。

3.3 热力站系统

热源来自市政热源。热交换站设于地下2层,夏季利用空调回收热先把冷水预热后,进入热交换器进行水-水交换,由热媒进口的温控阀自动控制出水温度,供应55℃的热水。供应方式可视运营需要采用定时供应或者全天供应,机械循环,循环水泵的启停由回水温度自动控制。设置板式热交换器7套、三功能即热容积式换热器4套、波纹管换热器2套、地板空调防结露变频循环泵2台、地板空调防结露循环泵2台、池水加热空调再热变频循环泵2台、采暖循环泵2台、生活热水循环泵4台和补水变频泵6台。

热力站的设计由北京热力工程设计公司完成,包含热力站的BA系统部分。根据北京热力工程设计公司要求,BA系统对热力站部分只进行监视,监测内容如下:1)监测热交换器2次测供水温度;2)监测热水循环泵和补水泵的运行状态,故障报警;3)变频循环泵和补水泵的变频反馈、变频故障、变频状态监测;4)热交换器1次侧设置就地温控阀。热力站的变频泵厂家自带自控系统。

3.4 空调系统节能管理

3.4.1 时间管理程序

1)时间程序:(1)对需要的被控对象编制一个独立的启/停程序时间表,控制空调系统和灯光照明等;(2)例外日时间程序:提供一组例外日时间程序用以容纳例外假日和法定假日的启/停程序时间表;

2)临时时间程序:提供临时时间程序,在特殊情况下,临时时间程序代替事先已编制的时间程序。

3.4.2 空调系统节能控制

对空调系统采用多种节能技术,使空调系统经济运行,BA系统获得显著的经济效益,包括以下程序:1)间歇空调机组的最佳启动时间控制程序:保证人员按规定时间表进入建筑物时,室内温度恰好准确达到设定值,保证从占有时间一开始便能满足舒适性要求,又减少不必要的、过长的提前启动时间;2)最佳停止时间控制程序:应用惯性蓄能原理,使供热和制冷负荷利用热惯性持续一个短时段延续,在占有时间结束前提前结束供热或制冷,并保证参数不超过舒适极限的范围;3)间歇运行程序:在舒适性要求的极限范围内,实现固定循环周期性或可变循环周期性的间歇运行;4)焓值控制程序:对每种空气进行全热值计算,将新风、回风二者按合理比例混风,自动选择空气来源,使流进排管的总热负荷最小;5)非占有周期程序、含夜间循环程序、夜间空气净化程序、按室外温度重设室温设定值控制程序;零能带设定控制程序等等。

4 结语

空调控制器自动化测试 篇5

摘 要：一直以来，生产商和用户最关心的问题莫过于对自动化控制设备可靠性的提高。国家电控配电设备质量监督检验中心结合我国现状提出了电控及自动化设备的可靠性测定和可靠性试验方法来研究产品的可靠性，找出了影响可靠性指标的关键因素，来对我国生产的电控及自动化设备的可靠性进行评价，从而对设计和工艺的改进进行指导。在本文中，本文对电气自动化控制设备的可靠性测试进行简单的谈论。

关键词：电气自动化；可靠性测试；方法；选择

一、可靠性测试的主要方法

（一）试验室测试方法

所谓实验室测试方法，是一种模拟可靠性试验的方法。它对现场的使用条件采用一种规定的可控的工作条件和环境条件来进行模拟，从而以如同现场所遇到的环境应力来试验被测设备，梳理统计累计的时间、累计失效数等其他数据来对可靠性指标进行制定。这种方法具有易控制的试验条件、高质量的所得数据、可再现的试验结果等优点。然而，这种方法同样具有难以避免的缺点，如：高昂的试验费用、限制性强的试验条件、众多的试品、被是产品的生产批量和成本因素的限制性等等。所以，对于大批量生产的产品，这种方法比较适用。

（二）保证试验方法

保证试验方法，俗称烤机，是一种可靠性保证试验。它以一定的规定条件为依据，在产品出厂前进行的无故障的工作试验。在这一方法中大量的元器件组成的电控设备是我们的主要研究对象，其故障服从指数分布，即随着时间的变化设备的失效率也会发生变化。这主要是由于电控设备的故障模式是随机的，现实的形式也是多样化而导致的。对出厂前的产品在实验室内进行烤机，也就是测试考核产品的早期时效性，并改进产品，从而保证产品在出厂前的失效率达到规定的标准。耗时长、抽样性是这种方法的突出特征。所以比较适用于高可靠性、少台数的电控及自动化设备。

（三）现场测试方法

所谓现场测试方法，指的是测试设备在使用现场进行的可靠性，同时对对这些可靠性数据进行记录，然后以数理统计方法为依据，从而对设备可靠性指标进行计算和制定。这种方法具有试验设备需要量少、真实的工作环境、真实反映产品性能、较少的直接费用等特点，此外，设备的工作连贯性不会受到测试的干扰。然而，试验受到受控条件的限制、容易受外界条件干扰、再现条件差等是这种方法难以避免的缺点。

二、可靠性测试方法的选择

（一）试验场地的选择

对于场地的选择还要遵循一定的原则，即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时应选择最严酷的试验场地，如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平，则应选择：工作环境最为典型的试验场地，如果为了提供可靠的可比性资料，则应选择有相同或近似的试验条件的场地。

（二）试验环境的选择

由于电控产品的`工况差异很大，选择了非恶劣的场地，设备工作在一般应力下，以保证测试的客观性。

（三）试验产品的选择

这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多，例如化工、造纸、纺织、矿井提升方面的机械电控设备。从性质上讲，产品属性有大型设备、中小型设备。从工作运行情况看，既有连续运行设备又有间断运行设备。

（四）试验的测试程序

要有一个统一的试验程序，并由现场试验人员严格执行。如试验起始结束时间，时间间隔的确定，数据的采集，各种性能指标的记录，保障情况的记录，保障的排除等。都应有严格规范，这样才能保证测试的准确性、可信性。

（五）试验的组织工作

这是试验工作中关键的一环，要有一个高效、严密的组织机构，它肩负着对各分散试验场地的管理、组织工作。对试验数据的收集、整理工作。对试验人员的选定，试验工作的协调，试验报告的分析，及至最后试验结果的判定工作，还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。我们的工作开展就是由行业归口牵头，由科研管理人员、行业管理人员、试验人员共同组织了一个管理机构，对现场的测试进行全面管理，这样会收到比较好的效果。

三、现场可靠性测试方法

（一）现场可靠性测试目的

第一、收集现场可靠性数据，进行可靠性评估，为制定合理的可靠性考核指标提供依据。

第二、收集现场的可靠性数据经过数理统计后得到可靠性数据指标。

第三、收集设备上元器件的可靠性数据，为今后元器件的使用提出可靠性指标。

第四、对设备的寿命特性进行考查，可帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。

第五、收集现场的设备维修性数据，进行维修性评估。

（二）现场可靠性试验的条件

试验方法首先要求设备生产管理制度比较完善，工艺条件比较稳定和成熟，元器件进货渠道比较正规，制造的产品有品质保证，对于用户工厂，被测试的使用厂，要求设备的工作条件符合产品的技术标准，最好是用户使用的电控及自动化设备量比较多一些，以使统计数字更为可靠。

（三）可靠性数据统计分析

以电控设备可靠性指标体系的要求为依据，统计、计算收集到的可靠性数据从而使可靠性特征提炼出来。然后以收集的数据为基础对典型的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间进行统计计算和表明。

四、结论

从上文可知，香肠测试是一种可行性较强的方法，这主要是由于对于一些产量小、品种多、特殊性强的电控自动化设备在实验室内进行测试的难度较大而决定的，然而，以现场测试进行测试同样有一些不可避免的缺点。所以，为了能够更准确地对设备的可靠性程度进行判定，比较通过对实验室测试所获得的可靠性数据与现场可靠性测试所获得的数据是十分必要的。简而言之，未来发展的方向主要是进行实验室测试。同时，从我国国情出发，现场可靠性测试是十分实用的。

参考文献：

[1] 陈涛. 电控及自动化设备可靠性试验方法研究 [J]科技风，，（09）.

[2] 张伟林，宋修臣. 浅谈电气自动化控制设备可靠性测试的方法 [J]. 中小企业管理与科技（下旬刊），，（07）.

暖通空调自动控制系统的现状与发展 篇6

关键词：暖通空调；自动化控制系统；现状；发展

中图分类号： TU83 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-164-2

0 引言

自动化控制系统融入空调研究中，极大的提高了资源的使用率，其节能理念符合当今社会节能、环保、低碳、绿色的发展趋势，关于这方面的研究也层出不穷，也逐渐凸显出二者结合在空气质量控制方面的优势所在，在众多较为特殊的单位（例如手术室、特别工业区等）已经成为主要运用的空调系统，但其在实际运用过程中，也存在着一些亟待解决的问题，对此，本文将进行透彻的分析与探讨。

1 暖通空调自动控制系统的现状

在整个人类发展的过程中，历经石器时代、铁器时代到今天的计算机时代，见证着众多设备与技术日益改革与创新的历程，在向前发展的过程中，自然资源对人们的生存起着更为决定性的作用，在最近一段时间，这种状况尤为明显。在我国能源总量保持稳定的前提下，以目前的能源利用速率为参照，能源枯竭是早晚的事情，而暖通空调在能源消耗方面所占比重较大，对其自动化控制系统进行优化，逐步走上绿色、低碳、创新的发展道路是其今后的首选。

1.1 暖通空调自动控制系统的主要构成

该系统是一个综合性的结构，主要由温度调节器、净化控制装置、湿度以及压力装置等各方面协调组成，这已经成为社会中较为普遍的空调配置系统，其运行模式与通风和冷却水机制如出一辙，即由所谓的采集体系将收集的流量以及温度常数，比照模糊算术公式得出一般的控制参数，在运行过程中，时刻依照所得参数的变动决定变频体系的操作，进而生产出足以符合目前环境质量与空气指标要求的既定能量。

1.2 暖通空调自动控制系统中所出现的问题

1.2.1 设计员工素质较低。

在设置暖通空调时，较多的是参照各地的气候差异来开展工作的，气候环境的差异，使得暖通空调的自动调节系统可以据此产生节能的运行结果。而在当前的设计工作中，部分设计员工对这方面的认识不够深入，在设计想法上存在问题，距离既定的节能标准还有一定的差距。另外，由于设计团队对暖通空调的实际运行以及存在的问题掌握不全面，自动化控制系统的理想目标并未实现，在很多时候，暖通空调的多数设计员工仅仅将自动化系统作为一种百变的工具来使用，对于其参数设置等问题并未给予太多关注，这限制了自动化系统最大化功能的发挥，同时，也弱化了暖通空调自动化控制系统的节能效益。

1.2.2 空调设计与自动控制设计之间配合存在失误。

空调设计人员在设计空调方面并无多大的障碍，但其队自动化知识掌握的并不全面，多数为非专业知识，由于自动化的实际工作经验少，即出现“自动化控制设计死胡同”的现象，因此，在有关自动化设计方面的工作较多的依赖于自动化设计专员，本质上，这属于两个不同的领域，由于沟通、协调等方面的不及时、不到位，难免会出现两者配合失误等问题。

1.2.3 暖通空调自动控制系统管理水平有待提高。

系统运行的具体管理工作应当交由专业人员进行承担，管理人员除了具备丰富的专业知识外，还必须积累足够的管理经验，同时，要主动学习前端领域的知识与管理技巧，并积极主动地与国外先进企业的管理人员进行经验借鉴，以提升自身的管理水平，但目前的管理人员却并未以此标准来要求自己，仅仅是在原有管理模式的基础上进行常规管理，这便导致难以实质性地提高与优化暖通空调的自动化控制系统的管理水平。

1.2.4 空调系统时常处于非饱和负荷的模式中。

在目前的运行中，绝大部分暖通空调自动控制系统采用的设备与系统都是厂家之前生产出来的产品，其很少或要求厂家参照自身的设计要求与标准进行设备生产，而已经生产好的设备，其参数以及控制标准很难根据实际情况进行改动，这种情况会使得空调系统时常处于非饱和负荷的模式中，这既干扰了空调系统的实际运行，又破坏了室内环境的优雅性，这就要求对目前所运用的暖通空调自动化控制系统进行低碳优化与绿色节能革新，实现能源节约与环境保护的目的。

1.2.5 调试不到位。

通用性是多数暖通空调的共性，在设计、施工后，需要根据相关要求进行运行调试，从而保证系统能够满足工程建设的指标。现阶段，这一工作主要由自动控制系统的主办方负责，忽略了暖通空调专业设计人员的充分参与，而且大多数调试工作仅满足于“能够做好温度调控”，而与自控过程相关的其他对照参数在调试中均得不到全面的检验，对运行的管理与控制力度不够，部分项目工程还需要负责人进行全面管理，从而将自动控制系统的效能得以充分发挥。

2 暖通空调自动控制系统的发展

2.1 发展方向

这应当与国家所要建设与发展的资源节约以及绿色环保的社会相一致，符合可持续发展的理念以及宗旨，主要体现在以下几个方面：

第一，深入革新暖通空调系统、技术以及设备的生产，使其与时代步伐相接轨；第二，自动化控制技术突飞猛进的创新速度应融入到空调的设计中；第三，今后暖通空调的发展要与“以人为本”的理念不谋而合，朝着人性化、绿色化、现代化、创新化以及节能化方向发展；第四，暖通空调技术的发展要与信息技术、电子智能手段等密切配合，逐步呈现科学化与系统化的发展模式。

2.2 发展趋势

从社会经济发展的轨迹中，我们可以预测暖通空调自动控制系统未来的发展必然会进入崭新的阶段，比如，主动与大量新能源（核能、风能、潮汐能等）结合形成超低温辐射供冷与供热便是其中的一个趋势。这样，我们就可以采用非紧要供需能源确保室内的温度、利用温度较高的冷水达到供冷的指标，以进一步优化能源利用率。这种将新能源与空调设计合二为一的发展趋势，正日益受到暖通研究专家的青睐，其必须有一个客观的发展历程，从初步试用、研究、推广以及逐步完善，将是一个漫长的发展过程，目前，该领域并未做到规模化发展，能源依然有赖于传统能源。

2.3 技术发展

与计算机技术结合，通过其远程监测各地的空调系统逐步得以落实，新近开发且已经投入运营的冰蓄冷空调远程监测体系便是二者结合的典范，这方便管理人员及时收集各地空调系统的实际运营数据以及多种反馈信息，从而不断优化管理水平。同时，优化好设计分工，尤其是各专业之间的交流，使自控设计达到最优结果。以往设计自控系统时，主要看作是系统承包商的任务，由于承包商的技术水平、责任感的高低以及对于经济利益的追求等并不一定符合自控设计的规范性要求，对于自控系统后期设计、控制、调试等产生一定的影响，这在一定程度上弱化了设计部门的地位，难以从整体上把握工程项目，对此，笔者认为自控系统的设计工作应由承包商与设计部门合作完成，其中，设计部门应承担主要责任，即完成系统的主要设计工作，像自控系统相关设备的接线流程、施工以及后续的调试工作可交由承包商完成。另外，设计部门的设计者也应当“加强合作并与时俱进”，不仅对暖通自控系统的理论与相关专业知识有充分的了解，而且对其在实际应用中出现的问题也要进行深入分析，借鉴彼此的经验，做好不同专业之间设计者的沟通，提升自身的专业设计素养，因为只有保证设计环节的质量，才能确保后续工作的顺利进行，促使暖通空调系统更好地为广大社会居民服务。

3 结束语

发展与研究暖通空调自动控制系统是人们为了追求低碳环保、高品质生活所采取的技术方式之一，这有利于环境的保护、能源的节约等，并对新时期借鉴空调先进设计技术，逐步推进我国暖通空调事业的跨越式发展具有贡献性的意义。

参 考 文 献

[1] 曾悦.电梯自动控制系统的分析及其设计[J].科技风，2011（06）.

[2] 刘辉.浅议楼宇自动控制系统的设计与应用[J].科技咨询导报，2007（14）.

[3] 高立元.楼宇设备自动控制系统的经济效益[J].中华建设，2014（05）.

[4] 张哲，张晓萍.楼宇自动控制系统在智能建筑中的应用[J].智能建筑与城市信息，2014（10）.

空调控制器自动化测试 篇7

整体工程共有空调机组近百台,根据处理负荷的不同,空调机组分为新风机组(O型),新回风混合机组(M型),新回风混合机组(V型)。下面仅对新回风混合机组(V型)的控制项目进行分析。

1 室内(送风,回风)温度控制

1.1 冷温水两通阀的控制

根据室内温度进行的冷温水两通阀比例控制(见图1)。

冬季考虑防止冷温水盘管冻裂,使盘管内的水保持一定的流速,冷温水两通阀进行30%～100%范围内控制。

1.2 冷温水两通阀的控制及新风制冷控制

根据室内温度进行冷温水两通阀比例控制、新风(OA)风阀控制和回风(RA)风阀控制、排风(EA)风阀控制(见图2)。

尽量利用自然能源,在有效时采入新风进行冷却控制。当满足以下条件时,新风采入有效(见图3)。

(1)新风温度<室内温度。(进行温度比较)

(2)新风焓值<室内焓值。(进行能量比较)

(3)新风温度>新风温度下限设定值13℃。(送风温度过低,风道表面易结露)

(4)新风露点温度<新风露点温度设定值上限值(否则送风湿度过大)在新风采入时,为了确保设计的新风量和适当的CO2浓度,应限制风阀最小开度30%。

2 室内(回风)湿度控制

2.1 加湿器的控制

由室内湿度对加湿器进行ON/OFF控制(见图4)。本工程主要使用高压喷雾式水加湿器和湿膜式加湿器。

2.2 除湿控制

除湿时,打开冷水阀,使过多的水分凝结出来。

3 预热,预冷控制

按照房间中空调机的使用时间,从启动时间到开始使用房间的时间称为预热预冷时间,时间的长短根据中央监视的演算或延时来决定。为减轻新风负荷,房间预热预冷控制从运转开始,在设定时间内为全回风运转,且取暖时禁止加湿(防墙壁凝露)。

4 空调机组的防冻控制

防冻控制代表室外温度达到设定值以下(冬季判断),应同时进行热源机的供暖运转,温水循环,两通阀的强制打开。当中央监视盘做出冬季的判断时,无论空调机运转或停止,两通阀的最小开度为30%。盘管后所设温度传感器在空气温度低于5℃时,发出防冻信号(见图5)。空调机内的防冻信号动作时,停止空调机(通风机),两通阀的开度为100%。

5 风机停止时的连锁控制

1)加湿停止(湿膜加湿器的电磁阀关闭;

2)冷温水阀全闭;

3)新风阀,排风阀全闭;

4)回风阀全开。

6 和中央监视系统的通信

1)根据DDC的无电压接点信号的起停,控制加湿;

2)机组运行状态异常;

3)输给DDC的无电压接点信号风机的起停,状态故障监视;

4)过滤器压差报警,监视过滤器网孔堵塞情况以便于及时更换。

空调机组在各种运行状态下时,其新风阀(OA)、排风阀(EA)、回风阀(RA)的比例控制见表1:

新回风混合空调机组(V型)自动控制原理图见图6。图中,

AI表示模拟信号的输入;

AO表示模拟信号的输出;

DI表示数字信号的输入;

DO表示数字信号的输出;

I/F表示与中央监控中心的通讯接口;新回风混合空调机组(V型)自动控制原理图(见图6)。

加湿器的电磁阀是二位控制(ON/OFF)、防冻传感器、压差计及风机的输出信号皆为无电压接点信号,因此,这些信号为数字信号,即可以用通、断(0,1)来表示。而室内温湿度传感器、冷温水电动两通阀输出信号为DC4mA～20mA、各风阀输出信号为DC0V～10V,因此,这些信号为模拟信号。

此控制方案能正确地控制所设定的温度,湿度,采入必要的新风,根据空调负荷适应控制,因此可以有效地利用自然能源,避免浪费。其中对盘管的防冻保护措施,避免了由于人为管理疏忽造成盘管冻裂的情况,解决了空调管理上的难题,使得空调机组的控制真正实现了远程控制,使楼宇自动化成为可能。

摘要：主要对某广电中心空调机组的室内温度控制、室内湿度控制、预热、预冷控制、防冻控制等指标的自动控制进行分析。

关键词：比例控制,温湿度控制预热,预冷控制,防冻控制

参考文献

【1】陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版)[K].北京:中国建筑工业出版社,2008.

空调控制器自动化测试 篇8

1.1 基本构成

图1为最典型的中央空调系统之一, 主要包括冷冻水循环系统、主机和冷却水循环系统。

从图1中可看出, 主机蒸发器中的低温冷冻水经冷冻泵加压后送到冷冻水管道, 在室内完成热交换后, 将热量从室内带走, 从而实现室内降温的目的, 最后循环至主蒸发器。上述热量经主机内冷媒传给冷却水, 使其温度上升。当冷却泵将升温后的冷冻水压至冷却塔中, 会与大气实现热交换, 在景观降温后再将其送到主机冷凝器, 循环运行后可实现降温的目的。

1.2 节能机理

对于中央空调系统而言, 变频调速的主要控制依据为:循环系统 (2个) 完成外部热交换后进行热交换。在实践中, 可根据出水、回水之间的温差, 对循环水流速进行管控, 这样可有效控制热交换速度。在控制冷冻水循环系统时, 因冷冻水出水温度为冷冻结果, 所以, 温度相对稳定, 通过测量回水温度即可得知房内温度。对于冷冻泵内的变频调速系统而言, 回水温度越高, 则房内温度越高, 应相应提高冷冻泵的转速, 并加快冷冻水的循环速度, 从而实现节能的目的。此外, 在中央空调系统的管控过程中, 还可以采用有效的自动控制技术, 以提高其节能、管控效率。

2 中央空调系统中的自动控制技术

2.1 冷热源和水管系统的调节

对于主机系统而言, 其带有单元控制器, 可提供蒸发器、冷凝器等进出口温度和水流开关压缩机的压力等。在此过程中, 机组采用群控模式, 从而实现对热泵的自动连锁管控, 具有监视、查询和报警等功能。在机组运行的过程中, 一旦机组出现故障, 则会在主控制器上及时显示并报警。根据工况, 可改变系统设定的相关数值, 比如, 白天办公期间与夜间无人时间段的设定值存在较大的差异。根据命令要求对压缩机进行操作, 以冷冻机房出口设定值为依据, 对压缩机入口导叶阀进行适当调整。在此过程中, 可对冷冻水出口温度进行设定。通过水温传感器、流量传感器可有效监视主机的运行状态。对于监控信息数据的收集、管控而言, 实践中由1台DDC控制器即可实现。

2.2 新风和空调机组的参数测量

对于中央空调系统而言, 为了有效提高室内舒适度、空气的洁净度和新鲜度, 需及时补充新风, 且新风量在冷、热负荷中的比例非常大。在新风空调机组风道、重要区域的送风道位置, 需安装温、湿度传感设备。通过对机组盘管水流量的调节、采用加湿法控制流量, 可使温度满足设计要求。中央空调系统根据室内温、湿度计算负荷, 并自动对风机进行换挡, 从而实现对风量的有效管控。在机组运行过程中, 根据室内、外的温、湿度和预设的温、湿度对风阀开度进行适当调整, 并对排风阀进行联动控制, 从而实现节能降耗的目的。当机组运行停止后, 新风阀和排风阀应处于关闭状态, 且回风阀应全开。应用DDC控制器可实现对中央空调系统的自动化管控, 可根据设计要求对新风机进行启停控制。在实践中, 根据新风的温度, 通过PID对水阀进行适当调节, 从而保持送风温度为设定值、对干蒸汽加湿阀的控制, 最终使冬季风机出口空气温度达标。自动化控制技术的应用可对新风机运行状态、问题故障状态进行监控。同时, 还能测量风机出口空气的温、湿度参数, 并对新风过滤器两侧的压差进行测量。当这些参数达到极限值后会自动报警。

2.3 中央空调系统中的风机盘管监控

对于中央空调系统而言, 冷暖设备有新风机组、空调机组, 且还有大量的应用风机盘管。从当前的市场情况看, 主要有2种风机盘管控制器:1DDC控制器。其可与主机进行有效通讯, 可实现有效的中心管控, 能对调节冷水、冷机进行控制, 但其价格相对较高。2不具备通讯能力的盘管控制器。对于该种类型的控制器而言, 建议根据水系统的连接状况对风机盘管进行分组, 每一组支路的入口位置需安装流量计、供回水温度传感器和供回水压差变送器等。目前, 在中央空调系统自控过程中, 还无法完全利用DDC技术进行控制, 进而在系统风量调试、制冷效果调节过程中, 无法通过各风阀的自动调节来使风量均匀达到设计要求。针对该问题, 常用的方法为“基准风口法”, 即采取手动操作的方式对风量进行适当调整。一般而言, 在调整中央空调系统的风量前, 应先对所有风口的风量进行初测, 计算出每一个风口的初测值、设计风量比, 确定比值最小的风口, 并将其作为基准风口。

3 智能控制技术的应用

以某大型酒店为例, 其安装了3台冷却水泵, 电机容量为65 k W, 电机负荷率达90%;安装了3台冷冻水泵, 电机容量为55 k W, 电机负荷率达89%.该中央空调系统采用上位机为监控软件, 下位机为S7-300PLC, 系统中需完成信息数据采集、算法实现、状态控制和向上位机传输数据信息和状态信号。中央空调系统变频器节能示意图如图2所示。

在上述案例中, 中央空调系统管控中应用的智能控制技术有2种, 即模糊控制技术、神经网络控制技术。在当前自动控制理论的指导下, 自适应模糊控制算法通过模拟人的思维, 对无法构造的模型进行管控;在应用PLC、变频技术的基础上, 对于非线性、时变和大时滞复杂空调管控对象而言, 采用模糊控制器比传统PID控制模式的效果更明显。

3.1 在定风量空调系统中的有效应用

在定风量空调系统的运行过程中, 当风量确定后, 无论负荷如何变化, 风机均会全风量运转, 并随着送风温度改变, 可有效满足室内冷、热负荷的变化, 从而维持室内的温、湿度。对于中央空调系统而言, 其既具有供暖、供冷、除湿、加湿等功能, 又可采用智能控制技术手段对排风口、回风机和电动风门等进行有效管控, 从而实现自动混合式、循环式运行, 节能效果非常好。对于定风量空调系统而言, 其控制要点在于空调回风温、湿度自动调节、新风阀、排风阀和回风阀应用比例的管控等。

3.2 在变风量空调系统中的有效应用

对于变风量系统而言, 当空调房间的冷、热负荷变化时, 不会改变送风温度, 而是改变风量, 这样可维持室内的温、湿度。对于该系统而言, 每一个房间的送风入口位置均需布设末端设备, 即可自动管控的风阀。在实践中, 通过调节 (增大、减小) 室内送入的风量, 可对每个房间的温、湿度进行单独管控, 变风量空调系统的特点是送风温度不变, 即表冷器回水调节阀的开度不变。

4 结束语

在中央空调系统设计的过程中, 多以最大冷负荷作为最大功率驱动, 因此, 造成实际所需的冷负荷与最大功率输出相互矛盾, 能源严重浪费。自动化控制技术的应用可实现节能、提高控制效率等目的, 因此, 其在中央空调系统中的应用前景非常广阔。

参考文献

空调控制器自动化测试 篇9

从集中式空调系统运行工况可以看出, 要使空调房间内的空气参数稳定的维持在允许的波动范围内, 必须对机器露点、加热后的空气温度、加湿后的空气湿度、室温或室内相对湿度进行调节。为达到这些调节目的, 需要设置不同的调节环节所组成的自动调节系统。

1 空调自动控制系统的基本组成

自动控制就是根据调节参数 (也叫被调量, 如室温、相对湿度等) 的实际值与给定值 (如设计要求的室内基准参数) 的偏差 (偏差的产生是由于干扰所引起的) , 用自动控制系统来控制各参数的偏差值, 使之处于允许的波动范围内。

自动控制系统, 一般由以下几个主要部件组成:

1.1 敏感元件 (传感器)

在生产过程中需要进行调节的一些参数称为被调参数。敏感元件就是感受被调参数的大小, 并及时发出信号给调节器。如敏感元件发出的信号与调节器所要求的信号不符时, 则需要利用变送器将敏感元件所发出的信号转换成调节器所要求的标准信号。因此, 敏感元件的输入是被调参数, 输出是检测信号。如铂电阻温度计、氯化锂湿度计等。

1.2 调节器

它接受敏感元件输出的信号并与给定值进行比较, 然后将测出的偏差经过放大变为调节器的输出信号, 指挥执行机构, 对调节对象起调节作用。按被调参数的不同, 有温度调节器、湿度调节器、压力调节器等;按调节规律不同, 有位式调节器、比例调节器和比例积分微分调节器等。

1.3 执行机构

执行机构接受调节器的输出信号, 驱动调节机构, 如接触器、电动阀门的电动机等都属于执行机构。

1.4 调节机构

调节机构与执行机构紧密相联, 有时与执行机构合成一个整体, 它随执行机构动作而动作。如调节风量的阀门、冷热媒管上的阀门、电加热器等。当执行机构和调节机构组装在一起并成为一个整体时, 则称之为执行调节机构。如电磁阀, 电动二、三通阀和电动调节风阀等。

总上所述, 空调自动控制系统可用下图表示:

当执行机构和调节机构组装在一起并成为一个整体时, 则称之为执行调节机构。如电磁阀, 电动二、三通阀和电动调节风阀等。

由于扰量的作用, 调节对象的调节参数发生变化, 经敏感元件测量并传送给调节器, 调节器根据调节参数与给定值的偏差, 指令执行机构使调节机构动作, 使调节对象的调节参数保持在给定值的规定偏差范围内。

2 空调自动控制系统的品质指标

在自动控制系统中, 当由于扰量破坏了调节对象的平衡时, 经调节作用使调节对象过渡到新的平衡状态。从一个旧的平衡状态转入一个新的平衡状态所经历的过程, 叫做过渡过程。对自动控制系统的基本要求是能在较短的时间内, 使调节参数达到新的平衡。此外, 还有以下调节质量的指标:

2.1 静差:

自动调节系统消除扰量后, 从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时, 调节参数的新稳定值对原来给定值之偏差。

2.2 动态偏差:

在过渡过程中, 调节参数对新的稳定值的最大偏差值。

2.3 调节时间:

自动调节系统从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时所经历的时间。

3 室温控制

室温控制是空调自控系统中的一个重要环节。它是用室内干球温度敏感元件来控制相应的调节机构, 使送风温度随扰量的变化而变化。改变送风温度的方法有:调节加热器的加热量和调节新、回风混合比或一、二次回风比等。调节热媒为热水或蒸汽的空气加热器的加热量来控制室温, 主要用于一般工艺性空调系统;而对温度精度要求高的系统, 则须采用电加热器对室温进行微调。室温控制方式可以有双位、恒速、比例及比例积分微分控制方式等几种。应根据室内参数的精度要求以及房间围护结构和扰量的情况, 选用合理的室温控制方式。

室温控制时, 室温敏感元件的放置位置对控制效果会产生很大的影响。室温敏感元件的放置地点不要受太阳辐射热及其他局部热源的干扰, 还要注意墙壁温度的影响, 因为墙壁温度较空气温度变化滞后得多, 最好自有悬挂, 也可以挂在内墙上 (注意支架与墙的隔热)

在一些工业与民用建筑中, 空调房间不要求全年固定室温, 因此可以采用室外空气温度补偿控制和送风温度补偿控制。它与全年固定室温的情况比较起来, 不仅能使人体适应室内外气温的差别, 感到更为舒适, 而且可以大为减少空调全年运行费用, 夏季可以节省冷量, 冬季可以节省热量。

另外, 为了提高室温控制精度, 克服因室外气温、新风量的变化以及冷、热水温度波动等对送风参数产生的影响, 在送风管上可增加一个送风温度敏感元件, 根据室内温度敏感元件和送风温度敏感元件的共同作用, 通过调节器对室温进行调节, 组成室温复合控制环节。

4 室内相对湿度的控制

室内相对湿度的控制可以采用两种方法:

4.1 间接控制法 (定露点)

对于室内产湿量一定或产湿量波动不大的情况, 只要控制机器露点温度就可以控制室内相对湿度。这种方法叫做间接控制法, 例如:

4.1.1 由机器露点温度控制新风和回风混合阀门, 此法用于冬季和过度季。

如果喷水室用循环水喷淋, 随着室外空气参数的变化, 需保持机器露点温度一定, 则可在喷水室挡水板后, 设置干球温度敏感元件。根据所需露点温度给定值, 通过执行机构比例控制新风, 回风和排风联动阀门。

4.1.2 由机器露点温度控制喷水室喷水温度, 此法用于夏季和使用冷冻水的过渡季。

在喷水室挡水板后, 设置干球温度敏感元件, 根据所需露点温度给定值, 比例地控制冷水管路中三通混合阀调节喷水温度, 以保持机器露点温度一定。

有时为了提高调节质量, 根据室内产湿量的变化情况, 应及时修正机器露点温度的给定值, 可以在室内增加一个适度敏感元件。当室内湿度增加时, 湿度敏感元件调低干球温度敏感元件的给定值, 反之则调高干球温度敏感元件的给定值。

4.2 直接控制法 (变露点)

对于室内产湿量变化较大或室内相对湿度要求较严格的情况, 可以在室内直接设置湿球温度或相对湿度敏感元件, 控制相应的调节机构, 直接根据室内相对湿度偏差进行调节, 以补偿室内湿热负荷的变化。这种控制室内相对湿度的方法称为“直接控制法”。它与“间接控制法”相比, 调节质量更好, 目前在国内外已广泛应用。

空调系统的自动控制技术随着电子技术和控制元件的发展, 将得到进一步的改进, 一方面将从减少人工操作出发, 实现全自动的季节转换;另一方面从更精确地考虑室内热湿负荷和室外气象条件等因素的变化出发, 利用电子计算机进行控制, 使每个季节都能在最佳工况下工作, 以达到最大限度地节约能源的目的。

空调系统自动化程度也是反映空调技术先进性的一个重要方面。因此, 随着自动调节技术和电子技术的发展, 空调系统的自动调节必将得到更广泛的应用。

参考文献

[1]裴秀英, 林立.厦门某大厦空调新风系统的自动化改进设计[C].第三届海峡两岸土木建筑学术研讨会论文集, 2007.

空调控制器自动化测试 篇10

为了提高车载自动空调的控制效果, 采用操作系统对控制器软硬件资源进行高效管理是一种切实可行的办法。Linux是一款稳定开源的多任务操作系统, 可以方便的移植到各种主流的嵌入式平台上, 在工业控制、消费电子领域有着非常广泛的应用。因此该文尝试在嵌入式Linux系统平台上实现车载自动空调的控制模型, 为车载自动空调控制器的软件编制提供可靠有效的平台。

1 自动空调控制系统架构

车载自动空调控制系统的架构如图1所示:

从图1可以看到, 车载自动控制完全根据传感器的信号和控制逻辑来实施执行器的控制操作。

2 嵌入式Linux系统架构

嵌入式Linux系统负责管理整个控制器的软硬件资源。从分层结构的角度看, 其内部架构的基本思想是封装硬件资源细节, 像上层应用提供调用接口, 并有效实现接口的管理方法。其架构如图2所示:

3 模块设计方法

3.1 内核编译

嵌入式Linux 2.6以上的内核已经对各种主流的嵌入式平台进行了有效的支持, 直接在内核包中提供了各种嵌入式平台对应的的驱动程序和配置文件。该文以龙芯嵌入式处理器上的Linux3.0.1为例进行分析。

3.1.1 交叉编译器设定

通过交叉编译器将Linux内核编译成能够在龙芯嵌入式处理器上运行的可执行文件, 其设定方法为直接修改内核根目录中的主控Makefile文件。因为龙芯处理器采用的是mips架构, 所以其命令为:

3.1.2 定制内核

定制内核的目的是使内核能够根据嵌入式系统的软硬件管理要求来为上层控制应用程序提供一个紧凑的运行平台。从实现的角度看, 定制内核就是有针对性的定制内核的各项功能。由于Linux内核的源文件数量非常大, 所以通过直接修改源文件的方式来进行定制是行不通的。为了提高定制的效率, 一般都采用内核提供的配置工具, 通过以下命令启动:

[root@localhost linux-3.0.1]#make menuconfig

在配置工具中分别对以下功能进行配置:

*Generic Driver Options

该选项是驱动程序通用选项。

*Memory Technology Device (MTD)

该选项用于支持内存技术设备。

*Parallel port support

该选项用于支持并口设备。

*Block support

该选项用于支持块设备。

*Input device support

该选项用于支持输入设备。

*Character devices

该选项用于支持字符设备。

*Multimedia devices

该选项用于支持多媒体设备。

*Graphics support

该选项用于支持图像设备。

*Ext3 journalling file system support

该选项用于支持Ext3文件系统。

*Reiserfs support

该选项用于支持Reiserfs文件系统。

*ROM file system support

该选项用于支持ROM文件系统。

*Network File systems

该选项用于支持网络文件系统。

上述功能主要用于传感器信号和执行器控制指令通信硬件的控制。

3.2 文件系统设计

在嵌入式系统中, 存储器主要有RAM和Flash两类, 所以文件系统也可以分成基于RAM的文件系统和基于Flash的文件系统两类。车载空调控制软件在车辆断电时存储在Flash中, 因此该文选择Cramfs来管理Flash。Cramfs文件系统是一种新型只读文件系统。Cramfs以4KB为单位对文件进行2:1压缩存储。操作系统在访问Cramfs系统文件时, Cramfs仅仅是把当前被访问的文件解压到RAM中, 并不会把整个文件系统的内容全部解压到RAM中, 以节省大量的RAM空间。

通过以下命令生成Cramfs文件系统镜像文件:

[root@localhost home]# ./mkcramfs rootfs rootfs_cramfs.img

Linux内核镜像启动后, 会自动挂载上述命令生成的Cramfs文件系统镜像文件, 启动车载自动空调的控制程序。

4 结语

该文针对龙芯嵌入式处理器平台, 提出了一种基于嵌入式Linux的车载自动空调控制模型的设计方法。通过内核编译和文件系统设计搭建出车载自动空调的控制平台模型。使得控制系统可以高效的在嵌入式软硬件系统上获取传感器信号, 并对执行器进行控制。整个模型具有较好的稳定性和可扩展性。

参考文献

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