滿洲里機(jī)場(chǎng)樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)

劉昊

（同方泰德國際科技有限公司）

本文以滿洲里西郊機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程實(shí)例為背景，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器功能、末端選擇、控制工藝等方面介紹Techcon樓控系統(tǒng)針對(duì)室外氣候惡劣、大空間、多數(shù)量多類型設(shè)備、非標(biāo)空調(diào)機(jī)組的情況實(shí)現(xiàn)航站樓類型建筑設(shè)備管理系統(tǒng)自動(dòng)化，起到改善系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)、提高管理水平、降低運(yùn)行管理勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省運(yùn)行能耗的作用。

關(guān)鍵詞：樓控系統(tǒng) 大空間 非標(biāo)空調(diào) 集散型 總線拓?fù)?熱交換 阻力平衡 節(jié)能

The article taken the example from the extension project of Manzhouli International Airport, introduced the realization of auto-control management using Techcon BAS system. The introduction focused on the aspects of system structure, control function, chosen of terminal unit and process control. The introduction work directed towards how the system realized the auto-control management of equipment in terminal building, especially under the conditions as bad outdoor weather, huge space, multi and polytypic equipment, and non-standard air conditioner system, and meanwhile reached the goal of improve system operation quality, raise management level, reduce intensity of labor in operation management , and save operation energy,

Keyword: BAS；huge space；non-standard air conditioner；diffuse type；bus topology； air to air energy recovery；resistance balance；energy saving

1 工程概述

滿洲里西郊機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程投資3.2億，新建航站樓工程總面積達(dá)1.91萬平方米，共分上下兩層，旅游旺季航站樓內(nèi)接待游客較多，人員流動(dòng)大。

滿洲里位于內(nèi)蒙古自治區(qū)北部，西鄰蒙古國，北接俄羅斯處于草原氣候區(qū)，年均溫度-1.3 ℃，年均無霜期102天左右。冬季冰天雪地，歷達(dá)半年之久，平均氣溫為攝氏零下28°C左右，最低氣溫可達(dá)-40 ℃，室外氣候惡劣。夏、春、秋幾乎相連，五月至九月氣候溫和。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

滿洲里西郊機(jī)場(chǎng)航站樓規(guī)模龐大，雖然只有兩層，但是南北跨度較大達(dá)到200多米，東西跨度也達(dá)到了100多米，而且航站樓內(nèi)外機(jī)電設(shè)備數(shù)量眾多較為分散，其中包括65000立方米熱回收式組合式空調(diào)機(jī)組4臺(tái)、80000立方米熱回收式組合式空調(diào)機(jī)組1臺(tái)分布在樓內(nèi)南北兩側(cè)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，龐大的空調(diào)系統(tǒng)在送風(fēng)和回風(fēng)管道上每個(gè)支路都安裝了風(fēng)閥執(zhí)行器，風(fēng)冷冷水機(jī)組位于航站樓外冷源機(jī)房，全自動(dòng)換熱機(jī)組、全自動(dòng)水處理器位于換熱機(jī)房，熱風(fēng)幕16臺(tái)分布在一層幾個(gè)主要進(jìn)出口以及國內(nèi)進(jìn)出港行李分檢廳和國內(nèi)進(jìn)出港行李分檢廳處，送排風(fēng)機(jī)分部在航站樓各個(gè)送排風(fēng)機(jī)房，還包括復(fù)雜的照明回路，樓控系統(tǒng)還需對(duì)樓內(nèi)變配電機(jī)房、行李設(shè)備、登機(jī)橋、電梯等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視。針對(duì)控制區(qū)域過大、設(shè)備種類多樣、數(shù)量繁多、位置分散的特點(diǎn)，Techcon系列樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的集中管理、分散控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠應(yīng)對(duì)于大規(guī)模的建筑物，大規(guī)模的設(shè)備，具 有很強(qiáng)的區(qū)域性集散管理功能。

還考慮為航站樓工程保留足夠的技術(shù)先進(jìn)性、開放性和升級(jí)能力，因此建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用了具有強(qiáng)大拓展能力的系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如下：

滿洲里西郊機(jī)場(chǎng)航站樓建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用控制層和管理層兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。航站樓內(nèi)設(shè)置服務(wù)器、操作站、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等通過管理層網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，管理層網(wǎng)絡(luò)采用100M BASE-T以太網(wǎng)，以標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議互相通信，在物理連接上利用機(jī)場(chǎng)已有的綜合布線路由，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)置將管理層網(wǎng)絡(luò)連通。所有控制器能通過控制層網(wǎng)絡(luò)以CAN總線方式通信，允許在線增減設(shè)備，其靈活的結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)實(shí)施和維護(hù)帶來最大的便利。本系統(tǒng)采用分布智能式控制系統(tǒng)，控制層網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)故障時(shí)均不致影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行和信號(hào)的傳輸，從而保證了這樣大型系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

管理層網(wǎng)絡(luò)除了將樓控系統(tǒng)自身的管理設(shè)備連接起來外，還將建筑物中冷水機(jī)組、熱交換系統(tǒng)、電梯、變配電、機(jī)場(chǎng)設(shè)備等其他相關(guān)系統(tǒng)和獨(dú)立的智能化系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信、信息共享以及其他廠商設(shè)備和系統(tǒng)的通訊。

同時(shí)管理層網(wǎng)絡(luò)還將建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中的所有監(jiān)控信息及時(shí)地反饋到機(jī)場(chǎng)信息共享管理系統(tǒng)中的中心數(shù)據(jù)庫，并獲取信息共享管理系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的雙向通訊。

管理層采用TCP/IP協(xié)議，一層中央操作站和在機(jī)場(chǎng)各層各區(qū)域設(shè)置的分站，數(shù)據(jù)管理服務(wù)器等設(shè)備分布其上。網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（peer to peer）方式，各節(jié)點(diǎn)均具備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)訪問（Dynamic Data Access）功能，機(jī)場(chǎng)工作人員可以在網(wǎng)絡(luò)的任意節(jié)點(diǎn)添加計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)共享，即可以輕松訪問權(quán)限范圍內(nèi)的被控設(shè)備。應(yīng)需要不在機(jī)場(chǎng)附近的機(jī)場(chǎng)人員辦公大樓和宿舍也可以通過內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行顯示和控制操作。

控制層網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN，采用 MS/TP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，將通用控制器、專用控制器、以及擴(kuò)展模塊等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接在一起。高達(dá) 38.4K 的通訊速率，對(duì)于機(jī)場(chǎng)航站樓這種擁有大量的數(shù)據(jù)通訊提供了硬件條件。同時(shí)系統(tǒng)還支持靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，易于在網(wǎng)絡(luò)中添加或減少設(shè)備，為組網(wǎng)實(shí)施和今后升級(jí)改造提供了最大的便利。面對(duì)面積龐大的機(jī)場(chǎng)其傳輸距離允許 1200 米的最遠(yuǎn)端，通過中繼可以擴(kuò)展至4800米，同事針對(duì)機(jī)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)在距離過于長、位置分散的被控設(shè)備配置中繼設(shè)備，保障網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量和穩(wěn)定性，還為工程節(jié)約了通訊線的造價(jià)。

在系統(tǒng)的兩層結(jié)構(gòu)中，無論是管理層還是控制層，均具有同層資源共享功能。在系統(tǒng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，所有控制模塊之間仍保持通訊和數(shù)據(jù)的交換，而倘若任何一個(gè)控制模塊掉線，其余控制網(wǎng)絡(luò)的全部現(xiàn)場(chǎng)控制器之間亦能保持直接通訊，從而保障系統(tǒng)不間斷的可靠運(yùn)行。

3 空調(diào)系統(tǒng)控制

根據(jù)滿洲里地區(qū)的氣候條件和使用情況,采用超大型組合式空調(diào)機(jī)組非標(biāo)化設(shè)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)也十分復(fù)雜，以下針對(duì)大空間空調(diào)系統(tǒng)的特殊性，Techcon樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)其運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問題給予了很好的解決方案。

滿洲里的氣候特征不同于其它城市，特點(diǎn)是晝夜溫差很大。冬季室外環(huán)境惡劣，氣候寒冷，而夏、春、秋氣候溫和。機(jī)場(chǎng)航站樓的建筑結(jié)構(gòu)和使用功能也很特殊。根據(jù)其氣候特征和使用要求，我們?cè)跇强叵到y(tǒng)深化設(shè)計(jì)過程中對(duì)滿洲里機(jī)場(chǎng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行方案。

如下圖航站樓空調(diào)機(jī)組采用了板式熱回收裝置，利用熱回收裝置回收排風(fēng)中的冷熱量是一種有效節(jié)能的方式,。影響排風(fēng)熱回收效果的有熱交換器的換熱效率、排風(fēng)裝置運(yùn)行時(shí)間、室內(nèi)外溫差(焓差) 等幾個(gè)因素，所以在具體應(yīng)用時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際溫濕度、空調(diào)運(yùn)行時(shí)間等來分析,合理確定回收裝置運(yùn)行的時(shí)間等,以使得系統(tǒng)具有最好的節(jié)能性。通過驗(yàn)證，根據(jù)滿洲里的氣候特征冬季氣候寒冷、濕度較小，室內(nèi)外溫差大，較適宜用熱回收裝置。

而其夏季和過渡季，室外氣候溫和，應(yīng)盡量將新風(fēng)作為“免費(fèi)冷源” 來抵償負(fù)荷，節(jié)省空氣處理的能耗，縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)，當(dāng)使用板式換熱器時(shí)，新風(fēng)、排風(fēng)通過熱回收裝置時(shí)會(huì)增加空氣阻力，從而增加動(dòng)力消耗，在空調(diào)夏季和過渡季中，室內(nèi)外焓差很小，熱回收的冷（熱）量不足以抵償其動(dòng)力消耗，這種情況下使用熱回收裝置是不經(jīng)濟(jì)的。所以，在過渡季節(jié)根據(jù)室內(nèi)外的焓差控制板換熱回收兩側(cè)的旁通閥門，盡量利用外界天然冷源不僅可以滿足全年空調(diào)的溫、濕度要求，提高空調(diào)室內(nèi)的空氣品質(zhì)，而且還能節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗。

冬季情況下，室外環(huán)境惡劣，機(jī)組板式換熱器段，新風(fēng)旁通內(nèi)閥門開啟，外閥門關(guān)閉，排風(fēng)旁通外閥門關(guān)閉；新風(fēng)經(jīng)過過濾段過濾，預(yù)熱盤管后，在板式換熱器與排風(fēng)進(jìn)行熱交換，然后經(jīng)過混風(fēng)段與回風(fēng)混合，再進(jìn)入熱盤管段加熱，最后送風(fēng)；排風(fēng)則經(jīng)過過濾段和板式換熱器，最后排風(fēng)。

在夏季和過渡季節(jié)情況下，機(jī)組板式換熱器段，新風(fēng)旁通內(nèi)閥門關(guān)閉，外閥門開啟，排風(fēng)外閥門開啟；新風(fēng)和排風(fēng)都不經(jīng)過板式換熱器。

機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)主要房間為綜合迎送廳，幾乎占據(jù)了整個(gè)航站樓的面積，而且貫穿了整個(gè)一層和二層，空間非常大。綜合迎送廳也是航站樓內(nèi)負(fù)荷最大的區(qū)域，航站樓內(nèi)的大量的乘客和工作人員都聚集在綜合迎送廳內(nèi)。所以，綜合迎送廳是空調(diào)系統(tǒng)中最重要的調(diào)節(jié)區(qū)域。通過圖紙看到，綜合迎送廳周圍多是機(jī)場(chǎng)工作人員辦公室、各類設(shè)備機(jī)房、商店、急診室等小房間，規(guī)模和設(shè)計(jì)負(fù)荷都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綜合迎送廳，而受到預(yù)算和機(jī)房面積的原因，沒有為小房間單獨(dú)配置空調(diào)機(jī)組，而是綜合迎送廳和周偉小房間公用1臺(tái)大型空調(diào)機(jī)組。負(fù)荷的差異帶來了到不同區(qū)域的各支路通風(fēng)管道橫斷面積相差懸殊，通風(fēng)管道阻力不平衡的問題。

通風(fēng)管道是空調(diào)系統(tǒng)的主要組成之一，通風(fēng)管道的阻力平衡問題非常重要，它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)行效果。面對(duì)現(xiàn)有無法改變的的條件，我們制定了很好的空調(diào)系統(tǒng)控制方案。