暖通空调系统自动化在某航站楼工程中的应用

引言

随着现代科技及建筑技术的发展,人们对室内环境舒适性要求的提高,建筑内部机电系统的规模在不断扩大,能源利用及设备维护操作问题日益突出。提高机电设备的运行效率并节约能源,减少人工操作并降低人力成本,成为现阶段建筑机电管理领域首先要解决的问题。在这种背景下,自动化控制技术被列为建筑设计的基本要求之一。作为交通运输建筑中的典型大型公共建筑代表,航站楼建筑中的暖通空调系统庞大而复杂,设备运行控制点位多,自控系统的应用极大地提高了室内环境参数的合理性,提高了系统之间运行的安全性,提高了各个系统运行的经济性,对于合理降低建筑设备的能耗意义重大。

1项目概况

本项目位于湖北省宜昌市,新建两层半前列式的新航站楼,为航站区改扩建工程项目中的航站楼子项。建筑面积41674.67m2。地下两层,地上两层(局部夹层),总建筑高度23.60m。功能为国内值机、安检、候机、到达、行李提取、交通换乘及设备用房等。

2自控系统原则

本项目暖通空调自控系统首要任务是保证航站楼各个功能区域的室内空气设计参数满足设计要求,保证热湿环境相对舒适,同时使供暖、通风及空调系统的各设备均高效可靠运行,以减少维护管理的劳动强度。其次,通过系统间的联锁控制,提供供暖、通风及空调系统之间的优化运行和能耗控制方案,提供设备运行信息,进行节能管理,并作为系统设备管理决策依据。

3自控系统范围

本项目暖通自控系统对楼内各系统的运行进行集中管理,具体包括冷源系统、输配系统、空调系统及通风系统等。暖通自控系统检测与监控内容包括参数检测、参数与设备状态显示、自动调节与控制、工况自动转换、设备联锁与自动保护、能量计量以及中央监控与管理等。

4冷源系统的监控

本项目冷源采用电制冷,选择水冷离心式变频冷水机组和水冷螺杆式变频冷水机组联合运行。根据航站楼的负荷特性、制冷站的装机容量及冷水机组台数制定运行策略,测量实际冷负荷,并根据运行策略相应地改变冷水机组制冷量,实现变频控制:改变启停台数,实现群控。通过网关将冷源部分集成到监控系统内,以实现对冷水机组的控制,实现对温度、压力、水流状态的监视及控制。

5输配系统的监控

输配系统在冷源由站房向末端输送过程中起着重要作用,负荷侧与冷机侧的能量平衡是空调输配系统控制的首要任务。

5.1启停顺序

冷水机组、冷冻水泵、冷却水系统进行相应的电气联锁并实现自动化启停控制,启动顺序为:电动水阀一冷却水泵一冷冻水泵一冷却塔风机一冷水机组:系统停机时与上述顺序相反。

5.2冷冻水系统

本项目冷冻水系统采用一次泵主机侧和负荷侧均变流量的方式。根据空调水系统最不利环路末端压差信号调节冷冻水循环泵转速,流量按照用户侧实际需求进行调节,水环路分集水器之间设电动压差旁通阀,按最大冷水机组蒸发器允许的最小流量进行设计。

5.3冷却水系统

根据室外气候状况及冷负荷,调整冷却水的运行工况,使得冷却水水温处于设计范围内。

6空调末端系统的监控

6.1全空气系统

对于航站楼内值机、安检、候机等高大空间,在空调区域设置温湿度传感器,以测点温湿度平均值或者最不利点温湿度数据作为控制调节参数依据,确定全空气系统送风状态参数,使空调区域的温湿度全年处于舒适区范围内。根据空调区域实测数据,结合PID运算结果,控制安装于空气水换热器水侧二通电动调节阀,保证全空气系统供冷量与所需冷负荷相当,减少能源浪费。全空气系统电控型鼓形喷口、球形喷口、旋流风口,冬、夏季状态的转换自控系统根据工况完成转换。

当组合式空调机组处于自动状态时,安装在空调机房内的直接数字式控制器,按预先编写的软件程序来满足全空气系统的自动控制和操作顺序,可根据预定的时间表控制系统的启停,也可以根据航站楼实际航班动态信息控制启停时间的变化。

对航站楼内若干台组合式空调机组进行集中化管理,显示各个组合式空调机组的启停状态、送风参数、风阀/水阀状态,自动统计组合式空调机组工作时间。当其因过滤器压差过大、电机过载或其他原因停机时,通过中央控制管理机故障报警提供保护功能。

6.2新风系统

航站楼新风机组的监测内容包括风机手/自动转换状态、过滤网淤塞报警、新风温度等。新风根据送风温度进行控制,将新风送风温度与设定值送至DDC比较,经PID运算后控制安装于空气水换热器水侧二通电动调节阀,保证新风出口温度偏差值在设计允许范围内,减少能源浪费。

对航站楼内若干台新风机组进行集中管理,显示各个新风机组的启停状态、送风温度、风阀/水阀状态,并提供故障报警保护功能。

6.3风机盘管系统

风机盘管采用两管制系统,双位控制,依靠室内温度控制器和电动两通(通断调节)水阀来实现,控制方式设置为就地及集中两种方式。根据室内温度控制器的实测数据信号,通过进行送风机的高中低挡风速调节、水阀的通断调节从而实现室内温度的调控。

6.4多工况运行监控

空调系统的运行,采用基于全年运行工况的节能控制,根据室内参数要求和室外空气参数变化,采用不同的空气处理方案以满足室内设计参数的要求。室外空气状态的变化会引起建筑物外围护结构传热量的变化及送风状态的改变,这两者均会影响空调房间的空气状态。自控系统通过模拟量控制回路解决工况区间内的调节问题,通过逻辑控制回路解决工况之间的转换问题,来满足全空气系统全年多工况运行问题。

本项目航站楼内的空调系统以舒适性空调为主,室内空气参数的可允许波动范围较大。通过自控系统实时监测全空气系统新风、送回风湿度,根据新风温度对回风温度的设定值进行再设定,空调季采用最小新风比运行以利于节能:过渡季为全新风运行,使得室内状态点随着室外空气状态变化,既可以最大限度地节能,又可提高室内空气品质和舒适度。

7通风系统的监控

通风系统平时承担着排出室内污染物、改善室内空气环境的作用。当航站楼通风系统处于楼宇自控系统控制模式时,可根据预定的时间表控制通风风机的启停,也可根据实际航班动态信息控制启停时间的变化,并监测通风风机运行状态、故障报警。当火灾发生时,将由消防自动报警系统强制控制通风风机运行状态。

8结语

本文结合实际工程案例对暖通空调系统的自动化控制进行了应用设计,对于实现航站楼室内空气设计参数并保证系统之间安全可靠地运行提供了有利的支撑,在提高暖通空调系统运行合理性的同时,节约了人力成本,最大限度地节省了能源消耗,减少了运行成本,产生了一定的经济效益。