机场航站楼的低碳智能化解决方案：空调和照明节能控制系统

孟庆祝 （北京国安电气总公司，北京 100080）

在推崇低碳城市生活方式与绿色建筑营造模式的今天，智能建筑电气的发展日益呈现出以节能为中心，以智能化推进绿色建筑、节约能源、降低资源消耗和浪费、减少污染为建筑智能化发展的方向和目的。绿色建筑是一个有机的整体概念，它贯穿于建筑物的规划、设计、建设、使用以及维护的全过程，覆盖建筑物的整个生命周期。具体的节能手段则体现在两个方面：一是硬节能：硬节能如同硬件，相对较易实现，容易量化，硬性规定，包括墙体和屋面材料，通风采光比率，设备选型等。这些部分在建筑体完工后就基本定型，成为节能的主体。二是软节能：软节能应用范围较广，技术含量较高，应当集成在智能建筑的整体管理维护系统中。如公共照明的感应控制、中央空调的集中控制、能耗分析、自控系统的合理设计等。

在机场航站楼的电气工程中，节能的主要目标就是节省电能，其中以暖通空调和航站楼照明的节能潜力最大。机场航站楼空调和照明节能控制系统就是在多年承担机场航站楼工程项目的基础上，依托航站楼智能化集成平台，通过对各类实时信息与历史数据的分析，采用优化的策略进行控制，最大限度地减少空调和照明系统等建筑设备的能源消耗。

1 系统功能和结构

系统分为三层，即：航班动态信息接口层（AFDS Interface）、核心控制逻辑（Core Control Logic）和楼控系统控制接口（BACNet Interface）。航班动态信息接口层从集成系统读取实时航班动态数据；核心控制逻辑分析实时航班数据，根据航站楼的机组布局情况计算出控制策略；而楼控系统控制接口则根据控制策略实时向楼控系统发送打开和关闭机组的控制命令，从而实现空调机组、照明的自动控制，不需要人为干预。

由于空调机组和照明设备开启和关闭的精确控制，大大减少空调机组和照明的运行时间，从而节约电力和能源。系统的核心是控制逻辑，即根据航站楼的功能区域及设备的分布情况，以及航班的分布情况和旅客活动特点，制定出科学、合理、人性化的控制策略，不但节能、高效，而且使旅客感到舒适体贴。系统关系图如图1所示。

2 系统节能效果

该系统在上海浦东国际机场T2航站楼应用后，节能效果十分明显，已作为2009年节能示范工程在上海市立项推广。

上海浦东国际机场T2航站楼航班数量大、密度大，根据运营中心统计，在采用该系统前，每天空调机组和照明系统关机时间平均只有2h。采用该系统后，由于根据航班动态进行了精确控制，每天平均停机时间达到6～ 7h。

1） 节约电力：据营运中心比较统计，电力节约达20%。

2） 目前能源中心虽然没有统计节约热量和冷量的数据，但由于空调机组运行时间的减少，节约比例也会与电能节约比例相当。

随着机场航班密度的减少，停机时间越多，节能效果会越明显。

3 浦东国际机场T2工程控制逻辑案例

3.1 航班联动机组分区原则

根据进出旅客的流程图，主要分为国际、国内两大部分。其中国际部分为到达、出发、登机桥、远机位、海关、边防、安检、落地签证。国内部分为到达、出发、登机桥、远机位、安检。

3.1.1 长廊部分

按建筑的段为单位对机组联动控制分区，长廊部分功能区域有国内、国际到达和出发两个部分，在0.0m层有国内、国际到达和出发的2个远机位。每段的机组分为旅客候机区域、公共服务区域，航班联动时系统开启旅客候机区域的空调机，以及旅客途经的空调机组，同时启动相应区域的VRV机组。在没有旅客的区域的空调机组处于停止待机状态。以国际到达为例，如C1段的某个桥位有航班到达，航班联动后，系统会按顺序打开C1、B4、B3段的空调机组。如果同时有航班到达C3段的某个桥位，系统会按顺序打开C3、C2、C1、B4、B3 段的空调机组。

3.1.2 连廊部分

按建筑的段为单位对机组联动控制分区，连廊部分功能区域有国内安检部分，国际海关、边防、安检、落地签证等部分。航班联动时系统开启旅客通过区域的空调机组。

3.1.3 主楼部分

按建筑的段为单位对机组联动控制分区，主楼部分功能区域有13.6m层的国内、国际出发值机柜台、送客厅、公共区域，6.0m层的行李转盘（0.0m层的行李转盘作为预留部分，联动策略只预留功能）、迎客厅、公共区域部分。航班联动时系统开启旅客到达或出发区域的空调机，以及旅客途经的空调机组。在没有旅客的区域的空调机组处于停止待机状态，在13.6m层服务区域的空调机组不参与航班联动控制，该部分空调机组按航班的首末航班启停。

3.2 航班联动空调及新风机组

3.2.1 国内到达控制

根据航班数据消息元素（AFDS）的数据，判断到达的航班是否是国内到达航班，决定旅客到达后的路径。

当判断为国内到达航班后，根据AFDS提供的登机桥位，系统提前开启长廊部分是4.2m层（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3 段）的空调机组，同时启动相应区域的VRV机组，停机命令根据AFDS提供的时间下达，不作延时停机策略。

根据AFDS提供的行李转盘号，系统提前开启连接廊、主楼部分行李转盘、国内到达迎客厅6.0m层（B5、B6、B9、B10、B13、B14 段）的空调机组。停机命令同上。

3.2.2 国内到达远机位

根据AFDS提供的行李转盘号，系统提前开启连接廊、主楼部分行李转盘、国内到达迎客厅6.0m层（B5、B6、B9、B10、B13、B14 段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.3 国内出发控制

根据航班数据消息元素（AFDS）的数据，判断出发的航班是否是国内出发航班，决定旅客出发后的路径。

当判断为国内出发航班后，根据AFDS提供的值机柜台号，系统提前开启国内出发、国内送客厅值机柜台13.6m 层（B9、B10、B13、B14 段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的航班信息，系统提前开启国内出发安检区13.6m层（B5、B6段）的空调机组。停机命令根据AFDS提供的时间下达，不作延时停机策略。

旅客经B6段的电梯LD4、LD5，自动扶梯ES22、ES23、ES24、ES25 下至连廊4.2m 层。

根据AFDS提供的登机桥位，系统提前开启长廊部分是4.2m 层（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3段）的空调机组。同时启动相应区域的VRV机组，停机命令同3.2.1所述。

3.2.4 国内出发远机位

当判断为国内出发航班后，根据AFDS提供的值机柜台号，系统提前开启国内出发、国内送客厅值机柜台13.6m 层（B9、B10、B13、B14 段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的航班信息，系统提前开启国内出发安检区13.6m层（B5、B6段）的空调机组。停机命令根据AFDS提供的时间下达，不作延时停机策略。

旅客经B6段的电梯LD4、LD5，自动扶梯ES22、ES23、ES24、ES25 下至连廊0.0m 层。

根据AFDS提供的远机位，系统提前开启长廊部分是0.0m层（B1段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.5 国际到达控制

根据航班数据消息元素（AFDS）的数据，判断到达的航班是否是国际到达航班，决定旅客到达后的路径。

当判断为国际到达航班后，根据AFDS提供的登机桥位，系统提前开启长廊部分8.4m层（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3 段）的空调机组，同时启动相应区域的VRV机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的数据，系统提前开启落地签证、海关、边防区域8.4m 或6.0m 层（B6、B7、B8 段）的空调机组。

根据AFDS提供的行李转盘号，系统提前开启主楼部分行李转盘、国际到达迎客厅6.0m层（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.6 国际到达远机位

当判断为国际到达航班后，根据AFDS提供的远机位，系统提前开启长廊部分0.0 m层（B2段）的空调机组，停机命令同3.2.1所述。

旅客经B2段的电梯LD17，自动扶梯ES38上至连廊8.4m或6.0m层。

根据AFDS提供的数据，系统提前开启落地签证、海关、边防区域8.4m 或6.0m 层（B6、B7、B8 段）的空调机组。

根据AFDS提供的行李转盘号，系统提前开启主楼部分行李转盘、国际到达迎客厅6.0m层（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.7 国际出发控制

根据航班数据消息元素（AFDS）的数据，判断出发的航班是否是国际出发航班，决定旅客出发后的路径。

当判断为国际出发航班后，根据AFDS提供的值机柜台号，系统提前开启国际出发、国际送客厅值机柜 台13.6m 层（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段 ）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的航班信息，系统提前开启国际出发海关、边检区、安检区13.6m层（B6、B7、B8段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的登机桥位，系统提前开启长廊部分13.6m 层（B1、B2、B3、B4 段）的空调机组，长廊部分8.4m 层（A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3段）的空调机组，同时启动相应区域的VRV机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.8 国际出发远机位

当判断为国际出发航班后，根据AFDS提供的值机柜台号，系统提前开启国际出发、国际送客厅值机柜 台13.6m 层（B10、B11、B12、B14、B15、B16 段 ）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

根据AFDS提供的航班信息，系统提前开启国际出发海关、边检区、安检区13.6m层（B6、B7、B8段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

图3 航班信息与空调机组联动矩阵图

根据AFDS提供的远机位，系统提前开启长廊部分0.0m层（B2段）的空调机组。停机命令同3.2.1所述。

3.2.9 延误航班问题

当AFDS提供有航班延误的信息时（需AFDS提供新的详细的到达或出发时间），系统先判断该区域的空调机组是否已经发出启动命令（机组的控制模式在占用模式下）。

在出发的情况下：如没有发出启动命令，值机柜台没有开启，机组处于待机状态；如在值机柜台已打开、机组没有发命令的情况下，机组发出启动命令；如命令已发出，但值机柜台没有打开，则发出停机命令。

在到达的情况下：如有命令发出，机组发出停机命令。

3.2.10 非正常情况下

出现航班延误，见第9条控制策略。

如出现集成系统发来的航班信息不准确，只有运行人员在现场巡查时才能发现。系统会保留15～30天的与控制有关航班信息日志，操作员可以通过核查日志找到答案。操作员也可以通过系统的群控命令对需开启的区域进行集中开启。

系统网络中断或其他故障，出现此问题时，系统会发送报警信号，此时操作员可将机组转为时间表或手动模式运行。操作员也可以通过系统的群控命令对需开启的区域进行集中开启。

3.2.11 航班信息与空调机组联动矩阵图

矩阵图代表：航站楼设备布局和控制区域划分，既可单独对A1-1段进行控制，也可对B2-2段进行控制。

4 结束语

通过浦东国际机场T2航站楼的实践，该系统的节能效果十分明显。运营部门对数据进行统计对比发现：采用航班联动控制后，空调和照明系统日节电量为29835度，按此推算，年节电量约1089万度，节电比例约为25%。

机场航站楼空调和照明节能控制系统是在总结成功经验基础上形成的节能控制软件系统产品，以计算机网络为基础、软件为核心，通过信息交换和共享，将各个具有完整功能的独立子系统整合成一个有机体，实现系统的信息共享，降低系统的运行费用，提高系统维护和管理的自动化水平，提供个性化服务。总体来说，智能建筑节能的方法和技术是向着优化与集成方向发展。将节能的理念应用到智能建筑建造及运行的各个环节，开发及优化更为高效的智能管理系统，在更为集成化的平台上实现智能建筑的节能。

[1]周巍, 陈宏伟. 智能建筑与节能浅谈［J］. 中小企业管理与科技（下旬刊） ,2010 （5）：247.

[2]武存恩.智能建筑中的节能利用［J］.中国住宅设施.2011（2）：42-44.