溫州永強機場樓宇自控系統優化方法初探

肖　楓

[摘要]以溫州永強機場剛剛建設完成的航站樓樓宇自動化控制工程為例，探討此類建筑的節能措施與其原理，研究實現航站樓建筑暖通空調系統及照明節能的有效途徑和優化方法。確立智能建筑能量管理與控制系統優化的基本出發點、優化原則及技術措施，對于智能建筑節能實現具有重要的現實意義。

[關鍵詞]DDC 能源消耗 暖通空調 節電量

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720109－01

一、引言

隨著人們節能意識的不斷增強，樓宇自控系統作為建筑智能化系統的一個重要組成部分，現已被廣泛應用到各種智能建筑中。如果該系統能夠最大程度地發揮出其功效，那么對于“節能”而言意義重大。但根據相關數據表明，樓宇自控系統的節能效果卻不盡理想。因此，“如何合理利用建筑智能化實現建筑節能”成為了業內人士當前普遍關注的問題。

從可持續發展理論出發，建筑節能的關鍵又在于提高能量效率，因此無論制訂建筑節能標準還是從事具體工程項目的設計，都應把提高能量效率作為建筑節能的著眼點。

從目前計算機在過程控制中的應用情況來看，可以分為兩大類，即：直接數字控制系統（Direct Digital Control簡稱DDC）和監督控制系統（SupervisoryCommuter Control簡稱SCC）。溫州永強機場采用的正是先進的DDC 系統對機場內的重要建筑（如航站樓、動力中心等）進行自動化管理，為整個機場的能源、照明、通信、給排水等方面提供自動控制，在很大程度上體現了信息技術和實際設備之間高效的、緊密的結合。現代化的航站樓，每實現一項功能都必須裝備大量的設備，例如：照明、空調、電梯、用水、用電等，無一不是建立在大量的電氣或機械設備之上。要讓這些設備高效運行，就必須要對其進行科學、合理地監視、控制和維護。

二、機場樓宇系統簡介

溫州永強機場的航站樓地面有兩個樓層，新建航站樓22730平方米，改造老航站樓11614平方米，按滿足2015年旅客吞吐量600萬人次，貨郵吞吐量6萬噸的要求建設。航站樓樓宇系統采用開放式集散系統，隨著現場總線技術的發展，DDC分站連接傳感器、執行器的輸入輸出模塊，應用MS/TP現場總線，從分布在航站樓的弱電間走向設備現場，形成分布式輸入輸出現場網絡層，從而使系統的配置更加靈活。由于BACnet技術的開放性，使分站具有了一定程度的開放規模。BAS控制網絡就形成了三層結構，分別是管理層（中央站）、自動化層（DDC分站）和現場網絡層。溫州機場采用HONEYWELL公司的全局控制器BACtalk為主控模塊，下掛若干個子網，根據不同的要求，下掛有74個DDC。每個DDC控制采用BACnet MS/TP網絡與主模塊相連，同時各DDC也能獨立工作。數據的傳輸速率為78.6K bps，已能滿足日常工作的需要。

為使溫州永強機場的BAS能充分發揮其自身的作用，使BAS能準確、靈活地控制航站樓的相關設備，更好地達到節約人力、節約能源的最終目的，在BAS設計中考慮了BAS與機場集成系統（CUTELNK）的聯網通信，用于獲取航班計劃信息。CUTELNK系統中的數據通過機場內部以太網網絡提供給BAS網關，并經網關上的串行接口輸出至BAS系統，在航班信息接口正確處理完信息并傳送到BAS 后，通訊軟件通過DAC 硬件模塊將航班信息轉化為0～5 V 模擬信號。BAS 可以向預先設定的控制點發出開關指令，進行操作，開啟后所有的調節均按照事先制定的方案及編制的程序。BAS 通過對區域控制（群控）組點的控制，使相關區域的照明、空調等設備根據航班計劃，按最節能模式啟停（只開啟基本設備）。當然，BAS 可以做到在中控室計算機發出相關提示，由操作人員按提示進行操作，使操作人員更明確現場設備的工作情況。

三、工程實施過程中常見的幾個問題與解決措施

由于航站樓不同于一般大廈，在設備控制上有著很多的不同點，簡單的朝九晚五模式在這里根本行不通。溫州機場分國內、國際的旅客區域，要隨時根據飛機起降的航班計劃調整特定的燈光，空調等相關設備。采用傳統的控制方式已經完全不適應這種多變的需求，采用合理控制是勢在必行的。

在建筑智能控制系統工程的實施過程中，通常會發生以下一系列問題，解決的不好不但對投資、運行、能源消耗起負面的影響，而且還危及人員的健康。

1. 對夏季、冬季及過渡季的認識深度不夠。空調系統所指的夏季、冬季及過渡季控制參數是按照夏季、冬季及過渡季三種狀態劃分的三種工況，對應相應的溫度、濕度或焓值等工作環境參數，如果僅僅按照夏季、冬季及過渡季的實際季節變化來簡單的理解，往往使得空調系統最終得不到理想的控制效果。

2. 暖通空調自控系統，其精髓在于把握空調工藝中的“定”和“變”兩字上。工程實施中往往未能根據不同管路、不同工況下的“定風（或定流）量”或“變風（或變流）量”的特性要求設計自控系統，如制冷機冷凍／冷卻循環水定流量；新風處理機組一般定新風量；變風量的空調機組分變新風量（或定新風比）和定新風量（或變新風比）等。新風處理機組大都采用“定新風量”的設計，這一點往往沒有引起電氣控制工程師的足夠重視。在新風閥的控制上一般僅要求位式控制，新風閥多采用雙向單相（AC 220V／AC24V，三線）電機或電動執行機構位式控制；為盤管防凍新風閥設計成與送風機聯動；為防止風閥壓差過大無法開啟，通常先打開新風閥，后開送風機，停風機即關閥。

3. 根據已建項目的綜合統計，中央空調系統的能耗約占整個建筑物能耗的40%，因此BAS系統在對中央空調系統的監控與調節過程中體現節能，意義變得十分重大。特別是航站樓的空間面積大，人流多，冷負荷的變化大，如果整個空調機、新風機、制冷機組等大型耗能設備無任何節能控制措施，能源的耗費將是巨大的。另外，建筑在照明用電方面也是耗能的部分。

因此，采用最優化的節能控制模式來滿足航站樓的功能要求，不僅為運營帶來很大的經濟效益，而且還可使系統處于較佳的工況下運行，從而延長設備的使用壽命。對樓控系統進行認真的調研和規劃，從工程設計的角度也可以起到一定的效果。

經對溫州地區的實踐證明，夏季室內溫度降低1℃或冬季升高1℃，除對暖通空調工程的投資增加6％，能耗增大8％外，加大室內外溫差也不符合衛生學要求。舒適性空調夏季比較理想的室內溫度是比室外環境溫度低5-8℃為好。

中央空調能耗一般包括三部分，即（1）空調冷熱源；（2）空調機組末端設備；（3）水或空氣輸送系統。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調節能的重要內容。如果把各自消耗的能量折算成一次能源，則各類機組均可用單位時間內一次能源消耗能量所制取的冷量或熱量進行比較。單從能耗角度考慮，夏季制冷：離心式、螺桿式冷水機組一次能源效率最高，蒸氣兩效LiBr吸收式冷水機組一次能源效率最小；冬季供熱：螺桿式、活塞式熱泵冷熱水機組一次能源效率最高，電熱水機組最低，即能耗最高。