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节能工程 浦东国际机场二期工程 节能研究 上海机场建设指挥部 林建海 １概述 通中心、能源中心是浦东机场二期工程建设节能的 关键所在。 浦东国际机场位于上海市东部，面积４０平方 公里，距市中心约３０公里。１ ９９９年９月一期工程竣 ２．１ 候机楼与交通中心节能途径的分析 据统计，大型建筑物空调能耗在夏冬季节用电 中所占比例一般达到４０％左右。而浦东机场二期候 机楼建筑面积达４８．５５万ｍ ，交通中心建筑面积达 工通航，目前上海已与国内外一百四十四个城市通 航，有四十多家中外航空公司开通了上海的定期航 班。浦东机场近期规划目标年为２０１５年。根据预 测，２０１５年浦东机场年旅客吞吐量将达到６，０００万 人次，年货邮吞吐量４２０万吨，年飞行起降架次４９．１ 万架次；高峰小时旅客吞吐量１８，８４０人次、客运航 １７．３万ｍｚ，因此，作为大型公共建筑物，候机楼与交 通中心的节能研究重点就在于减少建筑物空调运 行能耗。此外，在候机楼与交通中心照明、机电运行 控制和用水的节能也是减少候机楼与交通中心能 耗的重要措施。 １）降低候机楼与交通中心空调能耗关键在于： ●缩短空调使用的时间，充分利用自然通风； ●增加围护结构的保温性能，减少热损失； ●研究太阳照射角四季的变化，采取措施夏季 班飞机起降架次为１ ２０架次。新建Ｔ２航站楼处理年 旅客吞吐量４，０００万人次，高峰小时旅客吞吐量 １２，５６０人次、客运航班飞机起降架次为７７架次。并 在Ｔ２航站楼建成后，机场将逐步建设卫星厅Ｓ１、 Ｓ２，远期将建设Ｔ３航站楼。 作为公共交通建筑，大型机场耗能是非常可观 的，但耗能大户也是节能大户，因此，从机场方案设 遮阳反辐射、冬季充分利用太阳辐射能等； ・候机楼大空间气流组织的计算机仿真，为空 调布置提供依据。 ２）降低候机楼与交通中心照明能耗和完善楼 宇运行控制是节能的重要途径。 ●研究太阳照射角四季的变化，充分利用自然 光，缩短照明时间； 计开始我们就将节能设计研究放在了首位，委托同 济大学进行节能研究，并成立了包括主要设计单位 在内的浦东机场二期工程节能研究课题组，从能源 中心供冷供热节能、候机楼建筑围护结构、自然通 风、大空间气流计算机仿真、回用水利用、楼宇运行 控制等多个方面进行研究，提出节能、雨水回收再 利用的方案和措施。 ●选用节能照明灯具，降低照明耗能； ●灯具回路合理安排，通过照度控制开启不同 回路达到既满足照度要求又节约电能； ●结合航班运作和气温、湿度，通过楼宇控制 ２机场二期工程建设节能途径的分析 在浦东机场二期工程中，二期候机楼与交通中 心、能源中心是耗能大户，而真正的耗能大户往往 具有非常巨大的节能潜力，因此，二期候机楼与交 系统自动控制空调的温度、灯光照明照度等措施节 约运行能源。 【作者简介】林建海（１９６７．１－），男，高级工程师，主要从事机场建设规划与建设管理。 圜 维普资讯 http://www.cqvip.com
节能工程 ３）节水是候机楼与交通中心节能的一个重要 占整个建筑物能耗的大部分。为达到节能与环境设 环节。 计效果，通过围护结构的研究，减少这两大系统的 除生活用水外，冲厕用水是候机楼和交通中心 耗能，并提高舒适度。 内用水大户。根据预测，二期候机楼与交通中心一 根据候机楼的整体建筑概念，候机楼大部分立 天冲厕用水０．２４５万吨，高峰小时最大冲厕用水量 面为玻璃，以增加大楼与室外环境的视觉联系，同 为３５０１；Ｅ。部分水质要求不高，水量需求又大，可利 时增加了自然采光，冬季适量得到太阳能。但过多 用候机楼附近的围场河水经过简单的化学水处理 的玻璃立面会在夏季得到太多的太阳热量。因此分 后就能满足要求，因此，回用水冲厕是候机楼与交 析围护结构对节能的影响是重点分析自然采光和 通中心节能的重要环节之一。 围护结构的热工性能。 ２－２能源中心节能途径的分析 根据上海气候、日照能量和角度、路径，通过计 浦东机场二期能源中心为二期候机楼、交通中 算机模拟不同的围护结构对室内采光性能和热工 心集中供冷供热，根据设计，夏季最高供冷 性能的影响的分析，确定选用围护结构。 ８０１ ６０ｋＷ，冬季最高供热４７１ ５３ ｋＷ。由此可见，浦 对于围护结构材料的选择是根据候机楼内释 东机场二期能源中心是机场耗能的大户，具有非常 放的热能产生的热压来预测自然通风条件下的温 可观的节能潜力。能源中心的节能途径主要是制 度及太阳能得热的动态热模拟，确定各围护结构及 冷、产生蒸汽、冷热媒输送三个方面。 屋顶的表面温度和候机楼内的太阳热负荷，并利用 １）制冷节能 这些数值作为边界条件进行更深入的自然通风分 ●进行常规电制冷、冰蓄冷、水蓄冷的节能与 析。通过以上研究得出： 经济比较分析； １）主楼屋面上设有天窗作自然采光，为要达 ●制冷节能运行控制的研究； 到自然采光的２％采光系数的要求，而又不会产生 ●冷却水选用回用水的可能性研究，达到节水 太大的光差影响工作人员和旅客，主楼屋面上的大 效果； 小天窗设计均为设有内遮阳膜。遮阳膜为可见光透 ●增设一套热电联供装置的可行性研究。 射率０．３的ＰＴＦＥ膜。为减少天窗所带来的太阳得 ２）产生蒸汽节能 热，主楼天窗玻璃为双层中空玻璃。屋面围护结构， ●二期能源中心充分利用一期能源中心多余 用铝合金屋面加上１ ００ｍｍ的玻璃棉保温层。 的蒸汽； ２）长廊屋面上也设天窗作自然采光，天窗设 ●能源中心锅炉节能控制。 计要求和方法与主楼屋面上天窗相同。因长廊较主 ３）冷热媒输送节能 楼低，为减少天窗所带来的太阳得热，天窗玻璃为 ●输送变频泵的使用与控制； 双层中空高透低辐射玻璃。屋面围护结构也是用铝 ●输送管道绝热材料的选用。 合金屋面加上１００ｍｍ的玻璃棉保温层。 ３）各立面的遮阳及玻璃材料选择见表１。 ３二期工程节能方案研究和效益分析 ３－２自然通风的研究 根据以上节能途径的分析，浦东机场二期工程 在上海浦东机场二期候机楼设计中引入自然 重点节能课题已清晰可见，以下逐个研究上述节能 通风，以在春秋过渡季充分利用机场附近风压较大 途径所采用的方案及取得的效益。 的优势进行自然通风，运用自然通风模式进行内部 ３．１围护结构的研究 换气及带走内部热量，减少空调运行时间，降低建 暖通空调系统及室内照明系统所消耗的能量 筑空调能耗。 洲 ＧＨＡＩ Ｅ ＮＥＲＧ Ｙ２００８ 簟第 期５ 一一－： 维普资讯 http://www.cqvip.com
节能工程 表１各立面遮阳及玻璃材料选择 立面位置 主楼东立面 立面设计 遮阳：不需额外遮阳设计 玻璃：夹层透明浮法玻璃 遮阳：从地面３ｍ至屋顶下５ｍ加多片式５００ｍｍ内遮阳板，遮阳板距离１ ２００ｍｍ 玻璃：双层中空低辐玻璃一高透 遮阳：不需额外遮阳设计，但雨棚上天窗内建议有遮阳板 玻璃：夹层透明浮法玻璃 遮阳：从地面３ｍ至屋顶下５ｍ加多片式５００ｍｍ内遮阳板，遮阳板距离１２００ｍｍ 玻璃：双层中空低辐玻璃一高透 遮阳：不需额外遮阳设计 玻璃：双层中空低辐玻璃一高透 遮阳：从地面３ｍ至屋顶下５ｍ加多片式５００ｍｍ内遮阳板，遮阳板距离１２００ｍｍ 玻璃：单层热反射镀膜玻璃 遮阳：改善玻璃隔热性能 玻璃：双层中空低辐玻璃一高透 主楼南立面 主楼西立面 主楼北立面 长廊东立面 长廊南立面 长廊西立面 长廊北立面 遮阳：从地面３ｍ至屋顶下５ｍ加多片式５００ｍｍ内遮阳板，遮阳板距离１２００ｍｍ 玻璃：单层热反射镀膜玻璃 我们用计算流体力学（ＣＦＤ）技术来分析建筑 表面的风压分布以及建筑内部的自然通风下的热 ３．３楼宇控制节能的研究 夏季室内温度低１ ｏＣ或冬季高１℃，其空调能 耗将增／Ｊ１￣８％左右。因此，有良好的楼宇控制系统对 节能将是非常有益的。通过对一期候机楼楼宇系统 的调查，同时调研大量此类的系统。在设计该系统 时考虑了以下节能措施： １）具有时间程序控制：对所控制的设备，如空 调机组、风机、水泵等的启停进行时间程序控制，取 得最佳启／停； ２）与航班信息集成系统联动，进行空调和照 明的控制： 环境，模拟采用的计算机软件是由ＣＤａｄａｐｃｏ公司 开发的ＳＴＡＲＣＤ。在模拟中，首先建立机场候机楼 主楼和登机长廊的模型，分析在春秋两季主导风向 和风速下候机楼的屋顶和侧墙表面的风压分布，由 此结合建筑设计确定合理的自然通风开口位置，并 通过计算机模拟确定通风尺寸。 根据模拟研究结果，在主楼西、东立面分别设 有高位排风［］４００和２００ｍ ，南、北立面底部各设有 １００ｍ 的自然通风进风口，西立面地面三层及二层 各有１００ｍ ，地面一层有７５ｍ 的自然通风进风口。 长廊邻近停机坪，因噪声与空气质量的原因，不应 用自然通风。 一３）空调水系统节能控制：不同的季节或在同 天中不同的室外气候及室内空调使用情况下，空 调的负荷是变化的，因此根据负荷的变化，要控制 冷热水的供水温度、板式热交换器的台数、循环水 泵的频率和台数控制，以达到最佳节能运行方式。 ４）空调风系统节能控制：根据室外空气焓值 该项研究成果已成功运用到候机楼的设计中， 为将来候机楼运行应用自然通风创造了条件，可节 约大量的空调用能，同时提供大量的新鲜空气。 国 期Ｅ ｅｖ 维普资讯 http://www.cqvip.com
节能工程 与室内焓值（根据回风温湿度计算）的比较进行决 策，全年风系统节能控制可划分为不同工况进行控 制，主要有自动选择最小新风量降温除湿工况、通 风工况、最小新风量加热（加湿）工况。在过渡季节 了同济大学对蓄水罐的充冷和放冷过程进行计算 机模拟，最后结论水蓄冷供冷方案是可行的，由此 进行设计。 ３．５供热节能研究 通风工况下，还将自动联动打开侧窗进行自然通风 或机械通风。 在供热方案上我们也进行了高温热水供热系 统（１２０￣Ｃ／７０￣Ｃ）、常温热水供热系统（９５％／７０℃）、 蒸汽供热系统（０．８５ ＭＰａ）三种方案的技术经济比 较，得出： １）从一次性投资角度考虑，高温热水供热系 统优于蒸汽供热系统，蒸汽供热系统优于常温供热 系统。 ５）照明节能控制： ●光源的选择：遵循节能、高效长寿命、环境对 显色性和光源色温的基本原则来选择光源，因此机 场不同的区域选择了不同的光源，如大空间部分采 用金属卤化物灯；公共区域采用２ｘ２６Ｗ的节能灯 作为直接光源，１ ｘ３５Ｗ的Ｔ５荧光灯带作为间接光 源等，节约大量的电能； ●照明控制节能：根据特定时段进行照明回路 控制，结合航班信息进行照明回路控制；在室内公 众区采用室内照度传感器对照明回路进行控制；在 卫生间采用定时与动静探头相结合的方式进行控 制，节约大量的电能。 ３．４供冷节能研究 浦东机场二期能源中心主要的服务区域是二 ２）从运行费用、节能角度考虑，高温、常温热 水供热系统优于蒸汽供热系统。 ３）从管理运行、操作角度考虑，蒸汽供热系统 简单、方便、可靠，优于高温、常温热水供热系统。 ４）考虑到机场一期已经拥有蒸汽锅炉供热的 经验以及一、二期热源互补、互为备用的可操作性 等因素，浦东机场二期能源中心采用蒸汽锅炉供热 系统是合理的。 ５）考虑到蒸汽锅炉供热并非是最节能的，因 此必须采取更有效的节能措施。 ６）锅炉尾￣Ｅ；ｂｎ装节能器。利用排烟热量提高进 期候机楼和交通中心，最大冷负荷为２２８００冷吨 （８０１６０ｋＷ），为能得到一次投资省、年运行能耗 低、年运行成本低的供冷方案，我们通过对常规电 制冷（无蓄冷装置）、冰蓄冷和水蓄冷三种方案进行 详细技术经济比较，最后得出： 水温度，降低排烟温度，提高锅炉进水温度，提高热 效率。本工程锅炉尾部所配节能器，可使锅炉热效率 由８９％提高到９３％，排烟温度由２４６％降低至１４６℃。 ７）利用锅炉排污废热提高补水温度。 ８）用好一期过量的蒸气。 １）水蓄冷初投资最低，常规制冷次低，冰蓄冷 最高，因此，水蓄冷是最节省投资的方案。 ２）水蓄冷设备配电容量最低，年运行用电量 ９）锅炉房设集中监控系统提高运行效率。 ３．６节水研究 浦东机场围场河是一个天然的雨水蓄水池，能 充分利用天然雨水经过物化处理后的回用水满足 Ｔ２航站区部分楼层的；中厕用水、能源中心冷却塔冷 最低，常规制冷次之，冰蓄冷最高。但在用电高峰时， 水蓄冷用电最省，冰蓄冷次之，常规制冷最费电。因 此，水蓄冷和冰蓄冷都能起到削峰填谷的作用。 ３）年使用费（未计折旧费）也是水蓄冷最省， 常规制冷次之，冰蓄冷最高。 ４）水蓄冷占地面积大，多出的两个蓄水罐，占 地１ １２０ｍ哈１－７亩。 却用水及绿化浇灌，利用雨水回用可以节约日趋匮 乏的水资源，减轻机场自来水的供应负担。通过我 们近一年对围场河水的跟踪监测，除氯离子浓度偏 高外，其他的指标均可用物化处理达到生活杂用水 的水质指标，并可加以利用。近期雨水处理站设计 ５）为保证一期两个直径２６ｍ高度２２ｍ，实际 容积１６００ｍ３的蓄水罐能够正常工作，我们又委托 上海 能 。２ ００８ 燕第 期 一。３７ ５ ！维普资讯 http://www.cqvip.com
节能工程d单位处理成本约1规模为035万m3／．，．m0g元／。(由投入的双管供水系统多花费了大约2000万元回收回报周期长不利于该项技术的推广，。雨水于近期处理水量较小)，远期雨水处理站设计规模。，。为1．4万mm3／d单位处理成本约0171元／，均低于参考文献m目前浦东机场内自来水水费258元／．。，具有良好的经济性。[1]郭建祥陆燕周小娟，，。浦东国际机场T2。航站楼围护结构热4工分析与自然通风研究待发表结论[2]朱伟民系统优化。，孙文彤等。大型能源中心站供冷浦东机场二期工程建设指挥部特别重视节能的经济与技术研究，，待发表，在机场设计之初就提前进行了研。[3]吕宁常谦翔等。浦东国际机场二期能源。究并将研究成果运用在工程实例中通过以上节能技术的运用候机楼至少达到节能10％能源中心年，，中心供热系统节能技术分析，，待发表。[4]徐建初林建海黄渝雨水回用在上海浦东国际机场的研究，。节约运行费达15％以上济效益，。取得了相当好的节能与经，待发表，。。但在雨水回收利用上没有相关的支，[5]邵民杰闵加毛亮浦东机场二期航站楼楼宇自控系统节能研究。持机场虽然节省了大量的自来水但在候机楼等地待发表绿色建筑不少发达国家根据各自的特点，按照绿色建筑的理英国BRE的环境楼老建筑的96％均加以再该建筑还使用了8万块再生砖；90％的现浇生产或再循环利用；使用了再生红木拼花地板；念进行了实践示范(Environm一。比较典型的如：entalBuilding)为21世纪的办公建筑提供了，混凝土使用再循环利用骨料；水泥拌合料中使用磨细粒状使用了低水量冲洗取自可持续发展资源的木材；高炉矿渣；个绿色建筑样板z，。该大楼为三层框架结构，，建筑面积6000m其设计新颖环境健康舒适不仅提供了低能耗，使用了对环境无害的涂料和清漆的便器；九十年代末BRE还和Integ、。舒适健康的办公场所而且有用作评定各种新颖绿色建。er等众多公司合作结合可，，筑技术的大规模实验设施它每年的能耗和CO爿}放性能m指标定为：燃气47kWh／。持续发展智能科技及创意建筑三大原则在BRE内建造了著名的InteInteggerer；m用电36kWh／。C0；2排放量~色住宅样板房一。34kg／m。。住宅建筑为，幢三层木结构住宅从利用地热，该大楼最大限度利用日光南面采用活动式外百页窗，，，，和防火安全考虑三间卧室设在底层，二层为起居室内分，。减少阳光直接射入既控制眩光又让臼光进入并可外视景观。客厅餐厅和厨房区、，三层为书房、活动室和热泵问为增加。采用自然通风尽量减少使用风机采用新颖的空腔楼，。空间视觉三层书房和活动室内墙采用调光玻璃，板使建筑物空间布局灵活又不会阻挡天然通风的通路顶，。建筑物围护结构达到英国建筑节能设计最新标准(外墙K值为0．层屋面板外露避免使用空调白天屋面板吸热夜晚通风，，，3，屋面016．，楼板O45窗采用LOWE双玻)外—．，。冷却埋置在地板下的管道利用地下水进。，一步帮助冷却安。，窗设有可遥控的百叶窗户内门窗上部还设有可调节风，口。装综合有效的智能照明系统可自动补偿到日光水准各灯分开控制自动控制。该建筑坡屋顶面采用玻璃幕墙架空封闭，，其顶面开设建筑物各系统运作均采用计算机最新集成技术用户可对灯百页窗窗和加热系统的自控装置、、。天窗和安装二个约1m太阳能热水装置两端天沟设置雨水。集中管并通过中间水循环管道再生利用其底部设有，一。层进行摇控从而对局部环境拥有较高程度的控制环境建筑。。可开启的银白色隔热遮阳绝缘层，。建筑物基础混凝土采用，配备47m~]t筑用太阳能薄膜非晶硅电池为建筑物提供无，再生骨料外墙和地板为旧房回收废料墙体保温采用由废纸纤维制成保温材料。污染电力。(小黄)螽巍严国蠢剌…一一一一…一…一一一
