温州永强机场楼宇自控系统优化方法初探

肖　枫

[摘要]以温州永强机场刚刚建设完成的航站楼楼宇自动化控制工程为例，探讨此类建筑的节能措施与其原理，研究实现航站楼建筑暖通空调系统及照明节能的有效途径和优化方法。确立智能建筑能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施，对于智能建筑节能实现具有重要的现实意义。

[关键词]DDC 能源消耗 暖通空调 节电量

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0720109－01

一、引言

随着人们节能意识的不断增强，楼宇自控系统作为建筑智能化系统的一个重要组成部分，现已被广泛应用到各种智能建筑中。如果该系统能够最大程度地发挥出其功效，那么对于“节能”而言意义重大。但根据相关数据表明，楼宇自控系统的节能效果却不尽理想。因此，“如何合理利用建筑智能化实现建筑节能”成为了业内人士当前普遍关注的问题。

从可持续发展理论出发，建筑节能的关键又在于提高能量效率，因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。

从目前计算机在过程控制中的应用情况来看，可以分为两大类，即：直接数字控制系统（Direct Digital Control简称DDC）和监督控制系统（SupervisoryCommuter Control简称SCC）。温州永强机场采用的正是先进的DDC 系统对机场内的重要建筑（如航站楼、动力中心等）进行自动化管理，为整个机场的能源、照明、通信、给排水等方面提供自动控制，在很大程度上体现了信息技术和实际设备之间高效的、紧密的结合。现代化的航站楼，每实现一项功能都必须装备大量的设备，例如：照明、空调、电梯、用水、用电等，无一不是建立在大量的电气或机械设备之上。要让这些设备高效运行，就必须要对其进行科学、合理地监视、控制和维护。

二、机场楼宇系统简介

温州永强机场的航站楼地面有两个楼层，新建航站楼22730平方米，改造老航站楼11614平方米，按满足2015年旅客吞吐量600万人次，货邮吞吐量6万吨的要求建设。航站楼楼宇系统采用开放式集散系统，随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输入输出模块，应用MS/TP现场总线，从分布在航站楼的弱电间走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活。由于BACnet技术的开放性，使分站具有了一定程度的开放规模。BAS控制网络就形成了三层结构，分别是管理层（中央站）、自动化层（DDC分站）和现场网络层。温州机场采用HONEYWELL公司的全局控制器BACtalk为主控模块，下挂若干个子网，根据不同的要求，下挂有74个DDC。每个DDC控制采用BACnet MS/TP网络与主模块相连，同时各DDC也能独立工作。数据的传输速率为78.6K bps，已能满足日常工作的需要。

为使温州永强机场的BAS能充分发挥其自身的作用，使BAS能准确、灵活地控制航站楼的相关设备，更好地达到节约人力、节约能源的最终目的，在BAS设计中考虑了BAS与机场集成系统（CUTELNK）的联网通信，用于获取航班计划信息。CUTELNK系统中的数据通过机场内部以太网网络提供给BAS网关，并经网关上的串行接口输出至BAS系统，在航班信息接口正确处理完信息并传送到BAS 后，通讯软件通过DAC 硬件模块将航班信息转化为0～5 V 模拟信号。BAS 可以向预先设定的控制点发出开关指令，进行操作，开启后所有的调节均按照事先制定的方案及编制的程序。BAS 通过对区域控制（群控）组点的控制，使相关区域的照明、空调等设备根据航班计划，按最节能模式启停（只开启基本设备）。当然，BAS 可以做到在中控室计算机发出相关提示，由操作人员按提示进行操作，使操作人员更明确现场设备的工作情况。

三、工程实施过程中常见的几个问题与解决措施

由于航站楼不同于一般大厦，在设备控制上有着很多的不同点，简单的朝九晚五模式在这里根本行不通。温州机场分国内、国际的旅客区域，要随时根据飞机起降的航班计划调整特定的灯光，空调等相关设备。采用传统的控制方式已经完全不适应这种多变的需求，采用合理控制是势在必行的。

在建筑智能控制系统工程的实施过程中，通常会发生以下一系列问题，解决的不好不但对投资、运行、能源消耗起负面的影响，而且还危及人员的健康。

1. 对夏季、冬季及过渡季的认识深度不够。空调系统所指的夏季、冬季及过渡季控制参数是按照夏季、冬季及过渡季三种状态划分的三种工况，对应相应的温度、湿度或焓值等工作环境参数，如果仅仅按照夏季、冬季及过渡季的实际季节变化来简单的理解，往往使得空调系统最终得不到理想的控制效果。

2. 暖通空调自控系统，其精髓在于把握空调工艺中的“定”和“变”两字上。工程实施中往往未能根据不同管路、不同工况下的“定风（或定流）量”或“变风（或变流）量”的特性要求设计自控系统，如制冷机冷冻／冷却循环水定流量；新风处理机组一般定新风量；变风量的空调机组分变新风量（或定新风比）和定新风量（或变新风比）等。新风处理机组大都采用“定新风量”的设计，这一点往往没有引起电气控制工程师的足够重视。在新风阀的控制上一般仅要求位式控制，新风阀多采用双向单相（AC 220V／AC24V，三线）电机或电动执行机构位式控制；为盘管防冻新风阀设计成与送风机联动；为防止风阀压差过大无法开启，通常先打开新风阀，后开送风机，停风机即关阀。

3. 根据已建项目的综合统计，中央空调系统的能耗约占整个建筑物能耗的40%，因此BAS系统在对中央空调系统的监控与调节过程中体现节能，意义变得十分重大。特别是航站楼的空间面积大，人流多，冷负荷的变化大，如果整个空调机、新风机、制冷机组等大型耗能设备无任何节能控制措施，能源的耗费将是巨大的。另外，建筑在照明用电方面也是耗能的部分。

因此，采用最优化的节能控制模式来满足航站楼的功能要求，不仅为运营带来很大的经济效益，而且还可使系统处于较佳的工况下运行，从而延长设备的使用寿命。对楼控系统进行认真的调研和规划，从工程设计的角度也可以起到一定的效果。

经对温州地区的实践证明，夏季室内温度降低1℃或冬季升高1℃，除对暖通空调工程的投资增加6％，能耗增大8％外，加大室内外温差也不符合卫生学要求。舒适性空调夏季比较理想的室内温度是比室外环境温度低5-8℃为好。

中央空调能耗一般包括三部分，即（1）空调冷热源；（2）空调机组末端设备；（3）水或空气输送系统。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的重要内容。如果把各自消耗的能量折算成一次能源，则各类机组均可用单位时间内一次能源消耗能量所制取的冷量或热量进行比较。单从能耗角度考虑，夏季制冷：离心式、螺杆式冷水机组一次能源效率最高，蒸气两效LiBr吸收式冷水机组一次能源效率最小；冬季供热：螺杆式、活塞式热泵冷热水机组一次能源效率最高，电热水机组最低，即能耗最高。