大型民航機場能效提升關鍵技術研究應用

成都雙流國際機場運行控制中心指揮室 四川成都 610202

1 項目概況

現(xiàn)常見運行問題，主要體現(xiàn)在能源站，如能源站中各設備的運行依靠人工經(jīng)驗進行調節(jié)，難以保證節(jié)能運行；水力失衡情況；水泵定頻運行，輸配系統(tǒng)能耗偏高；現(xiàn)有的控制系統(tǒng)僅能實現(xiàn)啟停調控未充分發(fā)揮自動運行功能；由于自控系統(tǒng)為兩種不同品牌的控制系統(tǒng)目前無法實現(xiàn)聯(lián)動控制等問題[1]。同時也存在一些有機場建筑特色的運行問題，體現(xiàn)在航站樓，如機場航站樓為典型的高大空間，由于風口角度問題，存在冷熱不均情況；該機場航站樓行李分揀大廳處，當行李提取窗口打開時，由于大廳出口和行李提取窗口位置相對，形成明顯的冷風通道，導致行李分揀大廳冬季溫度較低；航站樓各功能區(qū)域的供能沒有依據(jù)該區(qū)域的實際需求（航班信息和人流量情況），而導致能源的浪費等。所述運行問題導致能源浪費以及室內環(huán)境的不舒適，急需進行改造。

2 項目改造內容及效果

2.1 節(jié)能改造措施描述

本項目暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能改造，在不影響暖通空調系統(tǒng)使用要求的前提下，主要通過軟件與硬件兩方面的改造，實現(xiàn)末端各負荷區(qū)域供需平衡，空調系統(tǒng)優(yōu)化運行，保證空調系統(tǒng)運行在整體能耗最優(yōu)工況，實現(xiàn)建筑整體節(jié)能[2]。

2.2 核心節(jié)能技術介紹

硬件節(jié)能改造技術為較為常見的節(jié)能技術，在此不再贅述，將詳述三項軟件節(jié)能改造技術。

（1）專家智能管理控制平臺。能源站中各設備的運行優(yōu)化過程如下所述：通過建立建筑的模型（見圖1），結合實時氣象數(shù)據(jù)和人員流動等信息，智能專家系統(tǒng)對建筑每個熱區(qū)的冷熱負荷進行實時計算，并依據(jù)計算的負荷量，對每個熱區(qū)的空調機組的送風量及送風溫度進行調整；同時，依據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)數(shù)據(jù)，智能專家系統(tǒng)對系統(tǒng)的時間延遲進行計算，控制冷水機組的輸出冷量使之與末端負荷需求相匹配，并調整輸配水泵的流量揚程等參數(shù)使之滿足冷熱源側和各負荷側的流量壓力需求，保證暖通空調系統(tǒng)運行在整體能耗最小工況，實現(xiàn)建筑整體節(jié)能。

圖1 機場建筑熱工模型示意圖

對于航站樓中各空調末端的啟停及參數(shù)控制，其過程如下所述：本項目在改造中將航班信息接入專家節(jié)能系統(tǒng)中，實現(xiàn)了航班信息與暖通空調系統(tǒng)聯(lián)動。根據(jù)實時航班和人流信息等數(shù)據(jù)，通過已有的建筑熱工模型，可實時計算出各熱區(qū)不同時間段的負荷量，從而優(yōu)化控制末端空調的啟停以實現(xiàn)對不同運行區(qū)域的管控；根據(jù)計算的負荷值，通過多維度參數(shù)的動態(tài)尋優(yōu)可實時輸出末端空調參數(shù)的控制值，實現(xiàn)對由于航班信息變化而引起負荷波動較大的局部區(qū)域的精確控制，最終實現(xiàn)高效節(jié)能。

（2）建筑分時分區(qū)供熱。航站樓內不同區(qū)域使用功能不同，在一晝夜內每個時間段所需供熱量是不同的，分時分區(qū)供熱就是對不同功能區(qū)一天內不同時間段做出合理劃分，并按照實際需求熱量進行供熱[3]。

在不同功能區(qū)（如夜間無需供熱）供熱支路加裝電動閥門，選取典型房間放置室內溫度傳感器，并在熱源設置分時分區(qū)控制器。根據(jù)具體使用時間及要求（比如最末航班時間），通過分時分區(qū)控制器來控制閥門的啟閉，保持使用期間室內溫度符合要求，在非使用期間室內溫度只需維持防凍溫度，既可保障環(huán)境舒適度又能最大限度節(jié)約資源。

（3）氣流組織改善。氣流組織是決定空調效果的重要參數(shù)之一，合理的氣流組織不僅利于末端舒適度提高，而且有利于空調系統(tǒng)的節(jié)能運行。建筑冷風滲透改善。對于行李提取大廳的冷風滲透，改造措施是，在從行李軌道通往行李提取大廳的熱風幕外側增加“門斗”，抵御強冷風滲透。為檢驗門斗的使用效果，對機場實際情況進行了氣流組織模擬，未加門斗與加上門斗后的溫度場分布如圖2和圖3 所示。

圖2 和圖3 表明，僅熱風幕開啟時，室內冷風通道明顯，風幕開口處明顯溫度較低，室內大部分空間達不到設計要求。在風幕外側增加風斗后，室內無明顯冷風通道，室內空間溫度較為均勻，且溫度達到設計要求。

風口布置調控：通過對現(xiàn)狀氣流組織形式進行了模擬分析及優(yōu)化，找到了最佳風口布設角度，大幅減弱了冷熱不均現(xiàn)象。優(yōu)化前后對比結果如圖4 和圖5 所示：

圖4 未調整送風角度溫度場分布

根據(jù)圖4 和圖5，機場風口射流角度調整前溫度不滿足室內溫度設計要求，影響室內熱環(huán)境舒適度。統(tǒng)一調整射流角度為15°后，溫度場滿足室內溫度設計要求，提高了室內熱環(huán)境舒適度。

圖5 調整送風角度后溫度場分布

2.4 節(jié)能改造效果

改造實施完成后，通過一年的實際運行，由第三方機構對項目改造節(jié)能效果進行了審核?；诟脑烨昂蟮膶嶋H能耗數(shù)據(jù)和相關參數(shù)，核算該項目制冷系統(tǒng)節(jié)能率為21.15%，采暖系統(tǒng)整體節(jié)能率為18.62%，節(jié)能效果顯著。

3 結語

本文結合機場項目的實際案例，闡述了機場建筑具有的暖通空調系統(tǒng)共性運行問題和個性化運行問題，并有針對性地提出了一系列改造措施，并在實際機場項目中進行應用。改造措施包括硬件和軟件兩方面改造措施，硬件改造措施包括水泵變頻改造、航站樓與能源站聯(lián)控改造和增加室內外環(huán)境監(jiān)測點位，而軟件改造措施體現(xiàn)了我司在機場建筑節(jié)能改造中的優(yōu)勢，包括專家智能管理控制平臺、建筑分時分區(qū)供熱以及氣流組織改善。