大型民航機場能效提升關鍵技術研究應用

成都雙流國際機場運行控制中心指揮室 四川成都 610202

1 項目概況

現常見運行問題，主要體現在能源站，如能源站中各設備的運行依靠人工經驗進行調節，難以保證節能運行；水力失衡情況；水泵定頻運行，輸配系統能耗偏高；現有的控制系統僅能實現啟停調控未充分發揮自動運行功能；由于自控系統為兩種不同品牌的控制系統目前無法實現聯動控制等問題[1]。同時也存在一些有機場建筑特色的運行問題，體現在航站樓，如機場航站樓為典型的高大空間，由于風口角度問題，存在冷熱不均情況；該機場航站樓行李分揀大廳處，當行李提取窗口打開時，由于大廳出口和行李提取窗口位置相對，形成明顯的冷風通道，導致行李分揀大廳冬季溫度較低；航站樓各功能區域的供能沒有依據該區域的實際需求（航班信息和人流量情況），而導致能源的浪費等。所述運行問題導致能源浪費以及室內環境的不舒適，急需進行改造。

2 項目改造內容及效果

2.1 節能改造措施描述

本項目暖通空調系統的節能改造，在不影響暖通空調系統使用要求的前提下，主要通過軟件與硬件兩方面的改造，實現末端各負荷區域供需平衡，空調系統優化運行，保證空調系統運行在整體能耗最優工況，實現建筑整體節能[2]。

2.2 核心節能技術介紹

硬件節能改造技術為較為常見的節能技術，在此不再贅述，將詳述三項軟件節能改造技術。

（1）專家智能管理控制平臺。能源站中各設備的運行優化過程如下所述：通過建立建筑的模型（見圖1），結合實時氣象數據和人員流動等信息，智能專家系統對建筑每個熱區的冷熱負荷進行實時計算，并依據計算的負荷量，對每個熱區的空調機組的送風量及送風溫度進行調整；同時，依據系統管網數據，智能專家系統對系統的時間延遲進行計算，控制冷水機組的輸出冷量使之與末端負荷需求相匹配，并調整輸配水泵的流量揚程等參數使之滿足冷熱源側和各負荷側的流量壓力需求，保證暖通空調系統運行在整體能耗最小工況，實現建筑整體節能。

圖1 機場建筑熱工模型示意圖

對于航站樓中各空調末端的啟停及參數控制，其過程如下所述：本項目在改造中將航班信息接入專家節能系統中，實現了航班信息與暖通空調系統聯動。根據實時航班和人流信息等數據，通過已有的建筑熱工模型，可實時計算出各熱區不同時間段的負荷量，從而優化控制末端空調的啟停以實現對不同運行區域的管控；根據計算的負荷值，通過多維度參數的動態尋優可實時輸出末端空調參數的控制值，實現對由于航班信息變化而引起負荷波動較大的局部區域的精確控制，最終實現高效節能。

（2）建筑分時分區供熱。航站樓內不同區域使用功能不同，在一晝夜內每個時間段所需供熱量是不同的，分時分區供熱就是對不同功能區一天內不同時間段做出合理劃分，并按照實際需求熱量進行供熱[3]。

在不同功能區（如夜間無需供熱）供熱支路加裝電動閥門，選取典型房間放置室內溫度傳感器，并在熱源設置分時分區控制器。根據具體使用時間及要求（比如最末航班時間），通過分時分區控制器來控制閥門的啟閉，保持使用期間室內溫度符合要求，在非使用期間室內溫度只需維持防凍溫度，既可保障環境舒適度又能最大限度節約資源。

（3）氣流組織改善。氣流組織是決定空調效果的重要參數之一，合理的氣流組織不僅利于末端舒適度提高，而且有利于空調系統的節能運行。建筑冷風滲透改善。對于行李提取大廳的冷風滲透，改造措施是，在從行李軌道通往行李提取大廳的熱風幕外側增加“門斗”，抵御強冷風滲透。為檢驗門斗的使用效果，對機場實際情況進行了氣流組織模擬，未加門斗與加上門斗后的溫度場分布如圖2和圖3 所示。

圖2 和圖3 表明，僅熱風幕開啟時，室內冷風通道明顯，風幕開口處明顯溫度較低，室內大部分空間達不到設計要求。在風幕外側增加風斗后，室內無明顯冷風通道，室內空間溫度較為均勻，且溫度達到設計要求。

風口布置調控：通過對現狀氣流組織形式進行了模擬分析及優化，找到了最佳風口布設角度，大幅減弱了冷熱不均現象。優化前后對比結果如圖4 和圖5 所示：

圖4 未調整送風角度溫度場分布

根據圖4 和圖5，機場風口射流角度調整前溫度不滿足室內溫度設計要求，影響室內熱環境舒適度。統一調整射流角度為15°后，溫度場滿足室內溫度設計要求，提高了室內熱環境舒適度。

圖5 調整送風角度后溫度場分布

2.4 節能改造效果

改造實施完成后，通過一年的實際運行，由第三方機構對項目改造節能效果進行了審核?；诟脑烨昂蟮膶嶋H能耗數據和相關參數，核算該項目制冷系統節能率為21.15%，采暖系統整體節能率為18.62%，節能效果顯著。

3 結語

本文結合機場項目的實際案例，闡述了機場建筑具有的暖通空調系統共性運行問題和個性化運行問題，并有針對性地提出了一系列改造措施，并在實際機場項目中進行應用。改造措施包括硬件和軟件兩方面改造措施，硬件改造措施包括水泵變頻改造、航站樓與能源站聯控改造和增加室內外環境監測點位，而軟件改造措施體現了我司在機場建筑節能改造中的優勢，包括專家智能管理控制平臺、建筑分時分區供熱以及氣流組織改善。