機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析

李 梅，楊松禮

（北京首都機(jī)場(chǎng)動(dòng)力能源有限公司，北京 100621）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境的要求不斷提升。建筑內(nèi)部設(shè)置暖通空調(diào)系統(tǒng)，可以對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行更加精確的控制，為人們提供更加舒適的室內(nèi)環(huán)境[1-3]。但是，暖通空調(diào)需要消耗大量能源，在保證暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果的情況下，降低能源消耗非常重要。機(jī)場(chǎng)作為大型交通運(yùn)輸綜合建筑，航站樓的暖通空調(diào)系統(tǒng)需要滿足更多人群的需求，所以航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)較為復(fù)雜，能耗非常大，這就需要在保證旅客舒適度的情況下采取有效的措施降低暖通空調(diào)的能耗，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

1 機(jī)場(chǎng)航站樓的能耗

航站樓是機(jī)場(chǎng)中非常重要的組成部分，是城市的標(biāo)志性建筑物，也是城市重要的交通樞紐。通常，機(jī)場(chǎng)航站樓的占地面積較大，建筑規(guī)模也非常大。為了滿足人們的出行需求，航站樓的結(jié)構(gòu)和功能均較為復(fù)雜，機(jī)場(chǎng)的旅客流量也較大，大量的客流會(huì)導(dǎo)致航站樓內(nèi)部的發(fā)熱量增加，航站樓的能耗非常大。研究表明，機(jī)場(chǎng)的單位能耗為140～285 kW·h/a，占機(jī)場(chǎng)總能耗的25%～35%，這樣的能耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他公共建筑的能耗[4-5]。暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗量約占航站樓能耗的35%，所以，航站樓暖通空調(diào)節(jié)能運(yùn)行具有非常重要的意義。

2013—2015年，某機(jī)場(chǎng)航站樓的單位面積耗冷量分別是0.386 GJ/m2、0.358 GJ/m2和0.336 GJ/m2，整體呈下降趨勢(shì)。逐年同比下降率分別為7.2%和6.1%，這說(shuō)明航站樓的單位供冷量呈下降趨勢(shì)，但是下降趨勢(shì)正逐漸減緩，即節(jié)能降耗空間不斷縮小。如表1所示，2013—2015年，該航站樓的耗冷量呈逐年下降趨勢(shì)，三年實(shí)際耗冷量都未超過(guò)上一年的指標(biāo)值。該航站樓的供冷能耗整體呈下降趨勢(shì)，暖通空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控力度不斷上升，系統(tǒng)節(jié)能空間越來(lái)越小，降耗壓力不斷增加。

表1 2013—2015年航站樓耗冷量

2 機(jī)場(chǎng)航站樓暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行措施

2.1 分時(shí)段變流量輸送冷熱量

暖通空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水的流量和溫度決定供冷量，降低冷凍水的溫度能夠有效提升暖通空調(diào)的制冷效果，但是冷凍水的溫度會(huì)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組的運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。研究表明，暖通空調(diào)系統(tǒng)中，每提升1 ℃冷水機(jī)組的水溫，就可以使冷水機(jī)組的運(yùn)行效率提升3%[6-8]。較低的冷水溫度會(huì)導(dǎo)致熱交換效率下降。所以，要根據(jù)室外天氣環(huán)境和室內(nèi)負(fù)荷，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的水溫和流量進(jìn)行調(diào)整。負(fù)荷較小時(shí)，可提升出水溫度，從而提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)能耗。根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷，該航站樓供冷期間可以分為初期、前中期、高峰期、后中期和末期5 個(gè)階段，然后根據(jù)暖通空調(diào)系統(tǒng)的回水溫度來(lái)對(duì)供水溫度進(jìn)行調(diào)整，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的制冷效果。航站樓供冷期間階段劃分和冷凍水流量如表2所示。

表2 航站樓供冷期間階段劃分和冷凍水流量

2.2 根據(jù)區(qū)域功能調(diào)整空調(diào)設(shè)備溫度

人體對(duì)環(huán)境舒適度的感知是由空氣溫度、濕度、含氧量以及風(fēng)速等因素共同決定的。同時(shí)，在一定范圍內(nèi)，空氣的溫度和濕度不會(huì)影響人體對(duì)環(huán)境舒適度的感知。但是，航站樓室內(nèi)溫度和濕度會(huì)直接影響暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。研究表明，暖通空調(diào)系統(tǒng)供暖期間，每降低1 ℃室內(nèi)溫度，可以降低5%～10%的能耗；暖通空調(diào)系統(tǒng)供冷期間，每提升1 ℃室內(nèi)溫度，可以降低10%～20%的能耗[9-10]。所以，根據(jù)人體舒適度的感知，合理設(shè)置航站樓的環(huán)境溫度，能夠有效實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。通過(guò)對(duì)人體的環(huán)境舒適度感知進(jìn)行分析，對(duì)航站樓內(nèi)部不同區(qū)域的溫度進(jìn)行調(diào)整。走廊和迎客廳人流量較大，暖通空調(diào)系統(tǒng)的溫度設(shè)置為26 ℃±1 ℃，候機(jī)廳、安檢和邊檢區(qū)旅客集中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的溫度設(shè)置為25 ℃±2 ℃。這樣的設(shè)置可以使暖通空調(diào)系統(tǒng)滿足人體舒適度需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)約15%的節(jié)能效果。

2.3 制定空調(diào)設(shè)備節(jié)能運(yùn)行控制策略

2.3.1 實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備與航班信息的聯(lián)動(dòng)

暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程可以與航班信息進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，根據(jù)航班信息對(duì)航站樓內(nèi)的旅客情況進(jìn)行分析，以旅客情況來(lái)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整，在保證旅客活動(dòng)區(qū)環(huán)境舒適度的情況下有效降低無(wú)旅客活動(dòng)區(qū)域的能耗。機(jī)場(chǎng)航站樓按照功能來(lái)進(jìn)行區(qū)域劃分，區(qū)域劃分方式與航班信息有密切的聯(lián)系，所以通過(guò)航班信息可以對(duì)航站樓各個(gè)區(qū)域的旅客數(shù)量進(jìn)行確定，從而對(duì)各個(gè)區(qū)域的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。若某個(gè)時(shí)間段國(guó)內(nèi)航班較多，國(guó)際航班較少，則可以在保證國(guó)內(nèi)航班區(qū)域環(huán)境舒適度的情況下，降低國(guó)際航班區(qū)域環(huán)境舒適度，實(shí)現(xiàn)降低暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的目的。

2.3.2 分區(qū)域分系統(tǒng)開啟空調(diào)設(shè)備

機(jī)場(chǎng)航站樓室內(nèi)多屬于高大空間，會(huì)導(dǎo)致樓內(nèi)溫度呈垂直梯度分布，使得航站樓內(nèi)部各樓層之間的環(huán)境溫度出現(xiàn)一定差異。暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以對(duì)航站樓內(nèi)部進(jìn)行分層、分系統(tǒng)的控制，使溫度呈垂直梯度分布的情況得到改善。航站樓冬季供暖時(shí)，供暖初期可以啟動(dòng)入口自動(dòng)門的熱風(fēng)幕來(lái)阻擋室外冷空氣的進(jìn)入，然后開啟航站樓底層外圍的空調(diào)來(lái)隔斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱負(fù)荷，最后根據(jù)室內(nèi)熱負(fù)荷開啟內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng)，在保證航站樓內(nèi)部溫度的情況下降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

2.4 對(duì)航站樓內(nèi)部進(jìn)行節(jié)能改造

2.4.1 光源設(shè)計(jì)

航站樓內(nèi)部的冷負(fù)荷主要由人體、照明設(shè)備以及機(jī)械設(shè)備等的散熱產(chǎn)生[11-13]。人體散熱無(wú)法避免，而機(jī)械設(shè)備散熱是固定的，所以可以通過(guò)降低照明設(shè)備的散熱來(lái)降低航站樓內(nèi)的冷負(fù)荷?？梢詫⒑秸緲莾?nèi)部的照明設(shè)備全部設(shè)置為發(fā)光二極管（LED）光源，有效降低航站樓的冷負(fù)荷，低功率的LED 光源還能有效地減少照明設(shè)備的用電量，提升航站樓的節(jié)能效果。

2.4.2 新風(fēng)路由設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)航站樓室內(nèi)各區(qū)域的新風(fēng)量是按照建設(shè)時(shí)期的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是隨著民航業(yè)務(wù)的發(fā)展，航站樓內(nèi)新風(fēng)需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)航站樓建設(shè)時(shí)的新風(fēng)設(shè)計(jì)值，所以要結(jié)合當(dāng)前航站樓的新風(fēng)需求來(lái)對(duì)新風(fēng)路由進(jìn)行改造，滿足當(dāng)前航站樓內(nèi)各區(qū)域的新風(fēng)需求。同時(shí)，新風(fēng)路由的改造不僅可以更好地滿足航站樓內(nèi)部的新風(fēng)需求，還能采用更加先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式來(lái)提升新風(fēng)效果，降低新風(fēng)能耗，提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。

2.4.3 二次溫水循環(huán)泵的變頻設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)系統(tǒng)中，水循環(huán)泵耗能非常大，能夠占暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的10%。航站樓內(nèi)各種情況下水循環(huán)的需求是不同的，所以可以對(duì)水循環(huán)泵進(jìn)行變頻設(shè)計(jì)，對(duì)水循環(huán)進(jìn)行準(zhǔn)確控制，滿足航站樓空調(diào)系統(tǒng)供水需求，同時(shí)降低循環(huán)泵的頻率，從而降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗?？梢栽敿?xì)整理暖通空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后選擇可以滿足暖通空調(diào)需求的水循環(huán)方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合機(jī)場(chǎng)航站樓的能耗，分析暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行措施?？傮w來(lái)說(shuō)，可分時(shí)段變流量輸送冷熱量，根據(jù)航站樓區(qū)域功能進(jìn)行溫度設(shè)定，降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗，同時(shí)將暖通空調(diào)系統(tǒng)與航班信息聯(lián)動(dòng)，分層分系統(tǒng)開啟空調(diào)設(shè)備，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。