滿洲里機場樓宇自動控制系統

劉昊

（同方泰德國際科技有限公司）

本文以滿洲里西郊機場擴建工程實例為背景，從系統結構、控制器功能、末端選擇、控制工藝等方面介紹Techcon樓控系統針對室外氣候惡劣、大空間、多數量多類型設備、非標空調機組的情況實現航站樓類型建筑設備管理系統自動化，起到改善系統運行品質、提高管理水平、降低運行管理勞動強度、節省運行能耗的作用。

關鍵詞：樓控系統 大空間 非標空調 集散型 總線拓撲 熱交換 阻力平衡 節能

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

滿洲里西郊機場擴建工程投資3.2億，新建航站樓工程總面積達1.91萬平方米，共分上下兩層，旅游旺季航站樓內接待游客較多，人員流動大。

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

2 系統結構

滿洲里西郊機場航站樓規模龐大，雖然只有兩層，但是南北跨度較大達到200多米，東西跨度也達到了100多米，而且航站樓內外機電設備數量眾多較為分散，其中包括65000立方米熱回收式組合式空調機組4臺、80000立方米熱回收式組合式空調機組1臺分布在樓內南北兩側空調機房內，龐大的空調系統在送風和回風管道上每個支路都安裝了風閥執行器，風冷冷水機組位于航站樓外冷源機房，全自動換熱機組、全自動水處理器位于換熱機房，熱風幕16臺分布在一層幾個主要進出口以及國內進出港行李分檢廳和國內進出港行李分檢廳處，送排風機分部在航站樓各個送排風機房，還包括復雜的照明回路，樓控系統還需對樓內變配電機房、行李設備、登機橋、電梯等設備進行監視。針對控制區域過大、設備種類多樣、數量繁多、位置分散的特點，Techcon系列樓宇自動控制系統采用先進的集中管理、分散控制的系統結構，能夠應對于大規模的建筑物，大規模的設備，具 有很強的區域性集散管理功能。

還考慮為航站樓工程保留足夠的技術先進性、開放性和升級能力，因此建筑設備監控系統采用了具有強大拓展能力的系統架構，結構示意圖如下：

滿洲里西郊機場航站樓建筑設備監控系統采用控制層和管理層兩層網絡結構。航站樓內設置服務器、操作站、網絡通信設備等通過管理層網絡相聯，管理層網絡采用100M BASE-T以太網，以標準TCP/IP協議互相通信，在物理連接上利用機場已有的綜合布線路由，通過網絡設備的設置將管理層網絡連通。所有控制器能通過控制層網絡以CAN總線方式通信，允許在線增減設備，其靈活的結構為系統實施和維護帶來最大的便利。本系統采用分布智能式控制系統，控制層網絡中任一節點故障時均不致影響系統的正常運行和信號的傳輸，從而保證了這樣大型系統的穩定性。

管理層網絡除了將樓控系統自身的管理設備連接起來外，還將建筑物中冷水機組、熱交換系統、電梯、變配電、機場設備等其他相關系統和獨立的智能化系統連接起來，實現各系統之間的數據通信、信息共享以及其他廠商設備和系統的通訊。

同時管理層網絡還將建筑設備監控系統中的所有監控信息及時地反饋到機場信息共享管理系統中的中心數據庫，并獲取信息共享管理系統的相關運行信息，實現相關信息的雙向通訊。

管理層采用TCP/IP協議，一層中央操作站和在機場各層各區域設置的分站，數據管理服務器等設備分布其上。網上各節點之間的數據交換采用點對點（peer to peer）方式，各節點均具備動態數據訪問（Dynamic Data Access）功能，機場工作人員可以在網絡的任意節點添加計算機，通過數據共享，即可以輕松訪問權限范圍內的被控設備。應需要不在機場附近的機場人員辦公大樓和宿舍也可以通過內聯網或互聯網進行顯示和控制操作。

控制層網絡采用標準化現場總線 CAN，采用 MS/TP 標準協議，將通用控制器、專用控制器、以及擴展模塊等現場設備連接在一起。高達 38.4K 的通訊速率，對于機場航站樓這種擁有大量的數據通訊提供了硬件條件。同時系統還支持靈活的拓撲結構，易于在網絡中添加或減少設備，為組網實施和今后升級改造提供了最大的便利。面對面積龐大的機場其傳輸距離允許 1200 米的最遠端，通過中繼可以擴展至4800米，同事針對機場的結構在距離過于長、位置分散的被控設備配置中繼設備，保障網絡的通訊質量和穩定性，還為工程節約了通訊線的造價。

在系統的兩層結構中，無論是管理層還是控制層，均具有同層資源共享功能。在系統主機發生故障時，所有控制模塊之間仍保持通訊和數據的交換，而倘若任何一個控制模塊掉線，其余控制網絡的全部現場控制器之間亦能保持直接通訊，從而保障系統不間斷的可靠運行。

3 空調系統控制

根據滿洲里地區的氣候條件和使用情況,采用超大型組合式空調機組非標化設計，空調系統也十分復雜，以下針對大空間空調系統的特殊性，Techcon樓宇自動化控制系統對其運行中容易出現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，特點是晝夜溫差很大。冬季室外環境惡劣，氣候寒冷，而夏、春、秋氣候溫和。機場航站樓的建筑結構和使用功能也很特殊。根據其氣候特征和使用要求，我們在樓控系統深化設計過程中對滿洲里機場空調系統進行優化運行方案。

如下圖航站樓空調機組采用了板式熱回收裝置，利用熱回收裝置回收排風中的冷熱量是一種有效節能的方式,。影響排風熱回收效果的有熱交換器的換熱效率、排風裝置運行時間、室內外溫差(焓差) 等幾個因素，所以在具體應用時要根據當地的實際溫濕度、空調運行時間等來分析,合理確定回收裝置運行的時間等,以使得系統具有最好的節能性。通過驗證，根據滿洲里的氣候特征冬季氣候寒冷、濕度較小，室內外溫差大，較適宜用熱回收裝置。

而其夏季和過渡季，室外氣候溫和，應盡量將新風作為“免費冷源” 來抵償負荷，節省空氣處理的能耗，縮短制冷機的運行時間。同時，當使用板式換熱器時，新風、排風通過熱回收裝置時會增加空氣阻力，從而增加動力消耗，在空調夏季和過渡季中，室內外焓差很小，熱回收的冷（熱）量不足以抵償其動力消耗，這種情況下使用熱回收裝置是不經濟的。所以，在過渡季節根據室內外的焓差控制板換熱回收兩側的旁通閥門，盡量利用外界天然冷源不僅可以滿足全年空調的溫、濕度要求，提高空調室內的空氣品質，而且還能節省空調系統運行能耗。

冬季情況下，室外環境惡劣，機組板式換熱器段，新風旁通內閥門開啟，外閥門關閉，排風旁通外閥門關閉；新風經過過濾段過濾，預熱盤管后，在板式換熱器與排風進行熱交換，然后經過混風段與回風混合，再進入熱盤管段加熱，最后送風；排風則經過過濾段和板式換熱器，最后排風。

在夏季和過渡季節情況下，機組板式換熱器段，新風旁通內閥門關閉，外閥門開啟，排風外閥門開啟；新風和排風都不經過板式換熱器。

機場航站樓內主要房間為綜合迎送廳，幾乎占據了整個航站樓的面積，而且貫穿了整個一層和二層，空間非常大。綜合迎送廳也是航站樓內負荷最大的區域，航站樓內的大量的乘客和工作人員都聚集在綜合迎送廳內。所以，綜合迎送廳是空調系統中最重要的調節區域。通過圖紙看到，綜合迎送廳周圍多是機場工作人員辦公室、各類設備機房、商店、急診室等小房間，規模和設計負荷都遠遠小于綜合迎送廳，而受到預算和機房面積的原因，沒有為小房間單獨配置空調機組，而是綜合迎送廳和周偉小房間公用1臺大型空調機組。負荷的差異帶來了到不同區域的各支路通風管道橫斷面積相差懸殊，通風管道阻力不平衡的問題。

通風管道是空調系統的主要組成之一，通風管道的阻力平衡問題非常重要，它關系到整個系統的造價、運行的經濟性以及運行效果。面對現有無法改變的的條件，我們制定了很好的空調系統控制方案。