機(jī)場航站樓的低碳智能化解決方案：空調(diào)和照明節(jié)能控制系統(tǒng)

孟慶祝 （北京國安電氣總公司，北京 100080）

在推崇低碳城市生活方式與綠色建筑營造模式的今天，智能建筑電氣的發(fā)展日益呈現(xiàn)出以節(jié)能為中心，以智能化推進(jìn)綠色建筑、節(jié)約能源、降低資源消耗和浪費(fèi)、減少污染為建筑智能化發(fā)展的方向和目的。綠色建筑是一個(gè)有機(jī)的整體概念，它貫穿于建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用以及維護(hù)的全過程，覆蓋建筑物的整個(gè)生命周期。具體的節(jié)能手段則體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是硬節(jié)能：硬節(jié)能如同硬件，相對較易實(shí)現(xiàn)，容易量化，硬性規(guī)定，包括墻體和屋面材料，通風(fēng)采光比率，設(shè)備選型等。這些部分在建筑體完工后就基本定型，成為節(jié)能的主體。二是軟節(jié)能：軟節(jié)能應(yīng)用范圍較廣，技術(shù)含量較高，應(yīng)當(dāng)集成在智能建筑的整體管理維護(hù)系統(tǒng)中。如公共照明的感應(yīng)控制、中央空調(diào)的集中控制、能耗分析、自控系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)等。

在機(jī)場航站樓的電氣工程中，節(jié)能的主要目標(biāo)就是節(jié)省電能，其中以暖通空調(diào)和航站樓照明的節(jié)能潛力最大。機(jī)場航站樓空調(diào)和照明節(jié)能控制系統(tǒng)就是在多年承擔(dān)機(jī)場航站樓工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，依托航站樓智能化集成平臺，通過對各類實(shí)時(shí)信息與歷史數(shù)據(jù)的分析，采用優(yōu)化的策略進(jìn)行控制，最大限度地減少空調(diào)和照明系統(tǒng)等建筑設(shè)備的能源消耗。

1 系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為三層，即：航班動態(tài)信息接口層（AFDS Interface）、核心控制邏輯（Core Control Logic）和樓控系統(tǒng)控制接口（BACNet Interface）。航班動態(tài)信息接口層從集成系統(tǒng)讀取實(shí)時(shí)航班動態(tài)數(shù)據(jù)；核心控制邏輯分析實(shí)時(shí)航班數(shù)據(jù)，根據(jù)航站樓的機(jī)組布局情況計(jì)算出控制策略；而樓控系統(tǒng)控制接口則根據(jù)控制策略實(shí)時(shí)向樓控系統(tǒng)發(fā)送打開和關(guān)閉機(jī)組的控制命令，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組、照明的自動控制，不需要人為干預(yù)。

由于空調(diào)機(jī)組和照明設(shè)備開啟和關(guān)閉的精確控制，大大減少空調(diào)機(jī)組和照明的運(yùn)行時(shí)間，從而節(jié)約電力和能源。系統(tǒng)的核心是控制邏輯，即根據(jù)航站樓的功能區(qū)域及設(shè)備的分布情況，以及航班的分布情況和旅客活動特點(diǎn)，制定出科學(xué)、合理、人性化的控制策略，不但節(jié)能、高效，而且使旅客感到舒適體貼。系統(tǒng)關(guān)系圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)節(jié)能效果

該系統(tǒng)在上海浦東國際機(jī)場T2航站樓應(yīng)用后，節(jié)能效果十分明顯，已作為2009年節(jié)能示范工程在上海市立項(xiàng)推廣。

上海浦東國際機(jī)場T2航站樓航班數(shù)量大、密度大，根據(jù)運(yùn)營中心統(tǒng)計(jì)，在采用該系統(tǒng)前，每天空調(diào)機(jī)組和照明系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí)間平均只有2h。采用該系統(tǒng)后，由于根據(jù)航班動態(tài)進(jìn)行了精確控制，每天平均停機(jī)時(shí)間達(dá)到6～ 7h。

1） 節(jié)約電力：據(jù)營運(yùn)中心比較統(tǒng)計(jì)，電力節(jié)約達(dá)20%。

2） 目前能源中心雖然沒有統(tǒng)計(jì)節(jié)約熱量和冷量的數(shù)據(jù)，但由于空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的減少，節(jié)約比例也會與電能節(jié)約比例相當(dāng)。

隨著機(jī)場航班密度的減少，停機(jī)時(shí)間越多，節(jié)能效果會越明顯。

3 浦東國際機(jī)場T2工程控制邏輯案例

3.1 航班聯(lián)動機(jī)組分區(qū)原則

根據(jù)進(jìn)出旅客的流程圖，主要分為國際、國內(nèi)兩大部分。其中國際部分為到達(dá)、出發(fā)、登機(jī)橋、遠(yuǎn)機(jī)位、海關(guān)、邊防、安檢、落地簽證。國內(nèi)部分為到達(dá)、出發(fā)、登機(jī)橋、遠(yuǎn)機(jī)位、安檢。

3.1.1 長廊部分

按建筑的段為單位對機(jī)組聯(lián)動控制分區(qū)，長廊部分功能區(qū)域有國內(nèi)、國際到達(dá)和出發(fā)兩個(gè)部分，在0.0m層有國內(nèi)、國際到達(dá)和出發(fā)的2個(gè)遠(yuǎn)機(jī)位。每段的機(jī)組分為旅客候機(jī)區(qū)域、公共服務(wù)區(qū)域，航班聯(lián)動時(shí)系統(tǒng)開啟旅客候機(jī)區(qū)域的空調(diào)機(jī)，以及旅客途經(jīng)的空調(diào)機(jī)組，同時(shí)啟動相應(yīng)區(qū)域的VRV機(jī)組。在沒有旅客的區(qū)域的空調(diào)機(jī)組處于停止待機(jī)狀態(tài)。以國際到達(dá)為例，如C1段的某個(gè)橋位有航班到達(dá)，航班聯(lián)動后，系統(tǒng)會按順序打開C1、B4、B3段的空調(diào)機(jī)組。如果同時(shí)有航班到達(dá)C3段的某個(gè)橋位，系統(tǒng)會按順序打開C3、C2、C1、B4、B3 段的空調(diào)機(jī)組。

3.1.2 連廊部分

按建筑的段為單位對機(jī)組聯(lián)動控制分區(qū)，連廊部分功能區(qū)域有國內(nèi)安檢部分，國際海關(guān)、邊防、安檢、落地簽證等部分。航班聯(lián)動時(shí)系統(tǒng)開啟旅客通過區(qū)域的空調(diào)機(jī)組。

3.1.3 主樓部分

按建筑的段為單位對機(jī)組聯(lián)動控制分區(qū)，主樓部分功能區(qū)域有13.6m層的國內(nèi)、國際出發(fā)值機(jī)柜臺、送客廳、公共區(qū)域，6.0m層的行李轉(zhuǎn)盤（0.0m層的行李轉(zhuǎn)盤作為預(yù)留部分，聯(lián)動策略只預(yù)留功能）、迎客廳、公共區(qū)域部分。航班聯(lián)動時(shí)系統(tǒng)開啟旅客到達(dá)或出發(fā)區(qū)域的空調(diào)機(jī)，以及旅客途經(jīng)的空調(diào)機(jī)組。在沒有旅客的區(qū)域的空調(diào)機(jī)組處于停止待機(jī)狀態(tài)，在13.6m層服務(wù)區(qū)域的空調(diào)機(jī)組不參與航班聯(lián)動控制，該部分空調(diào)機(jī)組按航班的首末航班啟停。

3.2 航班聯(lián)動空調(diào)及新風(fēng)機(jī)組

3.2.1 國內(nèi)到達(dá)控制

根據(jù)航班數(shù)據(jù)消息元素（AFDS）的數(shù)據(jù)，判斷到達(dá)的航班是否是國內(nèi)到達(dá)航班，決定旅客到達(dá)后的路徑。

當(dāng)判斷為國內(nèi)到達(dá)航班后，根據(jù)AFDS提供的登機(jī)橋位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分是4.2m層（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3 段）的空調(diào)機(jī)組，同時(shí)啟動相應(yīng)區(qū)域的VRV機(jī)組，停機(jī)命令根據(jù)AFDS提供的時(shí)間下達(dá)，不作延時(shí)停機(jī)策略。

根據(jù)AFDS提供的行李轉(zhuǎn)盤號，系統(tǒng)提前開啟連接廊、主樓部分行李轉(zhuǎn)盤、國內(nèi)到達(dá)迎客廳6.0m層（B5、B6、B9、B10、B13、B14 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同上。

3.2.2 國內(nèi)到達(dá)遠(yuǎn)機(jī)位

根據(jù)AFDS提供的行李轉(zhuǎn)盤號，系統(tǒng)提前開啟連接廊、主樓部分行李轉(zhuǎn)盤、國內(nèi)到達(dá)迎客廳6.0m層（B5、B6、B9、B10、B13、B14 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.3 國內(nèi)出發(fā)控制

根據(jù)航班數(shù)據(jù)消息元素（AFDS）的數(shù)據(jù)，判斷出發(fā)的航班是否是國內(nèi)出發(fā)航班，決定旅客出發(fā)后的路徑。

當(dāng)判斷為國內(nèi)出發(fā)航班后，根據(jù)AFDS提供的值機(jī)柜臺號，系統(tǒng)提前開啟國內(nèi)出發(fā)、國內(nèi)送客廳值機(jī)柜臺13.6m 層（B9、B10、B13、B14 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的航班信息，系統(tǒng)提前開啟國內(nèi)出發(fā)安檢區(qū)13.6m層（B5、B6段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令根據(jù)AFDS提供的時(shí)間下達(dá)，不作延時(shí)停機(jī)策略。

旅客經(jīng)B6段的電梯LD4、LD5，自動扶梯ES22、ES23、ES24、ES25 下至連廊4.2m 層。

根據(jù)AFDS提供的登機(jī)橋位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分是4.2m 層（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3段）的空調(diào)機(jī)組。同時(shí)啟動相應(yīng)區(qū)域的VRV機(jī)組，停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.4 國內(nèi)出發(fā)遠(yuǎn)機(jī)位

當(dāng)判斷為國內(nèi)出發(fā)航班后，根據(jù)AFDS提供的值機(jī)柜臺號，系統(tǒng)提前開啟國內(nèi)出發(fā)、國內(nèi)送客廳值機(jī)柜臺13.6m 層（B9、B10、B13、B14 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的航班信息，系統(tǒng)提前開啟國內(nèi)出發(fā)安檢區(qū)13.6m層（B5、B6段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令根據(jù)AFDS提供的時(shí)間下達(dá)，不作延時(shí)停機(jī)策略。

旅客經(jīng)B6段的電梯LD4、LD5，自動扶梯ES22、ES23、ES24、ES25 下至連廊0.0m 層。

根據(jù)AFDS提供的遠(yuǎn)機(jī)位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分是0.0m層（B1段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.5 國際到達(dá)控制

根據(jù)航班數(shù)據(jù)消息元素（AFDS）的數(shù)據(jù)，判斷到達(dá)的航班是否是國際到達(dá)航班，決定旅客到達(dá)后的路徑。

當(dāng)判斷為國際到達(dá)航班后，根據(jù)AFDS提供的登機(jī)橋位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分8.4m層（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3 段）的空調(diào)機(jī)組，同時(shí)啟動相應(yīng)區(qū)域的VRV機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提前開啟落地簽證、海關(guān)、邊防區(qū)域8.4m 或6.0m 層（B6、B7、B8 段）的空調(diào)機(jī)組。

根據(jù)AFDS提供的行李轉(zhuǎn)盤號，系統(tǒng)提前開啟主樓部分行李轉(zhuǎn)盤、國際到達(dá)迎客廳6.0m層（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.6 國際到達(dá)遠(yuǎn)機(jī)位

當(dāng)判斷為國際到達(dá)航班后，根據(jù)AFDS提供的遠(yuǎn)機(jī)位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分0.0 m層（B2段）的空調(diào)機(jī)組，停機(jī)命令同3.2.1所述。

旅客經(jīng)B2段的電梯LD17，自動扶梯ES38上至連廊8.4m或6.0m層。

根據(jù)AFDS提供的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提前開啟落地簽證、海關(guān)、邊防區(qū)域8.4m 或6.0m 層（B6、B7、B8 段）的空調(diào)機(jī)組。

根據(jù)AFDS提供的行李轉(zhuǎn)盤號，系統(tǒng)提前開啟主樓部分行李轉(zhuǎn)盤、國際到達(dá)迎客廳6.0m層（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.7 國際出發(fā)控制

根據(jù)航班數(shù)據(jù)消息元素（AFDS）的數(shù)據(jù)，判斷出發(fā)的航班是否是國際出發(fā)航班，決定旅客出發(fā)后的路徑。

當(dāng)判斷為國際出發(fā)航班后，根據(jù)AFDS提供的值機(jī)柜臺號，系統(tǒng)提前開啟國際出發(fā)、國際送客廳值機(jī)柜 臺13.6m 層（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段 ）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的航班信息，系統(tǒng)提前開啟國際出發(fā)海關(guān)、邊檢區(qū)、安檢區(qū)13.6m層（B6、B7、B8段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的登機(jī)橋位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分13.6m 層（B1、B2、B3、B4 段）的空調(diào)機(jī)組，長廊部分8.4m 層（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3段）的空調(diào)機(jī)組，同時(shí)啟動相應(yīng)區(qū)域的VRV機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.8 國際出發(fā)遠(yuǎn)機(jī)位

當(dāng)判斷為國際出發(fā)航班后，根據(jù)AFDS提供的值機(jī)柜臺號，系統(tǒng)提前開啟國際出發(fā)、國際送客廳值機(jī)柜 臺13.6m 層（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段 ）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

根據(jù)AFDS提供的航班信息，系統(tǒng)提前開啟國際出發(fā)海關(guān)、邊檢區(qū)、安檢區(qū)13.6m層（B6、B7、B8段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

圖3 航班信息與空調(diào)機(jī)組聯(lián)動矩陣圖

根據(jù)AFDS提供的遠(yuǎn)機(jī)位，系統(tǒng)提前開啟長廊部分0.0m層（B2段）的空調(diào)機(jī)組。停機(jī)命令同3.2.1所述。

3.2.9 延誤航班問題

當(dāng)AFDS提供有航班延誤的信息時(shí)（需AFDS提供新的詳細(xì)的到達(dá)或出發(fā)時(shí)間），系統(tǒng)先判斷該區(qū)域的空調(diào)機(jī)組是否已經(jīng)發(fā)出啟動命令（機(jī)組的控制模式在占用模式下）。

在出發(fā)的情況下：如沒有發(fā)出啟動命令，值機(jī)柜臺沒有開啟，機(jī)組處于待機(jī)狀態(tài)；如在值機(jī)柜臺已打開、機(jī)組沒有發(fā)命令的情況下，機(jī)組發(fā)出啟動命令；如命令已發(fā)出，但值機(jī)柜臺沒有打開，則發(fā)出停機(jī)命令。

在到達(dá)的情況下：如有命令發(fā)出，機(jī)組發(fā)出停機(jī)命令。

3.2.10 非正常情況下

出現(xiàn)航班延誤，見第9條控制策略。

如出現(xiàn)集成系統(tǒng)發(fā)來的航班信息不準(zhǔn)確，只有運(yùn)行人員在現(xiàn)場巡查時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)會保留15～30天的與控制有關(guān)航班信息日志，操作員可以通過核查日志找到答案。操作員也可以通過系統(tǒng)的群控命令對需開啟的區(qū)域進(jìn)行集中開啟。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中斷或其他故障，出現(xiàn)此問題時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)送報(bào)警信號，此時(shí)操作員可將機(jī)組轉(zhuǎn)為時(shí)間表或手動模式運(yùn)行。操作員也可以通過系統(tǒng)的群控命令對需開啟的區(qū)域進(jìn)行集中開啟。

3.2.11 航班信息與空調(diào)機(jī)組聯(lián)動矩陣圖

矩陣圖代表：航站樓設(shè)備布局和控制區(qū)域劃分，既可單獨(dú)對A1-1段進(jìn)行控制，也可對B2-2段進(jìn)行控制。

4 結(jié)束語

通過浦東國際機(jī)場T2航站樓的實(shí)踐，該系統(tǒng)的節(jié)能效果十分明顯。運(yùn)營部門對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對比發(fā)現(xiàn)：采用航班聯(lián)動控制后，空調(diào)和照明系統(tǒng)日節(jié)電量為29835度，按此推算，年節(jié)電量約1089萬度，節(jié)電比例約為25%。

機(jī)場航站樓空調(diào)和照明節(jié)能控制系統(tǒng)是在總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上形成的節(jié)能控制軟件系統(tǒng)產(chǎn)品，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、軟件為核心，通過信息交換和共享，將各個(gè)具有完整功能的獨(dú)立子系統(tǒng)整合成一個(gè)有機(jī)體，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息共享，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，提高系統(tǒng)維護(hù)和管理的自動化水平，提供個(gè)性化服務(wù)。總體來說，智能建筑節(jié)能的方法和技術(shù)是向著優(yōu)化與集成方向發(fā)展。將節(jié)能的理念應(yīng)用到智能建筑建造及運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，開發(fā)及優(yōu)化更為高效的智能管理系統(tǒng)，在更為集成化的平臺上實(shí)現(xiàn)智能建筑的節(jié)能。

[1]周巍, 陳宏偉. 智能建筑與節(jié)能淺談［J］. 中小企業(yè)管理與科技（下旬刊） ,2010 （5）：247.

[2]武存恩.智能建筑中的節(jié)能利用［J］.中國住宅設(shè)施.2011（2）：42-44.