機場改擴建工程節(jié)能評估方法探討

張蕓蕓

上海東方延華節(jié)能技術(shù)服務股份有限公司

機場改擴建工程節(jié)能評估方法探討

張蕓蕓

上海東方延華節(jié)能技術(shù)服務股份有限公司

根據(jù)《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法》，采用能源利用三步分析原則和多能源策略方法，以某國際機場改擴建工程的節(jié)能評估為例，對機場建設工程節(jié)能評估報告的方法和內(nèi)容進行闡述。

節(jié)能評估固定資產(chǎn)機場

0 引言

加強節(jié)能工作是深入貫徹科學發(fā)展觀、落實節(jié)約資源基本國策、建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的一項重要措施。國家發(fā)展改革委下發(fā)了《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法》（中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會2010年第6號令），要求2010年11月1日起在全國發(fā)展改革系統(tǒng)內(nèi)開展固定資產(chǎn)投資項目的節(jié)能評估和審查工作[1]。從此，節(jié)能評估上升到和環(huán)境影響評價同等的法律地位。

機場作為能源消耗量巨大的大型公共設施，開展節(jié)能評估，合理采用節(jié)能措施可以有效地減少機場的運營成本，提高機場自身的經(jīng)濟效益，增強機場發(fā)展的可持續(xù)性。本文采用能源利用三步分析原則和國際上通行的《多能源策略方法》，結(jié)合某國際機場改擴建項目的節(jié)能評估案例，對機場現(xiàn)有項目和改擴建項目進行評估和比較，闡述了機場改擴建項目節(jié)能評估的方法和內(nèi)容。

1 節(jié)能評估分析方法

1.1 能源利用三步分析原則

能源利用三步分析原則（圖1）是國際上普遍采用的節(jié)能分析原則，是實現(xiàn)能源高效利用的可持續(xù)建筑的基本原則，它包括：1）嚴格審核分析建筑環(huán)境的能耗需求，在滿足建筑功能要求的前提下，盡可能地采取措施將能耗需求降到最小；2）對必需的能耗需求，盡可能采用可再生能源；3）如果仍需要采用常規(guī)能源，則盡可能采用高效率的技術(shù)與設備。

圖1 三步分析原則示意圖

該機場三期建設中能源系統(tǒng)的節(jié)能評估工作，主要采用能源利用三步分析原則，從能源的供給、傳輸和需求方面進行分析和評估。

降低能耗需求是節(jié)能措施中最有效、直接、經(jīng)濟性最好的節(jié)能措施。比如利用CFD氣流模擬軟件優(yōu)化空氣調(diào)節(jié)設計和優(yōu)化交通路徑，降低運輸能耗和時間消耗等措施。

優(yōu)化能源供給結(jié)構(gòu)是對必須的能耗需求，盡可能采用可再生能源，降低對常規(guī)電能、燃氣、燃油、市政水的消耗，以及對周邊能源消耗的影響。比如機場利用自然采光技術(shù)。自然采光方式中側(cè)窗、天窗、中庭采光均通過外窗的設計實現(xiàn)自然采光，適合用于大空間、大面積的機場航站樓；采用光導管、光導纖維、采光擱板、棱鏡窗等新型采光方式，適合用于需24小時照明的機場地下車庫。自然采光不但可以節(jié)省大量照明耗電，還能提供更為健康、高效、自然的光環(huán)境。

采用高效的技術(shù)和設備，提高能源系統(tǒng)的運行效率，減少能源消耗[2]。比如采用高效空調(diào)系統(tǒng)冷熱源設備，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗和采用節(jié)能燈具、設備，以及照明系統(tǒng)采用光控、時控、聲控等智能控制手段。

1.2 多能源策略方法

采用多能源策略的目的是確保本項目用能的安全性、合理性和經(jīng)濟性（圖2）。對可再生資源合理的開發(fā)利用有利于本地區(qū)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、優(yōu)化用能環(huán)境和保障用能安全，可再生能源主要包括太陽能、風能、水能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等；對于非可再生能源如電能、天然氣和自來水的合理利用，降低能耗是節(jié)能工作的重點。

圖2 多能源策略應用示意圖

本報告將項目需用能源資源作為一個整體來考慮，以獲取最高的利用效率，最大限度地合理利用資源，對機場及周邊地區(qū)可利用能源的種類、分布、儲量、品位、開發(fā)利用的可能性條件，以及資源的最佳利用效果等方面，進行客觀的評估。

2 項目概況

該機場建設項目重點包括修建第二跑道，建設總客流量2500萬人次的T3航站樓，對機場總平面進行調(diào)整優(yōu)化，統(tǒng)籌考慮機場交通等方面設施。項目建成后，包括T1、T2及近期T3航站樓在內(nèi)，整個機場能滿足2020年3800萬人次年旅客吞吐量需求。

項目總投資約160億元，總新建建筑面積約為58萬m2，年綜合能源消費量為1.72萬噸標煤。按照《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法》要求，本項目年綜合能源消費量達到3000噸標準煤以上，應單獨編制節(jié)能評估報告書，且節(jié)能評估和審查意見作為項目審批、核準或開工建設的前置性條件以及項目設計、施工和竣工驗收的重要依據(jù)。本項目為由國家發(fā)展改革委審批的項目，因此其節(jié)能審查也由國家發(fā)展改革委負責。

3 能源情況及能效水平評估

3.1 能源供應與消耗

目前，機場能源消費對外依存度較高，大部分的用電、用氣依靠外購，僅用水可實現(xiàn)部分自產(chǎn)，但仍不能滿足高峰時段需求，且供電、供水和供氣受外圍條件限制，存在一定的用能安全和保障問題。三期項目投入使用后會對當?shù)啬茉聪膸磔^大的沖擊，因此，在機場三期建設初期就需要協(xié)調(diào)好與當?shù)亟?jīng)濟、環(huán)境和能源之間的關(guān)系，重視能源總需求和結(jié)構(gòu)需求。

機場現(xiàn)有能源消費類型為電、天然氣、水、油。將各種能耗折算為標煤能耗后進行比較，得到2010年該機場的總能源消費結(jié)構(gòu)分布餅圖如圖3所示，可以看到，電耗所占比重最大，占總能源消耗的78.4%，是機場主要的能源類型；其次是天然氣，耗量占總能源消耗的14.5%；汽油、柴油、水耗量占總能源結(jié)構(gòu)的3.8%、1.4%、1.9%，在能源消耗中占比較小。

圖3 2010年能源消費結(jié)構(gòu)分布餅圖

3.2 能效水平

根據(jù)機場能耗、產(chǎn)值、旅客吞吐量和航站樓面積，計算得到機場的能耗指標[3]，進行能效水平分析評估，能耗指標見表1。目前該機場能效水平遠高于當?shù)仄骄苄?，屬低能耗企業(yè)。

表1 2010年機場運營能耗指標表

機場能效水平橫向比較。與同屬于夏熱冬冷地區(qū)的機場相比，該機場萬元產(chǎn)值能耗屬于平均能耗水平；與寒冷地區(qū)和嚴寒地區(qū)機場相比，該機場萬元產(chǎn)值能耗處于較低水平。如圖4所示。

圖4 機場三期與國內(nèi)同類機場萬元產(chǎn)值能耗指標對比

4 節(jié)能措施評估

對機場生產(chǎn)工藝、動力、建筑、給排水、暖通與空調(diào)、照明、控制、電氣等方面的節(jié)能技術(shù)措施和能源監(jiān)測、計量等節(jié)能管理措施進行評估，本文重點介紹對該機場的空調(diào)系統(tǒng)、供油系統(tǒng)工藝流程、雨水回收和能源計量的節(jié)能評估。

4.1 空調(diào)采暖系統(tǒng)

機場空調(diào)系統(tǒng)熱源采用3臺9.1MW燃氣熱水鍋爐，存在燃氣不足的現(xiàn)狀。為了解決這一問題，機場改擴建項目可采用能源利用三步分析原則。

1）減少系統(tǒng)的能耗需求。減少機場空調(diào)系統(tǒng)的能耗需求，有效的方法是對機場建筑圍護結(jié)構(gòu)進行改造和評估。機場圍護結(jié)構(gòu)的特點是航站樓大部分立面采用玻璃立面，因此通過外墻、屋面和外窗形成的空調(diào)冷負荷較大。采用立面遮陽可以有效減少因太陽得熱而增加的空調(diào)負荷，機場圍護結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱措施對節(jié)能的影響比較明顯。

2）采用可再生能源。機場三期項目中建議采取地源熱泵+常規(guī)冷機的冷熱源形式，該系統(tǒng)無需消耗天然氣，且能源利用效率較高，由此可降低運行能耗費用17.99%，能源消耗量減少17.96%。對于國際機場這樣常年需要空調(diào)的航站樓，自然通風具有很大的環(huán)境效益與經(jīng)濟價值。

3）提高系統(tǒng)效率。從系統(tǒng)的能源供給、傳輸和系統(tǒng)末端方面提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。提出建議：①充分利用免費冷源，減少空調(diào)冷源系統(tǒng)運行時間；②采用全熱交換新風機組，額定全熱熱回收效率不低于60%；③空調(diào)系統(tǒng)新風量采用二氧化碳濃度控制；④系統(tǒng)采用智能控制系統(tǒng)，控制參數(shù)包括：冷水機組供回水溫度、壓力；冷凍水系統(tǒng)的供、回水總管溫度及壓力等，保證系統(tǒng)高效運行。

4.2 供油系統(tǒng)工藝流程節(jié)能評估

目前機場油庫供油主要采用公路和鐵路配送，當機場年供油量超過30萬噸，公路運油由于運油車數(shù)量和周轉(zhuǎn)次數(shù)的增多，增加了人工運輸成本和航煤的損耗，同時受天氣和路況影響較大，因此這種進油方式不能達到三期項目建成后的供油需求和節(jié)能目標。而且目前油庫供油泵額定效率60%，泵效率較低，機場航煤損耗率較高。

為降低航煤系統(tǒng)的的損耗，建議減少運輸環(huán)節(jié)和降低運輸成本，保障機場的供油安全，建議修建一條供油專線，為機場經(jīng)管線提供航煤供給。同時建議三期新增供油系統(tǒng)選用高效供油泵。

4.3 雨水回收

機場雨水按流域劃分為空側(cè)和陸側(cè)。機場自投入運營以來，由于飛行區(qū)排水口截面過小，遇大雨時排水不暢極易漬水，飛行區(qū)南端年年有洪澇災害。

為解決這一問題，建議回收利用雨水。雨水回收后作為沖廁、綠化澆灑、沖洗路面等用水的非傳統(tǒng)水源。一方面降低機場水源的消耗量，另一方面可減小降雨對機場排水系統(tǒng)的壓力。

4.4 能源計量

目前機場未對主要耗能設備實施分項計量，在三期設計中僅考慮計費系統(tǒng)。機場配套設施較多，用能系統(tǒng)和設備復雜，機場建成后的運行管理難度較大，為了加強機場耗能系統(tǒng)的管理，準確、及時地了解其各機電設備的能耗狀況，發(fā)現(xiàn)可能存在的能耗漏洞，開展節(jié)能降耗工作，可對機場耗能系統(tǒng)進行分項計量[4-5]，定制一套能源監(jiān)控管理系統(tǒng)。該機場三期主體工程分項計量如圖5所示。

圖5 機場能源分項計量結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

本文介紹了能源利用三步分析原則和國際上通行的《多能源策略方法》兩種節(jié)能評估方法，并應用于某國際機場改擴建項目的節(jié)能評估工作。著重介紹了機場的能源情況及能效水平評估和節(jié)能措施評估內(nèi)容，得到如下結(jié)論：

1）機場具有建筑規(guī)模大、用能系統(tǒng)復雜的特點。機場改擴建工程的能源供應情況和對當?shù)啬茉聪M的影響對機場的建設和運行十分重要。本文采用國際上通行的《多能源策略方法》對機場及周邊地區(qū)可利用能源的種類、分布、儲量、品位、開發(fā)利用的可能性條件，以及資源的最佳利用效果等方面進行客觀的評估，可以確保項目總體用能的安全性、合理性和經(jīng)濟性。

2）能源利用三步分析原則，既可以用于機場整體用能情況的節(jié)能評估工作，也可以用于機場空調(diào)系統(tǒng)等分項系統(tǒng)節(jié)能評估，從能源的供給、傳輸和需求方面全面、高效、準確地反映機場的用能情況，提高機場的能源利用效率，優(yōu)化機場的能源結(jié)構(gòu)。

[1]國家發(fā)展和改革委員會.固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法[Z].2010

[2]方利國.節(jié)能技術(shù)應用與評價[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008

[3]綜合能耗計算通則(GB/T2589-2008)[S].

[4]住房和城鄉(xiāng)建設部.國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項計量設計安裝技術(shù)導則[Z].2008

[5]用能單位能源計量器具配備和管理通則(GB17167-2006)[S].

Ene rgy Conse rva tion M e thod s and M easu rem en t fo r A irpo rt Ene rgy Sav ing Assessm en t

ZHANG Yun-yun
ShanghaiDFYH TECH ServicesCo.,Ltd.

According to the“Energy Conservation Assessment and Review for Fixed Assets Investment and Project Construction”,taking a reconstruction project for an international airport as an example,it is to adopt the analysis discipline of energy utilization for three stepsandmulti-energy strategies thatexplains the energy conservationmethods andmeasurement forenergy saving assessmentofairportproject.

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1003-0344（2014）02-098-4

2013-5-1

張蕓蕓（1982～），女，碩士，工程師；上海市普陀區(qū)西康路1255號11樓（200060）；021-62987595；E-mail:zhangyunyun007@163.com

國家科技部科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金（12C26213102032）；上海市優(yōu)秀技術(shù)帶頭人（13XD1423900）；國家科技支撐計劃課題（2012BAJ12B04）