由于采用了智能模糊控制器直接控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的高、中、低、停四檔自動(dòng)切換，用循環(huán)風(fēng)量調(diào)節(jié)室溫，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)機(jī)的無(wú)水閥定流量室溫控制。同時(shí)本文還分析了該控制器在空調(diào)精度、人體舒適性和空調(diào)節(jié)能等方面的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)和系統(tǒng)改造提出一些建議性的結(jié)論。
長(zhǎng)期以來(lái)，由于能夠靈活控制各區(qū)域空調(diào)機(jī)組的啟停與室內(nèi)溫度，并能節(jié)省建筑空間和工程造價(jià)，風(fēng)機(jī)盤管（FCU）加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一直是以客房和商務(wù)辦法用房出租為主業(yè)的賓館飯店和寫字樓等建筑首選的半集中式空調(diào)系統(tǒng)型式。房間溫度控制器是控制末端裝置——風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組（FCU）供冷/熱量，實(shí)現(xiàn)分室溫度控制和節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵。
普通風(fēng)機(jī)盤管溫控器基本上是一個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由溫度傳感器、雙位控制器、溫度設(shè)定機(jī)構(gòu)、手動(dòng)三速開(kāi)關(guān)和冷熱切換裝置組成。其控制原理是控制器根據(jù)溫度傳感器測(cè)得的室溫與設(shè)定值的比較結(jié)果發(fā)生雙位控制信號(hào)，控制冷熱水循環(huán)管路電動(dòng)水閥（兩通閥或三通閥）的開(kāi)關(guān)，即用切斷和打開(kāi)盤管內(nèi)水流循環(huán)的方式，調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度（供冷量），把室內(nèi)溫度控制在設(shè)定值上下某個(gè)波動(dòng)范圍（空調(diào)精度）之內(nèi)（如圖1所示）。
第一代溫控器主要是電氣式產(chǎn)品，溫度傳感器采用雙金屬片或氣動(dòng)溫包，通過(guò)“給定溫度盤”調(diào)整預(yù)緊力來(lái)設(shè)定溫度，風(fēng)機(jī)三速開(kāi)關(guān)和季節(jié)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為潑檔式機(jī)械開(kāi)關(guān)。這類產(chǎn)品普遍存在“溫度設(shè)定分度值過(guò)粗”、“時(shí)間常數(shù)太大”、“機(jī)械開(kāi)關(guān)易損壞”等問(wèn)題。
第二代溫控器為電子式產(chǎn)品，溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電阻，部分產(chǎn)品的溫度設(shè)定和風(fēng)速開(kāi)關(guān)通過(guò)觸摸鍵和液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，冷熱切換自動(dòng)完成，運(yùn)算放大電路和開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)雙位調(diào)節(jié)。這類產(chǎn)品改善了人機(jī)交互界面，解決了“溫度設(shè)定分度值過(guò)粗”等問(wèn)題，但仍存在“控制精度不高”、“時(shí)間常數(shù)大”、“操作較復(fù)雜”等問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家正在研究開(kāi)發(fā)第三代智能型室溫控制器，應(yīng)用新型控制模型和數(shù)控芯片實(shí)現(xiàn)智能控制?，F(xiàn)在已有國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)出了智能型室溫控制器，并已應(yīng)用于實(shí)際工程。
1新型智能溫控器的原理和特點(diǎn)
風(fēng)機(jī)盤室溫控制器在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用“量大面廣”，且必不可少，產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能效果意義重大，產(chǎn)品改型換代又必須考慮成本和造價(jià)。北京泛析模糊技術(shù)研究所研制開(kāi)發(fā)的FHK-1型智能溫控器采用一種全新的控制技術(shù)——“模糊開(kāi)關(guān)控制”，在不改動(dòng)原有控制接線、不增加造價(jià)的前提下實(shí)現(xiàn)了從簡(jiǎn)單“雙位控制”到“智能模糊控制”的飛躍。
模糊開(kāi)關(guān)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)思想是：利用模糊推理方法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)雙位控制過(guò)程中的上下閥值，即為了減少被控響應(yīng)上升過(guò)沖，提前T1秒停送熱風(fēng)，同理為了防止被控響應(yīng)下降過(guò)沖，提前T2秒送熱風(fēng)（如圖2所示）。T1和T2是通過(guò)模糊推理方法在實(shí)時(shí)控制過(guò)程獲得的，這里的模糊推理機(jī)采用了自主產(chǎn)權(quán)開(kāi)發(fā)的FC-3模糊推理機(jī)。該推理機(jī)具有“推理速度快”、“分辨率高”、“抗干擾能力強(qiáng)”和“價(jià)格便宜”等特點(diǎn)。（見(jiàn)圖2）
另外，該溫控器中有一組專家智能，根據(jù)室內(nèi)人數(shù)和門窗狀況自動(dòng)安排高、中、代三檔送風(fēng)，以合理的風(fēng)速、最快的跟蹤速度進(jìn)行室溫調(diào)節(jié)，避免了誤操作，實(shí)現(xiàn)節(jié)約冷水能耗。
這種“智能模糊控制”方法仍屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制原理如圖3所示。模糊推理機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度值比較結(jié)果進(jìn)行推理運(yùn)算并發(fā)出開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，控制電動(dòng)水閥或風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)，若室溫“高”則通冷水且開(kāi)風(fēng)機(jī)（供冷風(fēng)）；若室溫材“低”則斷冷水且停風(fēng)機(jī)（停冷風(fēng)）。專家智能系統(tǒng)根據(jù)室溫變化速率（導(dǎo)數(shù)）判斷室內(nèi)人數(shù)和門窗等負(fù)荷特性，并以此自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。（見(jiàn)圖3）
可以看出整個(gè)控制過(guò)程只需設(shè)定一個(gè)溫度值，即可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能運(yùn)行，避免了由于手工設(shè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不合理而可能出現(xiàn)的“室溫控制失效”問(wèn)題。
2空調(diào)精度、人體舒適性和空調(diào)節(jié)能
我們知道空調(diào)精度越高，人體感覺(jué)舒適性越好，過(guò)調(diào)能量損失越少。但由于傳統(tǒng)控制方法的控制精度越高，自控系統(tǒng)的造價(jià)就越高，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)對(duì)空調(diào)精度不做嚴(yán)格要求。這就造成一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)缺乏有效的室溫自動(dòng)控制手段，只能依靠運(yùn)行管理或操作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)，主觀性強(qiáng)，過(guò)調(diào)冷/熱損失大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重的局面。
“模糊開(kāi)關(guān)控制”智能溫控器在風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，最重要的意義在于“在不增加造價(jià)的前提下大大提高舒適性空調(diào)系統(tǒng)的控制精度”。圖4和圖5對(duì)比了普遍開(kāi)關(guān)溫控器與智能溫控器控制空調(diào)室溫的過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)記錄，可以看出，后者在“超調(diào)查”、“余差”和“回復(fù)時(shí)間”等品質(zhì)指標(biāo)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。這種智能溫控器對(duì)于VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和普通全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)中的溫濕度自動(dòng)控制同樣具有重要意義。
通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)我們還發(fā)現(xiàn)，這種智能溫控器在相同的工況條件下維持室內(nèi)溫度恒定需要的供冷/熱量比普通溫控器要少30%左右。對(duì)比分析兩種控制系統(tǒng)不同的工作特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)：普通溫控器控制的空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量恒定，室內(nèi)空氣始終保持流動(dòng)狀態(tài)，室內(nèi)空氣與外墻外窗等得熱體保持較大的對(duì)流換熱系數(shù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱得熱形成的冷負(fù)荷較大；而智能溫控器控制的空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量不斷變化，且有很大一部分時(shí)間系統(tǒng)風(fēng)量為零，即室內(nèi)空氣基本靜止，室內(nèi)空氣與外墻外窗等得熱體之間的對(duì)流換熱系數(shù)較小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳得熱形成的冷負(fù)荷較小，使得維持相同室溫所需的冷/熱量減少。
另外，應(yīng)用智能溫控器的風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量不斷變化，平均風(fēng)速小、平均噪聲小、風(fēng)機(jī)耗電量少等都對(duì)提高人體舒適性和空調(diào)品質(zhì)、節(jié)省運(yùn)行能耗具有重要意義。
3風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、維護(hù)和改造
綜上所述，這種新型智能溫控器具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：
①控制精度高，速度快，穩(wěn)定性能好。
②自動(dòng)化程度高，溫度和風(fēng)速全自動(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單可靠。
③對(duì)執(zhí)行器要求低，只需繼電器或可控硅執(zhí)行開(kāi)關(guān)信號(hào)即可工作，成本低、效果好。
④風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組變風(fēng)量自動(dòng)運(yùn)行，室內(nèi)平均風(fēng)速減小，什么性提高，減小了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的對(duì)流換熱系數(shù)，節(jié)省運(yùn)行能耗。
⑤可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組無(wú)水閥定流量運(yùn)行，故障率低、維修量小，初投資省。
所以我們建議在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量取消電動(dòng)水閥，選用智能溫控器，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制室溫。這時(shí)就需要對(duì)風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)做認(rèn)真的水力平衡計(jì)算，必要時(shí)也可使用流量平衡閥，確保最大負(fù)荷時(shí)各房間均能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度。同時(shí)請(qǐng)注意溫控器的安裝位置問(wèn)題。因?yàn)闇囟葌鞲衅髟O(shè)于溫控器內(nèi)，所以務(wù)必將溫控器設(shè)置在氣流穩(wěn)定的回流區(qū)內(nèi)，盡量不要安裝在氣流死角或擾流太多的門口附近，避免控制震蕩或失靈。
已經(jīng)投入運(yùn)行的半集中式空調(diào)系統(tǒng)，普遍存在電動(dòng)水閥“堵”、“漏”、“失靈”等問(wèn)題，檢修工作量較大。建議在系統(tǒng)改造時(shí)可以考慮拆掉或廢掉原電磁閥，安裝智能溫控器（無(wú)須改動(dòng)FCU內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路），這樣可以利用較少的投資取得較好的改造效果。尤其是節(jié)能效果顯著，資金回收期短。
