樓宇自動化控制系統在機場建筑節能中的應用

田菲

(南京祿口國際機場,江蘇 南京 211113)

樓宇自動化控制系統在機場建筑節能中的應用

田菲

(南京祿口國際機場,江蘇 南京 211113)

機場建筑的節能控制依賴于樓宇自動化控制系統.本文對樓宇自動化控制系統進行了簡要介紹,重點分析了樓宇自動化控制系統在機場建筑節能中的使用,從而降低投入成本,提高機場的收益.

樓宇自動化控制系統;機場;節能

隨著經濟的發展和科技的進步,計算機等信息化技術在人們的生活、學習和工作中得到廣泛的應用.近年來,高層建筑不斷出現.據不完全統計,我國的建筑能耗在全社會資源總能耗中占據約1/3的比例.可見,建筑能耗巨大.隨著資源被不斷的消耗,人們越來越重視節能降耗.而樓宇自動化作為智能建筑、綠色建筑的核心組成,對綠色建筑的節能起著非常重要的作用,在節約能源、減少污染方面發揮著巨大的作用.

機場建筑是一個復雜、龐大的建筑體,集照明系統、中央空調、飛行區、候機樓等為一體,人口流動較大,設備多而復雜,對環境要求高,因此對建筑的自動化控制和管理要求較高.集這么多建筑和設備,機場每天的能源消耗也是非常大的,為了實現有效節能,機場樓宇自動化控制系統發揮重要作用,對機場建筑各個設備進行智能監控和管理,為機場提供一個健康、節能、舒適、安全的環境.本文將就樓宇自動化控制系統如何在機場建筑中發揮節能作用展開討論.

1 智能建筑

智能建筑是指將建筑物的結構、設計、系統、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合,從而為用戶提供一個高效、舒適、安全、節能、便利的人性化建筑環境.它集現代建筑技術、現代計算機技術、現代通訊技術和現代控制技術于一體,實現對建筑設備的智能、自動監控和管理.

建筑智能化工程也可以稱為弱電系統工程,主要包括樓宇自動化(BA)、辦公自動化(OA)、通訊自動化(CA)、消防自動化(FA)和安保自動化(SA)五分部,簡稱5A.其中,樓宇自動化用于對能量的管理和控制.同一棟建筑使用樓宇自動化控制系統后可帶來25%以上的節能效果.因此,建筑智能化工程中廣泛使用該系統.

2 機場樓宇自動化控制系統

2.1 樓宇自動化控制系統

樓宇自動化控制系統是智能建筑的組成之一,實現對建筑設備和環境的全面監測和管理,從而為使用者提供舒適、安全、節能的環境.一般來說,樓宇自動控制系統包括門禁控制系統、照明監控系統、中央空調監控系統、消防報警及火災控制系統、電梯監控系統、安防系統等.該系統通過前端設備(如現場數字計算機DDC)采集數據,然后通過網絡將信息傳回中央監管中心,中央監管中心對這些信息進行綜合分析,并以可視化的方式展現給操作者、管理員等,以實現對設備的操作、管理和預警等;同時對采集的信息的自動化分析可實現對設備故障的診斷和維護、設備狀態的監視和自動控制,一方面提高了管理人員的工作效率和管理水平,另一方面實現了自動化控制、集中式管理.

2.2 機場樓宇自動化控制系統的功能

機場建筑不同于一般的建筑,作為人流密度高的場所,機場設置了各種不同類別的設備、場所,實現不同的功能和人員流動.因此,機場樓宇自動化控制系統的功能包括以下內容.

(1)通過計算機、網絡技術等對機場的監控設備進行統一管理,管理過程中涉及設備相關的檔案信息、設備運行過程中產生的報表信息、設備維修報表信息等.

(2)通過計算機技術實現對機場設備的自動監視、顯示功能,可以對設備進行啟停控制,并將設備的各類信息通過可視化方式顯示給用戶,包括設備的基本信息、運行狀態等.

(3)根據監控設備的各類信息綜合分析設備的實際運行情況,對故障設備進行自動報警,并診斷故障發生的原因,給出維修建議等.

(4)由于機場所處的環境較為復雜,需要自動收集機場設備所處的外界環境、條件信息,將這些信息參數化后傳遞給控制中心,由控制中心對設備進行自動調控,使設備運行在最佳狀態.

(5)實現對不同系統的分散控制,保持各個系統之間的獨立性,防止相互干擾,便于對各個系統的維護和管理.

(6)通過網絡技術實現樓宇自動化控制系統內部各個子系統之間的信息共享,并實現樓宇自動化控制系統與其他智能控制系統之間的數據交換和共享,提高系統運行質量和效率.因此,樓宇自動化控制系統可實現對樓宇中的暖通空調、照明等系統的自動監控和優化控制,達到節能、降低成本、提高效率、延長設備使用壽命等目的.為了達到上述功能,機場樓宇自動化控制系統一般采用兩級的網絡結構,服務器、監控計算機和控制器采用第一級的網絡結構,現場總線為第二級的網絡結構,現場設備通過總線實現通信和控制,并通過路由器將設備信息傳遞給監控計算機,實現與第一級網絡結構之間的相互通信.把控制功能分散到各個設備節點,避免一個節點出現問題影響另一個節點,提高管理控制的可靠性和穩定性.

3 場樓宇自動化控制系統的節能模式

機場人流量大,全年365天均處于工作狀態.在這過程中,空調、照明占據了機場能源消耗的75%.因此,實現對這些系統的節能控制可降低機場的能源消耗,達到節能、綠色環保的目標.

3.1 中央空調的節能控制模式

為了實現對中央空調系統的節能控制,可以從四個方面進行改進.一是冷卻水循環節能改進.一般中央空調的冷凍水泵和冷卻水泵由多臺水泵構成,為實現其溫差和溫度控制,多調節啟停泵的臺數實現有級調節,這種調節方式"粗糙"不能實現精確控制.改進后采用變頻系統,使用變頻一拖多方式,不但實現精確調節,而且節約能耗.二是冷凍水循環節能改進.由于設計空調系統時是按最大負荷考慮,在大部分時間里冷凍水還未充分將"冷量"放出,就循環回主機,因此大量的能量被損耗在水循環中了.改進后同樣采用變頻控制,系統根據溫差自動地調節冷凍水循環快慢,使冷凍水在盤管中充分地釋放冷量.三是冷卻塔風機的控制.冷卻塔風機冷卻的效果隨著天氣的變化而變化,這是能量損耗的中心.當溫度較低時,風機的作用幾乎是多余的,而當溫度較高時,風機的散熱效果就較為明顯.因此,需要根據外界溫度的變化對冷風機進行自動啟動控制,降低風機帶來的能量損耗.四是末端風機的控制.末端風機采用啟停控制來達到粗略的恒溫控制目的,這樣使得室內的溫度在很大的一個區間內波動,使得人的感受不佳.改進后直接使用變頻器內部自帶的PI控制系統,建立一個恒溫控制系統.

3.2 變流量節能控制模式

暖風空調系統可占據能耗的50%.因此,一般的暖風空調系統按照全負荷工況設計,而實際中,暖風空調系統處于部分負荷狀態.故可對暖風空調系統進行節能控制,其中變流量節能模式是應用最廣泛的模式.變流量包括變風量、變水量和變制冷劑流量三部分.變風量通過改變送入房間的風量來滿足室內對溫度、濕度的要求.變風節能控制模式是當房間的熱負荷低于設計值時,在保持其他送風參數不變的情況下通過減少送風量來保持室內的溫度不變.變水量是采取一定的水溫供應空調機的方式以提高熱源機器的工作效率,以特殊水泵改變送水量,實現對溫度和節能的控制.變制冷劑流量利用暖風空調的變頻技術,根據室內開啟的機器數量控制室外渦旋式壓縮機的轉速,從而達到對制冷劑流量的控制.

3.3 照明系統的節能控制模式

照明系統對人員的活動、工作人員的辦公有著重要的影響,特別是夜間照明.因此,照明系統的節能控制尤為重要.機場照明可分為辦公室照明、公共區域照明和泛光照明.辦公室照明一般情況下不做節能控制,但是可以進行智能監控,避免因為人員走時忘記關閉照明而浪費能源.公共區域和泛光照明是機場照明系統能源消耗的大部分,是節能控制的重點.首先,在設計時選取LED節能燈,實現高亮度、低能耗;其次,根據光感應等方式實現照明回路控制,避免照明系統過早開啟;再次,可以設置多種情景模式,例如,晴天模式、陰天模式,根據天氣開啟適合的燈具數量,高峰模式、低峰模式,根據航班公司的航班計劃對公共區域的照明進行合理控制,對人多的地方加強照明,人少的地方可以只開啟部分燈源等;最后,建立照明系統運行和維護管理機制,如果沒有合適的管理,就會造成不必要的能源浪費.

3.4 過渡季節新風的利用

室外新風是自然界提供的能源,最大限度的利用室外新風,相當于使用免費空調為機場提供所需要的風資源.但是由于自然界的風是變化的,所以在使用室外新風的時候要采用自動控制策略對新風和回風的控制,保證最小新風量,避免機場內部環境受到干擾.

4 結語

樓宇自動化控制系統對機場建筑智能化管理和節能具有重要作用.采用樓宇自動化控制系統對機場建筑進行節能設計和控制,可大大降低機場的能源消耗,從而降低運維成本,進而提高機場的經濟效益.

[1]尹偉臣. 樓宇自動化控制在醫院的應用與節能[J]. 科技咨詢導報, 2007(23): 83-84.

[2]陳銳. 智能建筑中的樓宇自動化控制系統[J]. 建材與裝飾,2014: 116-117.

TP273;TU855

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1671-0711(2017)11(上)-0062-02