國內機場航站樓空調系統初探

羅奕臻，宣永梅

（1.西安工程大學，陜西西安 710048;2.西部機場集團，陜西西安 710075）

前言

隨著人類生存發展和建筑科學技術的發展，越來越多的高大空間建筑服務于人們的日常生活中。機場航站樓建筑即為典型的高大空間建筑，其空間大、高度高，是一種規模宏大、系統繁多、功能復雜、設施完善、技術先進的重要特殊交通建筑類型。此外，航站樓是民用機場建筑群中的標志性建筑物，代表著所在城市的形象，是地區的空中門戶，具有特殊的地位。由于機場航站樓聚集大量旅客，進行各種活動，運行各種設備，使其成為機場能耗的主要場所。近年來民用航空發展迅速，據國際航空運輸協會（IATA）最新預測，至2014年國際航空旅客運輸量將新增8億人次，從2009年的25億人次增至33億人次。航空貨運量將新增1250萬噸，從2009年的2600萬噸增至3800萬噸。國內民航客貨運量更是屢創新高，使得老的機場擁擠不堪，為緩解這一矛盾，各地紛紛新建或擴建機場，適應社會經濟發展的進一步需要。新老機場航站樓在建筑方式上存在較大差異，這種差異對航站樓室內空氣調節影響較大。因此，開展機場航站樓空調系統的分析研究將為機場航站樓空調系統節能和新擴建機場航站樓空調系統設計提供必要的參考和依據。

1 國內機場航站樓空調系統研究現狀

1.1 國外機場航站樓空調系統分析

王釗介紹珠海機場航站樓空調系統概況和自動控制系統，討論了制冷機房的通風、采用格柵天花裝修時送風方式的考慮、冷水管的伸縮問題、空調節能設計與建筑裝修的結合［1］。

姜國建介紹了建立在高寒地區的哈爾濱閻家崗國際機場航空站樓暖通空調系統設計，闡述了設計原則和設計思路。強調要根據航站樓使用功能及建筑特點，對各區域空間采用不同的空調系統方案和靈活的設計手法，認為既應考慮滿足室內環境的舒適度和運行管理的便利，又要考慮節能;要針對高寒地區冬季室內外溫差大的特點，采取切實可行的防寒保溫措施和合理的供暖方案。在負荷計算時，出港層人數按誤機2h計算［2］。

韓華剛，楊婉介紹和分析了成都雙流國際機場航站樓空調系統設計。提出在采用標準節能設備選用和布置等方面的看法和建議，以利設計水平提高。該航站樓為建筑面積75000方米的二層網架式建筑。其外形為南北延伸的大廳和聯廊，在南、北端和中部分別伸出三條向西延伸的指廊。整個一期工程設置30個相對獨立的空調送風系統，采用了30臺進組合式空調機組，分別設置在12個空調機房中，此外有的房間還設有總計99臺風機盤管，在計算機房和樓宇控制中心等采用恒溫恒濕機組或風冷熱泵機組。供冷由設在地下室冷凍機房內的6臺雙效澳化銼吸收式冷水機組提供［3］。

陳家源介紹廈門機場新候機樓工程和空調系統設計著重介紹根據候機樓使用功能及建筑特點對不同區域采用的不同空調系統方案，總結了工程運行情況和設計經驗教訓［4］。

劉蕙蘭，張建中介紹了銀川河東機場候機樓空調系統、防排煙設計、空調自動控制系統，以及設計中幾個具體問題的考慮［5］。

劉漢華，劉妮介紹了南昌昌北機場航站樓的空調方式和氣流組織、消防、消聲減振、自控設計，對設計施工中的問題進行了總結［6］。

劉漢華介紹西藏拉薩貢嘎機場航站樓通風、空調系統設計，重點說明了氣流組織、水系統、防排煙系統等的設計思路和對策，并總結了設計體會［7］。

姚國梁介紹了杭州蕭山國際機場航站樓工程的空調、通風及排煙設計。該工程結合大空間場所的特點，采用了地面送風亭射流送風方式、地面排風方式及紅外線對射探測器控制的排煙天窗。經冬季、夏季運行表明，達到設計要求［8］.

陳雄介紹了廣州新白云國際機場一期航站樓的建筑設計、結構設計、規劃設計、機電設計、專用系統及細部設計［9］。

柯尊友對昆明市機場航站樓自然通風可行性進行了研究，采用區域模型 （通過Energy Plus模擬），分析了建筑結構本身的某些特性對自然通風室內熱環境的影響和室外噪聲和空氣質量對自然通風的影響，并通過等效消聲處理和對風道阻力的分析，確定了考慮噪聲影響的通風系統;然而空氣處理系統的巨大阻力限制了自然通風的應用，提出了機械排風輔助的自然通風方式，并通過Energy Plus模擬進行了驗證［10］。

牛曉陽介紹深圳機場1號航站樓改擴建工程的空調設計的特點，重點闡述了空調方式、防排煙、空調自控及節能等方面的設計，分析了變頻控制在空調節能運行中的重要性，強調了排風系統在通風空調系統中的作用［11］。

陸燕介紹了浦東國際機場TZ航站樓的節能設計研究及其在設計中的應用，從自然采光分析遮陽設計、圍護結構熱工性能、自然通風研究能耗等多角度闡述航站樓建筑節能的要點，為航站樓節能設計提供科學依據［12］。

魏煒介紹上海虹橋國際機場擴建工程的概括，在對水蓄冷系統和常規的電制冷系統進行技術和經濟比較的基礎上，選擇了水蓄冷系統作為該工程的冷源，論述了水蓄冷系統的特點［13］。

周敏介紹了西安咸陽國際機場T3A航站樓溫濕度獨立控制系統的設計和應用，包括置換式下送風系統、地板冷熱輻射系統、溶液式熱泵新風系統、干盤管空調系統、直連多級循環泵空調水輸送系統和空調末端分級能源串聯及混水循環系統等。結合該項目建筑物的功能、特點和西安地區的室外氣象條件，分析了該項目采用溫濕度獨立控制方案在降低初投資、節省運行費用以及提高舒適性與室內空氣品質等方面是有潛力和優勢的［14］。

1.2 國內機場航站樓空調系統分析

國內航站樓建筑發展起步于上世紀20年代，先后經歷了三個發展階段，上世紀70年代前的探索階段，上世紀80年代至世紀末的大規模建設階段和隨后的理論實踐成熟階段。進入新世紀，機場航站樓設計逐步顯現出以人為本的設計思想，引入綠色設計觀念，實行企業化經營模式，功能設施日趨齊全，并滿足了可持續發展的需求。

國內航站樓建筑設計理念的轉變體現出了新建、擴建的機場航站樓建筑與老式航站樓建筑在建筑風格上存在較大的差異，通常將航站樓候機大廳鋼梁結構完全暴露在外，替代傳統的將鋼梁結構完全遮擋的形式，給人一種氣勢宏偉的印象。此外，新建、擴建的機場航站樓建筑通常采用鋼和玻璃作為主要建筑材料，造型趨于簡潔、流暢和通透，以強調其可識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計符號。這種建筑風格常在其空側與陸側主立面乃至側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，整個航站樓形成開敞通透的“透明建筑”［15］。這種建筑風格逐步成為國內機場航站樓建筑的流行趨勢。航站樓建筑風格的轉變對航站樓空調系統影響較大，較傳統的建筑風格相比，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致熱負荷的顯著增加，并使空調區域熱舒適性下降。

新建、擴建的機場航站樓建筑熱負荷的增加，使得空調能耗在機場航站樓建筑能耗中所占的比例進一步提高，這與我國建設領域節能降耗和污染減排的要求是相悖的。新建、擴建的機場航站樓空調區空間大幅增加，導致傳統的機場航站樓空調系統形式無法滿足熱舒適性的要求。新建、擴建的機場航站樓建筑風格對傳統機場航站樓空調系統形式提出了新的挑戰。節能降耗和熱舒適性是新建、擴建的機場航站樓空調系統面臨的最主要問題。

2 機場航站樓空調系統特點

2.1 機場航站樓空調系統特點

機場航站樓由于高度高，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、回風口的安裝位置不盡合理造成水平方向的溫度、速度梯度過大，此外工作區偏下，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，很容易受到外部環境的影響。

建筑特點決定了機場航站樓空調系統特點:（1）容易形成垂直溫度分布不均;（2）水容易造成平溫度、速度梯度過大;（3）很難形成工作區和非工作區的冷熱面;（4）航站樓空調系統熱負荷具有它自身的特性。

2.2 機場航站樓空調系統主要形式

新建、擴建的機場航站樓的空調系統應充分考慮其功能性、舒適性、節能性及運行管理，解決能耗高舒適性低的問題，目前主要采用的空調形式:（1）夏季采用常規的上送下回的空調氣流組織，冬季采用地板輻射采暖的空調方式;（2）分層空調的方式，采用側送風、側回風的空調氣流組織;（3）夏季采用置換通風的氣流組織和地板輻射供能的空調方式，冬季采用地板輻射采暖的空調方式。

第 （1）種空調形式，解決了冬季熱舒適性的問題，但未能解決夏季高能耗;第 （2）種空調形式降低了夏季空調的能耗，但冬季熱舒適性問題無法解決;第 （3）種空調形式由于輻射供冷/熱時室內平均輻射溫度的下降/升高，作用溫度可降低/升高1～2℃，較之傳統空調系統，在相同的熱感覺前提下，輻射供冷/熱系統可以將室內設計溫度提高/降低1～2℃，其冷/熱負荷比常規系統的冷/熱負荷要低10～20%，輻射供冷系統比常規空調系統節能28～40%，地板采暖比傳統的采暖方式節能20～30%，夏季通過地板輻射供冷承擔空調區顯熱負荷，通過置換通風承擔空調區潛熱負荷，既解決了夏季空調的高能耗問題，又解決了熱舒適性問題。由于輻射供冷容易出現結露問題，輻射供冷采用的是高溫冷水，對水溫要求比較嚴格，通常與自空調系統配合使用，對技術要求和運行管理要求較高。

3 機場航站樓空調系統發展思路

（1）由于我國幅員遼闊，機場航站樓所處的地理位置各不相同，應因地制宜根據各地的實際情況采用主動式節能，充分利用太陽能、風能、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、轉化、儲存和利用，同時提高傳統能源的使用效率，達到節能的目的。

（2）新建、擴建的機場航站樓空調系統設計時應考慮系統節能，實現設計理念節能、管理節能和技術節能。尤其是航站樓作為機場的核心區域，面積大，寸土寸金，尤其要考慮空調機房設置、風系統、水系統能源輸送以及運行管理的整體節能。既要考慮空調新技術、設計新理念、管理新模式，還要考慮系統的整體能效。

（3）充分利用當地的可再生能源技術，尤其是西北、華北等炎熱干燥的氣候地區在條件允許下應優先考慮夏季利用干燥空氣可再生能源的蒸發冷卻空調技術。夏季采用置換通風的氣流組織和地板輻射供能的空調方式，利用利用蒸發冷卻高溫冷水技術為地板輻射供冷提供高溫冷水，承擔航站樓空調區顯熱負荷，采用蒸發冷卻空調新風機組或蒸發冷卻和機械制冷復合新風機組的新風承擔室內潛熱負荷，冬季采用地板輻射采暖的空調方式。既能降低夏季高能耗，解決夏季和冬季熱舒適性問題，又能有效地解決地板輻射供冷結露技術難題。

（4）由于機場航站樓候面積大，客流量、客流密度隨時間動態變化，新建、擴建的機場航站樓空調系統設計時應考慮與自控技術相結合，通過實時運行管理達到節能的目的。

4 結束語

為充分落實國家的節能減排政策，進一步探索機場航站樓空調空調系統節能降耗、熱舒適性，促進我國的機場航站樓空調技術快速可持續發展，開展國內機場航站樓空調系統研究具有重要的現時意義。比較分析國內機場航站樓空調系統研究狀況，總結新技術，探討新理念，利用新能源，管理新模式，實現國內機場航站樓空調系統的系統節能。

［1］王釗.珠海機場航站樓空調設計 ［J］．制冷空調，1997.25（5）:67－70

［2］姜國建.哈爾濱閻家崗國際機場航空站樓暖通空調設計 ［J］．暖通空調，1998.28（3）:64－66

［3］韓華剛，楊婉.成都雙流國際機場航站樓空調設計自議 ［J］．制冷與空調，2002，2（6）:51－54

［4］陳家源.廈門機場新候機樓的空調系統設計 ［J］．潔凈與空調技術，2002.（1）:61－68

［5］劉蕙蘭，張建中.銀川河東機場候機樓空調系統設計［C］．全國暖通空調制冷2002年學術年會.2002:368－369

［6］劉漢華，劉妮.南昌昌北機場航站樓空調通風設計［J］．暖通空調，2003.33（6）:70－72

［7］劉漢華.西藏拉薩貢嘎機場航站樓空調設計 ［J］．建筑熱能通風空調.2004.23（1）:52－55

［8］姚國梁，戈海燕.杭州蕭山國際機場航站樓空調通風設計［J］．制冷空調與電力機械，2004.（4）:1－3

［9］陳雄.廣州新白云國際機場一期航站樓 ［M］．北京:中國建筑工業出版社.2006

［10］柯尊友，昆明市機場航站樓自然通風可行性研究［D］．哈爾濱:哈爾濱工業大學，2007

［11］牛曉陽.深圳機場號航站樓改擴建工程的空調設計［J］．暖通空調，2008.38（5）:48－50

［12］陸燕.浦東國際機場航站樓節能研究 ［J］．暖通空調，2008.38（6）:45－48

［13］魏煒.上海虹橋國際機場擴建工程的供冷方案 ［J］．暖通空調，2008.38（6）:76－80

［14］周敏.西安咸陽國際機場T3A航站樓溫濕度獨立控制的應用［J］．暖通空調，2011.41（11）:28－30

［15］蔣作舟.中國民用機場集錦 ［M］．北京:清華大學出版社，2002

［16］李琳.航站樓類高大空間氣流組織的數值模擬研究［D］．上海:東華大學，2011

［17］何嘉鵬，繆偉，張偉，等.民航侯機大廳空調送風方式的比較與分析［C］．全國暖通空調制冷2000年學術年會論文集，2000:423－426

［18］陳濱 .日本大空間空調現狀 ［J］．暖通空調，1994.27（3）:24－27