綠色機場理念下空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用

張力國

上海民航新時代機場設(shè)計研究院有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510403

引言

推動四型機場建設(shè)，實現(xiàn)機場高質(zhì)量發(fā)展，為應(yīng)對民航機場目前發(fā)展面臨的困難與挑戰(zhàn)，民航局提出了“四型機場”的建設(shè)，而其中之一的“綠色機場”理念重點闡述了當代民航建設(shè)與環(huán)境生態(tài)保護的矛盾，在國家重點開展環(huán)境保護與生態(tài)建設(shè)，并大力號召綠色節(jié)能的情況下，綠色機場建設(shè)成為民航業(yè)健康發(fā)展的重要途徑和主要趨勢，也成為當前各個民用機場建設(shè)的重點目標，有效推進綠色機場建設(shè)是我國公共設(shè)施綠色節(jié)能發(fā)展的重要體現(xiàn)。

空調(diào)系統(tǒng)作為民航機場建筑的重要組成部分，是關(guān)鍵性系統(tǒng)之一，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置與運行實現(xiàn)了機場運營環(huán)境的舒適性，顯著提升了機場運營中的服務(wù)質(zhì)量；但與此同時，隨著空調(diào)系統(tǒng)的運行，其耗能情況也愈來愈明顯，運行過程中產(chǎn)生大量的電能消耗以及廢氣、廢熱的排放對環(huán)境的污染等；因此，在“綠色機場”理念下，采用可降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，減小對環(huán)境的污染并可應(yīng)用到民用機場建設(shè)中來的空調(diào)技術(shù)成為現(xiàn)階段每個民航人應(yīng)考慮的重點問題。

1 綠色機場概念

隨著現(xiàn)代科技水平的提高，環(huán)境保護和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為全社會的普遍共識，國家還為此制定了長遠規(guī)劃發(fā)展目標，列入國家發(fā)展戰(zhàn)略中。繼“四型機場”的提出，綠色機場理念也應(yīng)運而生，國家民航局發(fā)布的戰(zhàn)略報告顯示，國家已經(jīng)把發(fā)展綠色機場作為民用航空領(lǐng)域的奮斗目標，以打造安全綠色，優(yōu)質(zhì)高效的現(xiàn)代化民用航空為己任，使國家航空從民航大國跨越到民航強國，站在世界民航發(fā)展的前沿，引領(lǐng)世界航空業(yè)的發(fā)展。

綠色機場，這個理念的提出正應(yīng)當代的航空業(yè)發(fā)展趨勢，指機場從立項建設(shè)到使用和廢棄的整個生命周期中，都能遵循資源集約節(jié)約、生態(tài)與環(huán)境友好、低碳運行發(fā)展的理念，秉承人性化服務(wù)宗旨，為每一位旅客打造舒適之旅，在自身有序發(fā)展的同時，促進與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，并取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，從而推動國家民航業(yè)的共同發(fā)展。

綠色機場理念的提出，標志著我國民航業(yè)的發(fā)展建設(shè)經(jīng)歷了一次質(zhì)的飛躍，是一個重大的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。建設(shè)高質(zhì)量的綠色機場，引領(lǐng)民航業(yè)向綠色低碳方向發(fā)展，促進生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)，已經(jīng)成為一個非常迫切的現(xiàn)實問題，需要每一個民航人用實際行動來呈現(xiàn)。

2 綠色機場理念下常用的空調(diào)技術(shù)

2.1 溫濕度獨立控制的空調(diào)技術(shù)

為了有效避免傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中存在如低溫冷凝再熱熱損失、濕式冷凝器母端易滋生細菌等弊端，溫濕度獨立控制的空調(diào)技術(shù)應(yīng)運而生。

溫濕度獨立控制的空調(diào)技術(shù)是指空調(diào)系統(tǒng)對溫度和濕度的控制采取兩套獨立的控制系統(tǒng)，由其完成對室內(nèi)溫濕度的雙重調(diào)節(jié)和獨立控制，該系統(tǒng)在節(jié)約能源、提高空氣品質(zhì)等方面具有特殊優(yōu)勢；同時，由于兩個系統(tǒng)的相對獨立性，可以依據(jù)室內(nèi)區(qū)域不同環(huán)境需求進行調(diào)控，以滿足各類需求，非常符合現(xiàn)代空調(diào)服務(wù)綠色健康的發(fā)展理念[1]。

2.2 空調(diào)蓄冷技術(shù)

空調(diào)蓄冷技術(shù)是指通過制冷機和蓄冷裝置，在項目所在地具有“峰谷電價”政策的基礎(chǔ)上于電網(wǎng)低谷電價時進行蓄冷作業(yè)，在空調(diào)負荷高峰時段，將所儲蓄的冷量釋放出來，優(yōu)化傳熱方式，通過自動控制，周期性的實現(xiàn)冷量的儲蓄和釋放的綜合技術(shù)體系。

空調(diào)蓄冷技術(shù)的應(yīng)用已在不斷完善中日益成熟，在大型項目中的應(yīng)用和推廣得到了迅速的發(fā)展，雖然蓄冷技術(shù)具有節(jié)電不節(jié)能的特點，但在“峰谷電價”政策的前提下進行電力的“移峰填谷”，可以起到節(jié)省電力設(shè)施投資、節(jié)省一次高品位能源、節(jié)約系統(tǒng)的運行費用的效益，還可以達到環(huán)境保護、減少溫室氣體排放的效果，在節(jié)能降耗和環(huán)境保護兩個方面能同時發(fā)揮非常重要的作用[2]。現(xiàn)狀改造和新建項目中常用的蓄冷技術(shù)主要為冰蓄冷與水蓄冷。

2.3 輻射空調(diào)技術(shù)

輻射空調(diào)是在傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)通過降低室內(nèi)溫度使人體溫度被動適應(yīng)室內(nèi)溫度的做法，通過空調(diào)系統(tǒng)新的末端形式的輻射作用，實現(xiàn)了利用對房間內(nèi)壁的溫度調(diào)節(jié)與人體溫度進行輻射換熱，來達到室內(nèi)舒適度的目的，相對于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)對流傳熱的運行方式，輻射空調(diào)換熱是一種完全不同的技術(shù)理念，該技術(shù)有利于輻射系統(tǒng)的方案布置，對空調(diào)送風系統(tǒng)深度優(yōu)化，尤其適用于設(shè)置全新風空調(diào)系統(tǒng)的場所，解決了風管截面大、占用緊湊的建筑結(jié)構(gòu)空間等技術(shù)難題，結(jié)合復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)形式，輻射空調(diào)末端可以有效配合、隨形而布，美觀又實用。通過某機場航班貨物到達系統(tǒng)對輻射空調(diào)系統(tǒng)運行的節(jié)能核算，有效節(jié)能率可高達30%以上[6]。

2.4 新型熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)的本質(zhì)是對熱量進行控制,將熱量從低溫環(huán)境傳至高溫環(huán)境，實現(xiàn)對熱量的有效傳送，該技術(shù)在消耗一部分外輸入電能的前提下，汲取地表淺層或深層地熱、水體以及大氣中熱量，進行綜合性利用，如作為采暖熱源、制備生活熱水，最終實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，達到高效利用的目的[3]。

與傳統(tǒng)加熱技術(shù)相比熱泵技術(shù)經(jīng)濟效益性具有更大的優(yōu)勢，傳統(tǒng)加熱能源以煤炭、石油為主，不僅經(jīng)濟成本高，而且污染大、運行成本高，不符合我國現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的策略；而新型熱泵技術(shù)的提出順應(yīng)了經(jīng)濟發(fā)展的趨勢，為節(jié)能型、環(huán)境友好型的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)，相比傳統(tǒng)加熱技術(shù)新型熱本技術(shù)具有以下幾方面優(yōu)勢：充分利用地源熱量，地表淺層與深層具有較大的蓄熱能力，可汲取儲存在內(nèi)部的巨大熱量；充分利用水源熱量，相當于間接開發(fā)取之不盡的太陽能；新型熱泵技術(shù)使用不僅具有經(jīng)濟性，在采集與使用上還具有便利性；新型熱泵技術(shù)的應(yīng)用與推廣具有較大的投資收益，且回收期短；新型熱泵技術(shù)是環(huán)境友好型技術(shù)，結(jié)合實際案例，地源熱泵供暖時產(chǎn)生污染比電加熱供暖低約60%，前景可觀。新型熱泵技術(shù)是一次技術(shù)革命，獲得了國家和地方的大力支持，有非常廣闊的應(yīng)用前景。

2.5 裝配式機房技術(shù)

裝配式機房技術(shù)是指通過提前搭建高精度模型，創(chuàng)造共享數(shù)字化建造數(shù)據(jù)庫，在工廠內(nèi)通過數(shù)字化加工設(shè)備完成各類配件的預(yù)制工作，預(yù)制加工成品再統(tǒng)一運輸?shù)巾椖克诘剡M行快速組裝的技術(shù)，實現(xiàn)了“BIM+建造等于智造”的目的。該技術(shù)的采用具有以下優(yōu)勢：能有效縮短施工工期，提升工程效益；采取標準化建造，智能化生產(chǎn)與安裝，可極大限度的提升安裝精度，避免人工導(dǎo)致的返工，減少物料的多重浪費；可實現(xiàn)綠色施工，呈現(xiàn)機房干凈整潔，大大減少煙塵、施工垃圾等對環(huán)境的不利影響[4]。

3 綠色機場理念下空調(diào)技術(shù)應(yīng)用與推廣的建議

3.1 機場航站樓宜優(yōu)先考慮溫濕度獨立的空調(diào)技術(shù)

機場航站樓是旅客來往的集散地，客流量巨大，因此作為集散核心的航站樓對室內(nèi)環(huán)境溫濕度的要求非常高，且由于室內(nèi)環(huán)境溫濕度和人體體感溫濕度有差異，為保障空調(diào)系統(tǒng)的效果，宜采用能夠獨立完成溫度和濕度控制與調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)最為合適，能大幅度提高室內(nèi)環(huán)境服務(wù)質(zhì)量；同時在當前嚴峻的防控疫情下，保障空氣流通、空氣質(zhì)量安全潔凈，也可起到至關(guān)重要的作用。特別需要注意的是，前期準備工作中需與相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進行溝通和研究，以確保空調(diào)系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮積極作用。

3.2 積極采用空調(diào)蓄能技術(shù)

航站樓是機場能源消耗的重點區(qū)域，空調(diào)系統(tǒng)全天候、大規(guī)模的使用成為技術(shù)攻堅的重點與難點，而我國絕大部分機場航站樓空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計都是基于逐時冷負荷計算后，再依據(jù)空調(diào)系統(tǒng)滿負荷狀態(tài)運行時的技術(shù)要求設(shè)計建造的，但除了大型樞紐國際機場在實際應(yīng)用過程中滿負荷狀態(tài)運行外，其他機場都是間歇式運行，空調(diào)系統(tǒng)很難達到滿負荷運行狀態(tài)。這是由于當?shù)貧夂虻募竟?jié)變化、設(shè)備使用頻率與運行時間段的差異、室內(nèi)區(qū)域所需負荷變化等因素造成[5]。因此，應(yīng)在保障航站樓類建筑基本負荷需求的前提下，最大限度地利用蓄能技術(shù)來節(jié)約初期建設(shè)成本和后期運行能耗和運行費用，有效合理地分配利用“風谷電價”優(yōu)惠政策，促進區(qū)域能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，做到節(jié)能降耗、保護保護、有效收益等多管齊下。據(jù)了解，廣西玉林民用機場用于航站樓空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源機房采用了冰蓄冷技術(shù)；深圳寶安機場能源中心采用了水蓄冷技術(shù)，均從源頭上降低了初期建設(shè)成本以及后期的運營成本。

3.3 機場航站樓局部試點采用輻射空調(diào)技術(shù)

機場航站樓除了滿足旅客對綠色出行舒適度的要求之外，作為民用航空領(lǐng)域的領(lǐng)軍者還要率先引領(lǐng)先進技術(shù)的應(yīng)用，在發(fā)展民航大國、打造民航強國、樹立民航先進模范、創(chuàng)造民航科技領(lǐng)先水平的道路上，可以在航站樓空間較大且有限制要求的區(qū)域進行輻射空調(diào)的試點應(yīng)用，把該項技術(shù)的優(yōu)勢完美體現(xiàn)出來，起到引領(lǐng)風氣之先的作用。

3.4 充分利用新型熱泵技術(shù)

以北京大興機場建設(shè)項目為例，該地氣候條件和太陽能以及地熱能源豐富，新機場的選址和建設(shè)過程中充分利用這些綠色能源和可再生能源，把新型熱泵技術(shù)用到了極致——地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵以及冷熱電三聯(lián)供機組等均有涉及，并結(jié)合不同功能區(qū)域，合理優(yōu)化。在建設(shè)前期就進行了有效勘測，新機場地熱資源非常豐富，儲積層較好，完全滿足機場對熱能的需求，結(jié)合周邊環(huán)境和國家節(jié)能環(huán)保的法律法規(guī)規(guī)定進行綜合考慮，再加上建設(shè)過程中設(shè)計、施工人員和監(jiān)督管理單位協(xié)調(diào)配合，科學(xué)管理地規(guī)劃和運用空調(diào)技術(shù)，加強對余熱廢熱以及可再生能源的開發(fā)和利用，在監(jiān)控系統(tǒng)實施自動化智能化管理控制，各項技術(shù)措施和突發(fā)情況應(yīng)急預(yù)案到位，確保系統(tǒng)的高質(zhì)量高效率運行，絕對能夠?qū)崿F(xiàn)機場建筑內(nèi)良好的環(huán)境質(zhì)量，為旅客提供滿意舒適的出行環(huán)境，提高資源利用率，保障機場實現(xiàn)綠色運營發(fā)展，真正起到行業(yè)綠色環(huán)保發(fā)展領(lǐng)軍者的作用。我國機場建設(shè)在不斷進行技術(shù)優(yōu)化，未來機場建筑建設(shè)過程中應(yīng)積極采用綜合性的節(jié)能空調(diào)技術(shù)，提升機場建筑運行過程中能源利用率。

3.5 裝配式機房技術(shù)在機場項目中的應(yīng)用

機場能源中心機房是空調(diào)系統(tǒng)的核心，機房內(nèi)部設(shè)備眾多，各類大口徑管道、管線錯綜復(fù)雜，是機電系統(tǒng)施工中的重難點所在。傳統(tǒng)機房需土建移交具備相應(yīng)的施工條件后才能進行管道、設(shè)備等設(shè)備設(shè)施的施工，采取現(xiàn)場作業(yè)方式，存在著施工進度慢、周期長、作業(yè)人員多、鍍鋅防腐管件破壞面大、施工環(huán)境臟亂差等缺點。而近年來機電安裝系統(tǒng)隨著BIM數(shù)字化設(shè)計技術(shù)和工廠化預(yù)制技術(shù)的飛速發(fā)展，裝配式機房技術(shù)愈來愈受到大家的青睞，機場項目中能源中心采用裝配式機房技術(shù)，是時代與科技發(fā)展的需要，是綠色機場、智慧機場完美呈現(xiàn)。

4 結(jié)束語

在綠色環(huán)保要求越來越嚴格，能源與資源形式越來越緊迫的現(xiàn)代社會中，空調(diào)系統(tǒng)作為民用機場配套系統(tǒng)中的能耗大戶卻又必不可少的一員，在四型機場之綠色機場的理念下，全新空調(diào)技術(shù)的推廣與應(yīng)用更是備受關(guān)注，為了有效提升民用機場的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，響應(yīng)民航局的號召，促進民航業(yè)的綠色環(huán)保、高效節(jié)能、智慧人文、質(zhì)量先進的發(fā)展，每一個民航人還需要更加深入、更加徹底、從多層次與多角度繼續(xù)對應(yīng)用于綠色機場建設(shè)的空調(diào)技術(shù)進行應(yīng)用與研究。