文｜科特貝德機(jī)電設(shè)備（北京）有限公司 張 婷 楊 建

1 前言

隨著現(xiàn)代化廠房對(duì)供冷、取暖及通風(fēng)要求的進(jìn)一步提高，如何對(duì)集中空調(diào)及通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行有效的管理，并且在保證設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)控制能源的合理使用，達(dá)到節(jié)能的目的，已成為現(xiàn)代廠房設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題。將樓宇控制系統(tǒng)的理念融合進(jìn)現(xiàn)代廠房暖通空調(diào)綜合控制系統(tǒng)中，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，靈活的控制、管理軟件和節(jié)能程序，使其能對(duì)各機(jī)電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的控制和管理，有效地解決了節(jié)能、節(jié)省維護(hù)管理工作量和運(yùn)行費(fèi)用的問題。

2 現(xiàn)代工業(yè)建筑的特點(diǎn)

國(guó)家宏觀調(diào)控投資政策對(duì)工業(yè)的支持，使工業(yè)廠房建筑的設(shè)計(jì)量迅速增加。工業(yè)廠房建筑不同于一般的民用建筑，其設(shè)計(jì)過程多受制于工藝專業(yè)的要求。現(xiàn)代工業(yè)建筑樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)要注意與消防、建筑物本身、結(jié)構(gòu)梁柱、節(jié)能等諸多方面的統(tǒng)籌兼顧。工業(yè)建筑自身的生產(chǎn)工藝要求決定了其多樣性的特點(diǎn)。

（1）工業(yè)廠房平面根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)設(shè)計(jì)：廠房的建筑設(shè)計(jì)是在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并能適應(yīng)由于生產(chǎn)設(shè)備更新或改變生產(chǎn)工藝流程而帶來的變化。相比較常見的一般民用高層建筑來講，工業(yè)廠房的樓宇自控系統(tǒng)還需與其所應(yīng)有的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)相適應(yīng)。

（2）工業(yè)廠房?jī)?nèi)部空間較大：由于廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)設(shè)備多而且尺寸較大，并有多種起重運(yùn)輸設(shè)備，有的加工巨型產(chǎn)品，通過各類交通運(yùn)輸工具，因而廠房?jī)?nèi)部大多具有較大的開敞空間。如有橋式吊車的廠房，室內(nèi)凈高在8m以上，萬噸水壓機(jī)車間，室內(nèi)凈高在20m以上，有些廠房高度可達(dá)40m以上。故暖通空調(diào)系統(tǒng)一般采用分層技術(shù)。

（3）廠房的建筑構(gòu)造復(fù)雜：大多數(shù)單層廠房采用多跨的平面結(jié)合形式，內(nèi)部有不同類型的起吊運(yùn)輸設(shè)備，由于采光通風(fēng)等要求，采用組合式側(cè)窗、天窗，使屋面排水、防水、保溫、隔熱等建筑構(gòu)造的處理復(fù)雜化，暖通空調(diào)控制技術(shù)要求比較高。

3 天津空客項(xiàng)目背景概述

空客A320系列飛機(jī)天津總裝線位于天津?yàn)I海新區(qū)內(nèi)的臨空生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，由A320系列飛機(jī)總裝線生產(chǎn)設(shè)施及相關(guān)附屬設(shè)施組成，總建筑面積約110000m2，建筑總占地面積約85000m2，共由19項(xiàng)單體建筑物組成。

空客A320系列飛機(jī)天津總裝線是空中客車在歐洲之外的首個(gè)總裝生產(chǎn)線，也是繼美國(guó)西雅圖、法國(guó)圖盧茲、德國(guó)漢堡之后，世界上第4個(gè)大飛機(jī)總裝線。該項(xiàng)目總投資預(yù)計(jì)為80億元?？傃b線將依照空客公司在德國(guó)漢堡的最先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，在中國(guó)總裝和交付的飛機(jī)與在歐洲制造的飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)完全相同。

因此，空客公司對(duì)于樓宇自控系統(tǒng)有著極其嚴(yán)格的要求，不僅要滿足德國(guó)和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，還要滿足空客自行制定的一些標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過招標(biāo)以及專家的論證，科特貝德公司憑借先進(jìn)的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)獲得了該項(xiàng)目，不僅包括提供全部的樓宇自控產(chǎn)品，還包括MSR電控箱以及整個(gè)項(xiàng)目的工程實(shí)施和售后服務(wù)。

4 工程案例分析

在本工程中，科特貝德公司先進(jìn)的產(chǎn)品得以大量應(yīng)用，包括DDC4000自動(dòng)化站、GLT7001N服務(wù)器以及TechnoLon房間自動(dòng)化系統(tǒng)等。整個(gè)自控系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)接近10萬點(diǎn)，DDC4000自動(dòng)化站的使用量超過100臺(tái)。

（1）暖通空調(diào)機(jī)房設(shè)備監(jiān)控：DDC4000自動(dòng)化站系統(tǒng)

暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控，具體包括制冷系統(tǒng)監(jiān)控、供熱系統(tǒng)監(jiān)控、空調(diào)機(jī)組監(jiān)控、送/排風(fēng)機(jī)監(jiān)控、給排水等機(jī)房設(shè)備。主要采用了科特貝德公司DDC4200自動(dòng)化站，該控制器以強(qiáng)大的數(shù)字控制解決方案，適用于當(dāng)今以及未來所有的控制、應(yīng)用、操作和任務(wù)監(jiān)視。

DDC4200自動(dòng)化站為用戶提供全新的操作理念。彩色TFT觸摸屏可為用戶量身定做，單獨(dú)配置的各項(xiàng)菜單能直觀地指導(dǎo)用戶監(jiān)控設(shè)備，用戶能快速查看設(shè)備的不同情況，并告知用戶所有決策，通過輕輕的觸摸控制即可改變?cè)O(shè)備的工作情況?？湛蛷S房?jī)?nèi)空間大而高，飛機(jī)中的設(shè)備都屬于精密儀器，因而對(duì)溫濕度要求格外嚴(yán)格，而對(duì)于那些大慣性的空調(diào)設(shè)備，使用串級(jí)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)是必要的手段。例如，以送風(fēng)溫度為主，同時(shí)增加回風(fēng)溫度作為輔助變量，可以有效地減小溫度的大幅波動(dòng)。DDC4200不但使用串級(jí)控制而且成功地保持了空客廠房?jī)?nèi)的恒溫恒濕（溫度浮動(dòng)在±5℃），同時(shí)DDC4200自動(dòng)化站實(shí)現(xiàn)了與消防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，當(dāng)接收到火災(zāi)報(bào)警或防火閥關(guān)閉報(bào)警時(shí)，自動(dòng)停止機(jī)組運(yùn)行并報(bào)警。

同時(shí)，DDC4200還具有強(qiáng)大的事故處理能力。天津A320總裝線廠房?jī)?nèi)所有空調(diào)水系統(tǒng)均采用變頻泵，當(dāng)正在運(yùn)行的水泵變頻器發(fā)生故障時(shí)，DDC4200自動(dòng)化站會(huì)及時(shí)提示維修，并根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行工況確定水泵是否需要由自動(dòng)切換到工頻運(yùn)行。而對(duì)于那些一用一備的冷水泵則根據(jù)運(yùn)行周期進(jìn)行自動(dòng)輪換控制；在啟泵時(shí)，根據(jù)設(shè)備的使用時(shí)間，自動(dòng)選擇已使用時(shí)間最少的水泵進(jìn)行啟動(dòng)；在一臺(tái)泵發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換至備用泵。

目前，全世界出現(xiàn)的“能源危機(jī)”現(xiàn)象已經(jīng)得到了各個(gè)國(guó)家的重視，因此節(jié)能問題也已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家和每個(gè)企業(yè)最關(guān)心的問題。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的一組數(shù)據(jù)顯示，建筑能耗占全國(guó)終端能源總消耗量的27.5%。天津A320空客總裝線廠房類建筑面積大，高度高，能耗問題不容小覷。廠房類建筑的節(jié)能，不僅包括對(duì)冷熱媒體的管道和容器的保溫設(shè)計(jì)，更重要的是采暖、通風(fēng)空調(diào)形式的選擇，因此后者對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能與否至關(guān)重要。

DDC4000系統(tǒng)控制器不但在本地控制方面具有可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)，DDC4000系統(tǒng)所有控制器已經(jīng)通過Native BACnet標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，DDC4000系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)部或者外部的網(wǎng)絡(luò)是完全開放的。

DDC4000系統(tǒng)具有更高的靈活性。DDC4000自動(dòng)化站配有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和Linux操作系統(tǒng)。在天津空客項(xiàng)目中，利用內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)，每一臺(tái)監(jiān)控PC電腦都能成為一個(gè)操作控制臺(tái)，通過Internet Explorer進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

（2）房間設(shè)備聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控：TechnoLon房間自動(dòng)化系統(tǒng)

天津空客在其12棟建筑中，共采用了661套科特貝德公司的TechnoLon房間自動(dòng)化產(chǎn)品，主要監(jiān)控風(fēng)機(jī)盤管、變風(fēng)量調(diào)節(jié)器和散熱器等室內(nèi)設(shè)備。這些產(chǎn)品包括室內(nèi)調(diào)節(jié)器RCN-L系列控制器和室內(nèi)操作面板RBW118。

TechnoLon房間自動(dòng)化產(chǎn)品是科特貝德公司在樓宇自動(dòng)化方面積累了幾十年的經(jīng)驗(yàn)，推出的一種LON總線技術(shù)的室內(nèi)自動(dòng)化產(chǎn)品。它可以既舒適又節(jié)能地監(jiān)控和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、空氣質(zhì)量和采光效果，還可以收集各個(gè)房間的數(shù)據(jù)，然后控制建筑物里相關(guān)的機(jī)組和設(shè)備。在管理層中，設(shè)置有按照時(shí)間進(jìn)行控制的管理程序，并通過軟件記錄和分析各類數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，盡量減少高峰用電。

天津A320總裝生產(chǎn)線的建筑物除了高大組裝廠房外，還有10棟建筑為辦公建筑，這些建筑物的房間內(nèi)全部采用了科特貝德TechnoLon房間自動(dòng)化控制器，不僅可以滿足常規(guī)風(fēng)機(jī)和室溫控制，還可以根據(jù)房間溫控器有人/無人按鈕狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整溫度設(shè)定值的范圍，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。例如有人時(shí)為±1℃，無人時(shí)為±5℃。另外，在動(dòng)力站的中控室，可以同樣遠(yuǎn)程控制各房間溫度設(shè)定值，風(fēng)機(jī)三速以及水閥開度，也可以通過時(shí)間程序集中控制各區(qū)域風(fēng)機(jī)盤管的啟停。

（3）第三方集成系統(tǒng)監(jiān)控：EIB、LON、MODBUS等集成接口

空客項(xiàng)目中，變配電、辦公照明和應(yīng)急照明系統(tǒng)全部采用集成接口進(jìn)行監(jiān)控，變配電系統(tǒng)又包括高壓、中壓和低壓三部分，低壓設(shè)備接口采用MODBUS協(xié)議，高壓和中壓接口設(shè)備采用IEC協(xié)議，辦公照明接口采用EIB總線，應(yīng)急照明接口采用LON總線，均通過相應(yīng)的集成網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為BACNet/IP和LON/IP協(xié)議。

（4）中央集成管理系統(tǒng)：GLT7001N集成管理系統(tǒng)

根據(jù)空客德國(guó)總部的要求，天津A320空客總裝線工程樓宇自控系統(tǒng)單獨(dú)構(gòu)建綜合布線和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)所有服務(wù)器、分控計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化站和集成網(wǎng)關(guān)之間的連接。各建筑之間的樓宇自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用室外光纜構(gòu)成環(huán)型連接。各建筑內(nèi)部采用6類屏蔽銅纜或室內(nèi)光纜構(gòu)成星型連接。這種結(jié)構(gòu)既考慮了系統(tǒng)的安全性，又最大限度地節(jié)省了布線和網(wǎng)絡(luò)成本。

樓宇自控系統(tǒng)的總控站設(shè)置在16號(hào)動(dòng)力站，配置了3臺(tái)GLT7001N總控服務(wù)器。第一臺(tái)總控服務(wù)器用于監(jiān)控所有建筑的暖通空調(diào)設(shè)備，第二臺(tái)總控服務(wù)器用于集成所有建筑的變配電和照明設(shè)備，第三臺(tái)總控服務(wù)器是備用服務(wù)器。

5 空客項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)

（1）嚴(yán)格按照德國(guó)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)以及空客規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工

所有冷熱源、空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)均配置了FSM現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)先控制模塊，保證了即使在DDC控制器發(fā)生故障的時(shí)候也可以進(jìn)行全方位的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。

（2）工藝復(fù)雜，要求嚴(yán)格，有些設(shè)備的控制直接與生產(chǎn)工藝相關(guān)聯(lián)

噴漆廠房空調(diào)機(jī)組的控制就是非常具有挑戰(zhàn)性的，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制是噴漆工藝的重要組成部分，空調(diào)機(jī)組的送回風(fēng)量配合工藝的需要隨時(shí)進(jìn)行切換，也就是說空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制效果將直接影響飛機(jī)噴漆質(zhì)量。

（3）采用標(biāo)準(zhǔn)化的開放協(xié)議進(jìn)行集成，集成度高，可靠性高

整個(gè)工程中的系統(tǒng)集成均采用標(biāo)準(zhǔn)、開放的協(xié)議進(jìn)行，除了上述的變配電及照明外，冷水機(jī)組、空壓機(jī)、水處理設(shè)備、熱能表/水表、定壓設(shè)備等也采用了標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議進(jìn)行集成。

6 結(jié)束語

通過天津空客項(xiàng)目我們得出經(jīng)驗(yàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家的智能建筑系統(tǒng)大都是按照建筑物使用功能進(jìn)行設(shè)置，盡管沒有刻意把智能化放在建設(shè)目標(biāo)上，但是智能化系統(tǒng)的裝備技術(shù)是先進(jìn)的，系統(tǒng)的設(shè)置是完備的，系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)是合理的，最后得到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)必然是良好的。

為了充分體現(xiàn)天津A320總裝線現(xiàn)代化工廠的特色，科特貝德公司廣泛采用國(guó)際一流的高新技術(shù)，并秉承功能齊全、投資合理的宗旨，充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念，利用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及圖像顯示技術(shù)，使樓宇自控系統(tǒng)更好地為天津A320總裝線現(xiàn)代化工廠提供生產(chǎn)、生活、日常管理等多種綜合功能服務(wù)。