羅奕臻，宣永梅

（1.西安工程大學(xué)，陜西西安 710048;2.西部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)，陜西西安 710075）

前言

隨著人類生存發(fā)展和建筑科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高大空間建筑服務(wù)于人們的日常生活中。機(jī)場(chǎng)航站樓建筑即為典型的高大空間建筑，其空間大、高度高，是一種規(guī)模宏大、系統(tǒng)繁多、功能復(fù)雜、設(shè)施完善、技術(shù)先進(jìn)的重要特殊交通建筑類型。此外，航站樓是民用機(jī)場(chǎng)建筑群中的標(biāo)志性建筑物，代表著所在城市的形象，是地區(qū)的空中門戶，具有特殊的地位。由于機(jī)場(chǎng)航站樓聚集大量旅客，進(jìn)行各種活動(dòng)，運(yùn)行各種設(shè)備，使其成為機(jī)場(chǎng)能耗的主要場(chǎng)所。近年來(lái)民用航空發(fā)展迅速，據(jù)國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）最新預(yù)測(cè)，至2014年國(guó)際航空旅客運(yùn)輸量將新增8億人次，從2009年的25億人次增至33億人次。航空貨運(yùn)量將新增1250萬(wàn)噸，從2009年的2600萬(wàn)噸增至3800萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)民航客貨運(yùn)量更是屢創(chuàng)新高，使得老的機(jī)場(chǎng)擁擠不堪，為緩解這一矛盾，各地紛紛新建或擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)一步需要。新老機(jī)場(chǎng)航站樓在建筑方式上存在較大差異，這種差異對(duì)航站樓室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)影響較大。因此，開(kāi)展機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)的分析研究將為機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能和新擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供必要的參考和依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)分析

王釗介紹珠海機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)概況和自動(dòng)控制系統(tǒng)，討論了制冷機(jī)房的通風(fēng)、采用格柵天花裝修時(shí)送風(fēng)方式的考慮、冷水管的伸縮問(wèn)題、空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)與建筑裝修的結(jié)合［1］。

姜國(guó)建介紹了建立在高寒地區(qū)的哈爾濱閻家崗國(guó)際機(jī)場(chǎng)航空站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，闡述了設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路。強(qiáng)調(diào)要根據(jù)航站樓使用功能及建筑特點(diǎn)，對(duì)各區(qū)域空間采用不同的空調(diào)系統(tǒng)方案和靈活的設(shè)計(jì)手法，認(rèn)為既應(yīng)考慮滿足室內(nèi)環(huán)境的舒適度和運(yùn)行管理的便利，又要考慮節(jié)能;要針對(duì)高寒地區(qū)冬季室內(nèi)外溫差大的特點(diǎn)，采取切實(shí)可行的防寒保溫措施和合理的供暖方案。在負(fù)荷計(jì)算時(shí)，出港層人數(shù)按誤機(jī)2h計(jì)算［2］。

韓華剛，楊婉介紹和分析了成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。提出在采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能設(shè)備選用和布置等方面的看法和建議，以利設(shè)計(jì)水平提高。該航站樓為建筑面積75000方米的二層網(wǎng)架式建筑。其外形為南北延伸的大廳和聯(lián)廊，在南、北端和中部分別伸出三條向西延伸的指廊。整個(gè)一期工程設(shè)置30個(gè)相對(duì)獨(dú)立的空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)，采用了30臺(tái)進(jìn)組合式空調(diào)機(jī)組，分別設(shè)置在12個(gè)空調(diào)機(jī)房中，此外有的房間還設(shè)有總計(jì)99臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管，在計(jì)算機(jī)房和樓宇控制中心等采用恒溫恒濕機(jī)組或風(fēng)冷熱泵機(jī)組。供冷由設(shè)在地下室冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的6臺(tái)雙效澳化銼吸收式冷水機(jī)組提供［3］。

陳家源介紹廈門機(jī)場(chǎng)新候機(jī)樓工程和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)著重介紹根據(jù)候機(jī)樓使用功能及建筑特點(diǎn)對(duì)不同區(qū)域采用的不同空調(diào)系統(tǒng)方案，總結(jié)了工程運(yùn)行情況和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)［4］。

劉蕙蘭，張建中介紹了銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)、防排煙設(shè)計(jì)、空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，以及設(shè)計(jì)中幾個(gè)具體問(wèn)題的考慮［5］。

劉漢華，劉妮介紹了南昌昌北機(jī)場(chǎng)航站樓的空調(diào)方式和氣流組織、消防、消聲減振、自控設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)施工中的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)［6］。

劉漢華介紹西藏拉薩貢嘎機(jī)場(chǎng)航站樓通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)說(shuō)明了氣流組織、水系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)思路和對(duì)策，并總結(jié)了設(shè)計(jì)體會(huì)［7］。

姚國(guó)梁介紹了杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓工程的空調(diào)、通風(fēng)及排煙設(shè)計(jì)。該工程結(jié)合大空間場(chǎng)所的特點(diǎn)，采用了地面送風(fēng)亭射流送風(fēng)方式、地面排風(fēng)方式及紅外線對(duì)射探測(cè)器控制的排煙天窗。經(jīng)冬季、夏季運(yùn)行表明，達(dá)到設(shè)計(jì)要求［8］.

陳雄介紹了廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)一期航站樓的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)、專用系統(tǒng)及細(xì)部設(shè)計(jì)［9］。

柯尊友對(duì)昆明市機(jī)場(chǎng)航站樓自然通風(fēng)可行性進(jìn)行了研究，采用區(qū)域模型 （通過(guò)Energy Plus模擬），分析了建筑結(jié)構(gòu)本身的某些特性對(duì)自然通風(fēng)室內(nèi)熱環(huán)境的影響和室外噪聲和空氣質(zhì)量對(duì)自然通風(fēng)的影響，并通過(guò)等效消聲處理和對(duì)風(fēng)道阻力的分析，確定了考慮噪聲影響的通風(fēng)系統(tǒng);然而空氣處理系統(tǒng)的巨大阻力限制了自然通風(fēng)的應(yīng)用，提出了機(jī)械排風(fēng)輔助的自然通風(fēng)方式，并通過(guò)Energy Plus模擬進(jìn)行了驗(yàn)證［10］。

牛曉陽(yáng)介紹深圳機(jī)場(chǎng)1號(hào)航站樓改擴(kuò)建工程的空調(diào)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了空調(diào)方式、防排煙、空調(diào)自控及節(jié)能等方面的設(shè)計(jì)，分析了變頻控制在空調(diào)節(jié)能運(yùn)行中的重要性，強(qiáng)調(diào)了排風(fēng)系統(tǒng)在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的作用［11］。

陸燕介紹了浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)TZ航站樓的節(jié)能設(shè)計(jì)研究及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從自然采光分析遮陽(yáng)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、自然通風(fēng)研究能耗等多角度闡述航站樓建筑節(jié)能的要點(diǎn)，為航站樓節(jié)能設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)［12］。

魏煒介紹上海虹橋國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程的概括，在對(duì)水蓄冷系統(tǒng)和常規(guī)的電制冷系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，選擇了水蓄冷系統(tǒng)作為該工程的冷源，論述了水蓄冷系統(tǒng)的特點(diǎn)［13］。

周敏介紹了西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)T3A航站樓溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，包括置換式下送風(fēng)系統(tǒng)、地板冷熱輻射系統(tǒng)、溶液式熱泵新風(fēng)系統(tǒng)、干盤管空調(diào)系統(tǒng)、直連多級(jí)循環(huán)泵空調(diào)水輸送系統(tǒng)和空調(diào)末端分級(jí)能源串聯(lián)及混水循環(huán)系統(tǒng)等。結(jié)合該項(xiàng)目建筑物的功能、特點(diǎn)和西安地區(qū)的室外氣象條件，分析了該項(xiàng)目采用溫濕度獨(dú)立控制方案在降低初投資、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用以及提高舒適性與室內(nèi)空氣品質(zhì)等方面是有潛力和優(yōu)勢(shì)的［14］。

1.2 國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)分析

國(guó)內(nèi)航站樓建筑發(fā)展起步于上世紀(jì)20年代，先后經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，上世紀(jì)70年代前的探索階段，上世紀(jì)80年代至世紀(jì)末的大規(guī)模建設(shè)階段和隨后的理論實(shí)踐成熟階段。進(jìn)入新世紀(jì)，機(jī)場(chǎng)航站樓設(shè)計(jì)逐步顯現(xiàn)出以人為本的設(shè)計(jì)思想，引入綠色設(shè)計(jì)觀念，實(shí)行企業(yè)化經(jīng)營(yíng)模式，功能設(shè)施日趨齊全，并滿足了可持續(xù)發(fā)展的需求。

國(guó)內(nèi)航站樓建筑設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)出了新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓建筑與老式航站樓建筑在建筑風(fēng)格上存在較大的差異，通常將航站樓候機(jī)大廳鋼梁結(jié)構(gòu)完全暴露在外，替代傳統(tǒng)的將鋼梁結(jié)構(gòu)完全遮擋的形式，給人一種氣勢(shì)宏偉的印象。此外，新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓建筑通常采用鋼和玻璃作為主要建筑材料，造型趨于簡(jiǎn)潔、流暢和通透，以強(qiáng)調(diào)其可識(shí)別性及其交通建筑特性，大面積透明玻璃幕墻成為航站樓重要建筑設(shè)計(jì)符號(hào)。這種建筑風(fēng)格常在其空側(cè)與陸側(cè)主立面乃至側(cè)面都采用大面積的落地玻璃窗，再加上屋面的大面積玻璃采光帶，整個(gè)航站樓形成開(kāi)敞通透的“透明建筑”［15］。這種建筑風(fēng)格逐步成為國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓建筑的流行趨勢(shì)。航站樓建筑風(fēng)格的轉(zhuǎn)變對(duì)航站樓空調(diào)系統(tǒng)影響較大，較傳統(tǒng)的建筑風(fēng)格相比，大量的玻璃幕墻、玻璃采光帶和落地玻璃窗的使用以及空間的大幅增加直接導(dǎo)致熱負(fù)荷的顯著增加，并使空調(diào)區(qū)域熱舒適性下降。

新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓建筑熱負(fù)荷的增加，使得空調(diào)能耗在機(jī)場(chǎng)航站樓建筑能耗中所占的比例進(jìn)一步提高，這與我國(guó)建設(shè)領(lǐng)域節(jié)能降耗和污染減排的要求是相悖的。新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)區(qū)空間大幅增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)形式無(wú)法滿足熱舒適性的要求。新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓建筑風(fēng)格對(duì)傳統(tǒng)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)形式提出了新的挑戰(zhàn)。節(jié)能降耗和熱舒適性是新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)面臨的最主要問(wèn)題。

2 機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)

機(jī)場(chǎng)航站樓由于高度高，在高大空間容易造成垂直溫度梯度，航站樓空間容積大，常因送、回風(fēng)口的安裝位置不盡合理造成水平方向的溫度、速度梯度過(guò)大，此外工作區(qū)偏下，很難形成小空間的那種貼附射流的效果，上部猶如一開(kāi)放空間，使冷、熱面難以形成。與辦公大樓相比較，大空間的地板面積和外墻面積都比較大，很容易受到外部環(huán)境的影響。

建筑特點(diǎn)決定了機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn):（1）容易形成垂直溫度分布不均;（2）水容易造成平溫度、速度梯度過(guò)大;（3）很難形成工作區(qū)和非工作區(qū)的冷熱面;（4）航站樓空調(diào)系統(tǒng)熱負(fù)荷具有它自身的特性。

2.2 機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)主要形式

新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)充分考慮其功能性、舒適性、節(jié)能性及運(yùn)行管理，解決能耗高舒適性低的問(wèn)題，目前主要采用的空調(diào)形式:（1）夏季采用常規(guī)的上送下回的空調(diào)氣流組織，冬季采用地板輻射采暖的空調(diào)方式;（2）分層空調(diào)的方式，采用側(cè)送風(fēng)、側(cè)回風(fēng)的空調(diào)氣流組織;（3）夏季采用置換通風(fēng)的氣流組織和地板輻射供能的空調(diào)方式，冬季采用地板輻射采暖的空調(diào)方式。

第 （1）種空調(diào)形式，解決了冬季熱舒適性的問(wèn)題，但未能解決夏季高能耗;第 （2）種空調(diào)形式降低了夏季空調(diào)的能耗，但冬季熱舒適性問(wèn)題無(wú)法解決;第 （3）種空調(diào)形式由于輻射供冷/熱時(shí)室內(nèi)平均輻射溫度的下降/升高，作用溫度可降低/升高1～2℃，較之傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，在相同的熱感覺(jué)前提下，輻射供冷/熱系統(tǒng)可以將室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度提高/降低1～2℃，其冷/熱負(fù)荷比常規(guī)系統(tǒng)的冷/熱負(fù)荷要低10～20%，輻射供冷系統(tǒng)比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能28～40%，地板采暖比傳統(tǒng)的采暖方式節(jié)能20～30%，夏季通過(guò)地板輻射供冷承擔(dān)空調(diào)區(qū)顯熱負(fù)荷，通過(guò)置換通風(fēng)承擔(dān)空調(diào)區(qū)潛熱負(fù)荷，既解決了夏季空調(diào)的高能耗問(wèn)題，又解決了熱舒適性問(wèn)題。由于輻射供冷容易出現(xiàn)結(jié)露問(wèn)題，輻射供冷采用的是高溫冷水，對(duì)水溫要求比較嚴(yán)格，通常與自空調(diào)系統(tǒng)配合使用，對(duì)技術(shù)要求和運(yùn)行管理要求較高。

3 機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展思路

（1）由于我國(guó)幅員遼闊，機(jī)場(chǎng)航站樓所處的地理位置各不相同，應(yīng)因地制宜根據(jù)各地的實(shí)際情況采用主動(dòng)式節(jié)能，充分利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物能、干空氣能等可再生能源，做好可再生能源能量的收集、轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和利用，同時(shí)提高傳統(tǒng)能源的使用效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)節(jié)能，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念節(jié)能、管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能。尤其是航站樓作為機(jī)場(chǎng)的核心區(qū)域，面積大，寸土寸金，尤其要考慮空調(diào)機(jī)房設(shè)置、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)能源輸送以及運(yùn)行管理的整體節(jié)能。既要考慮空調(diào)新技術(shù)、設(shè)計(jì)新理念、管理新模式，還要考慮系統(tǒng)的整體能效。

（3）充分利用當(dāng)?shù)氐目稍偕茉醇夹g(shù)，尤其是西北、華北等炎熱干燥的氣候地區(qū)在條件允許下應(yīng)優(yōu)先考慮夏季利用干燥空氣可再生能源的蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)。夏季采用置換通風(fēng)的氣流組織和地板輻射供能的空調(diào)方式，利用利用蒸發(fā)冷卻高溫冷水技術(shù)為地板輻射供冷提供高溫冷水，承擔(dān)航站樓空調(diào)區(qū)顯熱負(fù)荷，采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)新風(fēng)機(jī)組或蒸發(fā)冷卻和機(jī)械制冷復(fù)合新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)潛熱負(fù)荷，冬季采用地板輻射采暖的空調(diào)方式。既能降低夏季高能耗，解決夏季和冬季熱舒適性問(wèn)題，又能有效地解決地板輻射供冷結(jié)露技術(shù)難題。

（4）由于機(jī)場(chǎng)航站樓候面積大，客流量、客流密度隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化，新建、擴(kuò)建的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮與自控技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)行管理達(dá)到節(jié)能的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

為充分落實(shí)國(guó)家的節(jié)能減排政策，進(jìn)一步探索機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗、熱舒適性，促進(jìn)我國(guó)的機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)技術(shù)快速可持續(xù)發(fā)展，開(kāi)展國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)研究具有重要的現(xiàn)時(shí)意義。比較分析國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)研究狀況，總結(jié)新技術(shù)，探討新理念，利用新能源，管理新模式，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)節(jié)能。

［1］王釗.珠海機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)設(shè)計(jì) ［J］．制冷空調(diào)，1997.25（5）:67－70

［2］姜國(guó)建.哈爾濱閻家崗國(guó)際機(jī)場(chǎng)航空站樓暖通空調(diào)設(shè)計(jì) ［J］．暖通空調(diào)，1998.28（3）:64－66

［3］韓華剛，楊婉.成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)設(shè)計(jì)自議 ［J］．制冷與空調(diào)，2002，2（6）:51－54

［4］陳家源.廈門機(jī)場(chǎng)新候機(jī)樓的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［J］．潔凈與空調(diào)技術(shù)，2002.（1）:61－68

［5］劉蕙蘭，張建中.銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［C］．全國(guó)暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)年會(huì).2002:368－369

［6］劉漢華，劉妮.南昌昌北機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)［J］．暖通空調(diào)，2003.33（6）:70－72

［7］劉漢華.西藏拉薩貢嘎機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)設(shè)計(jì) ［J］．建筑熱能通風(fēng)空調(diào).2004.23（1）:52－55

［8］姚國(guó)梁，戈海燕.杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)［J］．制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2004.（4）:1－3

［9］陳雄.廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)一期航站樓 ［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2006

［10］柯尊友，昆明市機(jī)場(chǎng)航站樓自然通風(fēng)可行性研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007

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