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关于虹桥机场2号航站楼的楼宇自控系统节能办法的研究

2016-11-10 04:51:06.0   |    作者:黄煜宇   |   浏览:48
摘要:本文通过楼宇自控系统和航班信息系统的系统集成,合理控制候机楼内的暖通、照明设备,将最大程度地降低候机楼能源浪费,达到节能目的。

  一、背景介绍

  随着我国《公共建筑节能设计标准》的实施,政府已把合理利用能源、提高能源利用率、节约能源提高到一个相当的高度,整个社会也在倡导节约型社会。楼宇自控系统作为机场运行管理系统的一个重要组成部分,其对机场运行管理及节能的作用在上海浦东机场已得到充分证明。

  二、节能研究方向

  虹桥T2航站楼因其大空间、频繁的航班起落架次和庞大的旅客吞吐量的特点,节能措施的优劣直接影响到机场得运行和成本控制。因此对航站楼内节能措施的研究和实施其意义尤为重要。一般来说,机场运作的核心系统是机场航班信息系统,而航站楼内设备设施运行管理的核心系统是楼宇自控系统简称BA系统。通过楼宇自控系统和航班信息系统的系统集成、对空调系统、照明系统等等子系统进行合理控制,将节能策略应用到设备控制的各个环节,并制定一系列有效的节能措施,以实现节能目标。

  三、节能目标

  节能的目标是按照《公共建筑节能设计标准》要求及思想进行设计,并结合机场自身的运行特点,在保证相同的室内环境的参数条件下,与未采取节能措施相比,全年暖通和照明的总能耗显著减少20%~40%。楼宇自控系统设计的主要目标就是实现机场机电设备的集中管理和节能管理。主要体现在设备运行的高效管理,绿色建筑的控制方法及人性化服务等几个方面。节能管理涉及:集成管理系统、照明控制、空调机组、VRV机组、通风系统控制、其它相关系统的集成。其中暖通系统和照明尤为重要。

  四、虹桥机场楼宇自控系统管理平台简介

  节能最基本的手段是通过各系统的统一管理,高效使用。因此要求系统具备强大的集成能力方能将各子系统集中到同一平台,实现集中管理。虹桥机场楼宇自控系统采用JOHNSONCONTROL的MESA系统,MESA系统在控制层和通信层具有非常好的开放性。机场BAS系统架构可分为控制层、通讯层和管理层:

  1.控制层

  在控制层通过LONwork、Modbus、BACnet等标准的开放技术将各种不同的机电系统集成,使之相互协调联动。

  2.通信层

  在通信层利用IT技术和成熟的解决方案,通过标准数据库、OPC、WEB接口将不同的信息系统集成。

  3.管理层

  在管理层,管理平台具有B/S(服务器、浏览器)架构,针对机场大量的设备实现统一的设备运行监控管理,提高工作效率、综合管理水平、设备维护水平以及节约能源降低运行成本的最终目的。

  五、虹桥机场楼宇自控系统节能手段

  暖通和照明作为候机楼内主要的能源消耗,其节能潜力巨大,因此我们分别就暖通和照明,以楼宇自控系统为控制手段,通过时间程序、航班联动达到节能。

  1、暖通系统节能办法

  夏季室内温度低1℃或冬季高1℃,其空调能耗将增加约8%左右,对于机场如此大的空间,这个比例会更高。我们通过对空调机组的时间程序、航班信息联动控制达到节约能耗的目的。

  (1)时间程序控制

  机场建筑的相关功能一般都有着比较固定的时间安排(除登机、到达区域),制定时间控制程序时,首先应细分各机组的服务区域,以确保在运营的区域能得到良好的保障,同时能量不浪费在不运营的区域。

  空调机组及相关排风机、送风机由相关时间程序控制定时地关闭和启动。各机组和风机、水泵可与不同的时间程序相关联,设备运行的时间需要和实际的需求相关联,这样大大减少了不必要的能源消耗。

  (2)航班信息系统集成的联动控制

  由于航班的特点,候机厅与到达厅(登记、到达)可能处于不同的运行工况:夜间空置状态,较长时间的临时空置状态,客流正常状态,客流激增状态等。且运行时间相对不固定,因此不能单单依靠时间程序来控制。

  通过BAS(楼宇自控系统)与AIS(航班信息管理系统)的集成,楼宇自控系统获取航班信息,通过航班到达或出发的时间来控制对应区域的机电设备,该方式较传统的时间程序控制更灵活,更高效。

  但要真正地实现航班的联动,需要大量的分析和测试。如果仅仅是在BAS与AIS间建立一个集成平台,而忽略机场的特殊性,在程序编写方面没有考虑机场的实际情况如航班的更新、旅客的走向、机组的性能、空调风系统、候机楼冷热源、候机楼内需要的制冷制热量等特性,往往航班联动到实际应用时都不能达到预期的目标。

  提到用楼宇自控系统节能降耗时,大家往往会想到停止设备的运行就可以节能,这种说法其实并不完全对。作为机场应该在满足国家或地方标准的前提下,将不需要的能源停止后仍能满足环境标准。但什么时候停止?做法的不同得到的结果的大不一样。设备的频繁启动还会影响到设备的使用寿命,机场是一个大的空间,如果将空调机组停下来节能降耗,那么在下个航班到来时再将机组打开升温或降温,这将耗费大部分的热源和冷源。同时设备的频繁启停导致:①设备维修成本增加。②能源负载增加,频繁在满负载下运行,同样增加能耗和影响机组寿命。所以采用停止设备运行的方式在实际运行中并不完全可行。

  通过上述研究,我们希望可以通过航班信息提供的航班时间、值机柜台、登机口、机位、行李提取区域等信息,结合机场旅客的走向、空调机组的工作区域、冷热交换站提供的机组能源区域等条件。在有旅客经过的区域采用楼宇自控系统自动修正温度设定值,提高该区域的舒适度,在没有旅客的区域相应调低温度标准,使旅客始终处于一个良好舒适的候机环境,同时减少不必要的能源损耗。同时系统自动判断上一个航班与次航班的时间差,当航班密度不大时,表示候机楼内旅客不多,负载小,系统就会根据这一条件自动提示操作员关闭部分空调机组。根据出发旅客流程将航站楼划分为134个空调控制区域,到达流程分为65个空调控制区域,根据航班动态自动开启相关航班旅客活动区的空调,关闭长时间旅客不使用的区域的空调,区域划分及联动示意图如图1所示。

图1 虹桥机场2号航站楼空调控制区域划分.jpg

  图1 虹桥机场2号航站楼空调控制区域划分

  2、航站楼照明的节能办法

  2.1照度控制

  航站楼的照明回路中有近10%的照明是基本照明负荷设置,以防止突发事件造成公共场所由于无光源而发生混乱状况。另外30%的照明是利用光照度传感器控制,这部分照明回路可以自动根据自然光的强度控制照明启停。目前光照度传感器设置为550±80LUX,这样现场照明能自动分辨白天和夜晚,以及阴雨天,当光照度不足(低于550LUX)时,随时补充照明。

  2.2航班联动控制

  为了更好地进行节能工作,对于剩下的60%的照明,我们可以在光照度控制的基础上增加航班联动控制。具体的控制方法:白天(光照度大于630LUX)航班联动关闭,晚上(关照度小于470LUX)打开航班联动,并关闭光感控制,其航班联动控制方式与相同位置上的空调机组航班联动绑定同步实施。

  结语

  通过实施楼宇自控系统的航班联动控制,有效结合航班信息与资源分配信息,依据航班进出港状态和实际人流情景调整相关数据,实时调控能效,可以使楼宇自控系统脱离了人工设置时间表的工作模式,真正实现了全自动控制,能量的自动调节,并且达到节能降耗的目的。不仅可以为虹桥机场带来巨大的经济效益,同时也提升了机场的管理水平。


关键字:楼宇自控,系统集成
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