浅谈虹桥新航站楼节能技术的应用

张扬

能源是人类生活和社会、生产活动得以正常进行的重要物质基础。不可再生能源的日渐枯竭和人类能源消耗与日俱增之间的巨大反差，使人类产生了强烈的能源忧患意识。节约、减少能源消耗、提高能源利用率已成为当今世界文明的重要体现和追求。在民航业中，航站楼是机场能耗大户。据统计，大型机场航站楼能耗平均占机场总能耗的60%。如何降低航站楼能耗，已成为民航机场节能关键。我们以虹桥机场二号航站楼为例，探讨一下其中运用的先进节能技术。

在虹桥机场新航站楼的工程建设过程中，能源节约始终是一个重要主题。其成功的做法可归纳为“综合节能、系统节能、创新节能”。所谓“综合节能”，就是关注机场规划设计、建设施工、日常运行和运营管理中与能源消耗相关的各个环节，关注与能源消耗相关的飞行区、航站区、货运区、工作区、机务维修区等各个部位及设备设施；所谓“系统节能”，则是以系统工程方法处理节能问题，按照“系统分析、明确因果、抓住要害、以求治本”的原则形成节能方案和措施；所谓“创新节能”，就是密切跟踪能源技术进步，同时结合机场实际加以运用，打破常规、实现技术突破。在具体节能实践方面，上海机场取得了令人瞩目的成就。其中以航站楼节能、能源系统优化和新能源利用最为卓越。指挥部在虹桥机场2号航站楼节能方面进行了科学、系统的探索，并在围护结构、照明系统、空调系统、自然通风、自然采光等角度进行节能措施优化，以实现该项目提出的绿色建筑节能目标。

措施1：建筑材料精选，围护结构优化

通过提高航站楼建筑围护结构，主要包括建筑的屋面、外墙、玻璃幕墙、架空楼板等的热工性能来节能。通过围护结构节能措施对全年能耗及能耗成本影响的计算，共计可以节省能耗成本约160万元，其中通过改善屋面的热工性能每年可以节省能耗成本约为32万元；通过改善玻璃幕墙的热工性能每年可以节省能耗成本约为64万元；通过改善外墙的热工性能每年可以节省能耗成本约为32万元；通过改善架空楼板的热工性能每年可以节省能耗成本约为32万元。

措施2：照明节能，按需提供

根据对设计模型能耗组成的分析，照明系统消耗的电能占到了全年用电量的42%，为单项中最大的耗电系统。另外，对比两个基准模型的照明配电，指挥部发现设计模型中的照明配电明显偏大。因此，在保证各功能区照度的前提下，优化的目标就是尽量降低照明功率密度。照明优化的总体想法，是在满足各空间工作平面照度和照明均匀性的前提下，尽可能采用高效的照明方式，以及选用新型、高效的光源和灯具，采用全局照明与局部照明相结合的方法，提高效率，降低功耗。在灯具选用上，大量采用了金属卤化物灯和T5荧光灯，配以高效灯具，发光效率均在70%以上；并且根据各空间高度，在满足照明均匀性的前提下，尽可能选用大功率灯具，以提高效率。优化后的照明功率密度采用国家标准《建筑照明设计标准》的目标值。与设计模型相比，照明优化模型的单位面积年能耗降低25.8%，每年可以节省能耗成本约为32.2%。

措施3：春秋两季，自然通风

自然通风是一项初投资较低的节能措施。在满足室内温湿度的前提下，自然通风系统在过渡季节利用室外新风进行自然冷却。指挥部根据上海地区自然气候的特点，设置了对每年春秋两季的4月和11月采用自然通风的能耗模拟，全年其他月份自然通风无法满足室内温湿度要求。通过采用自然通风后的建筑全年能耗组成和设计模型的比较。与设计模型相比，自然通风模型的单位面积年能耗降低5.8%，每年可以节省能耗成本约为3.2%。

措施4：自然采光，敞亮通透

良好的自然采光可以最大限度的利用自然光代替人工照明，以减少照明和空调能耗，同时提高视觉环境舒适性改善人的心理状态。采用日光控制自动调光控制系统，设在各个区域的日光传感器将根据自然光在室内的照度自动调节人工照明的亮度，从而降低照明系统能耗和空调系统能耗。指挥部通过采用自然采光后的建筑全年能耗组成和设计模型的比较。与设计模型相比，自然采光模型的单位面积年能耗降低8.8%，每年可以节省能耗成本约为10.3%。

措施5：光伏发电行业典范

虹桥机场扩建工程坚持绿色建筑、节能环保的先进理念，采用太阳能与建筑一体化设计，将太阳能利用设施与建筑有机结合，在虹桥机场西货运站的屋顶上规划建设大型太阳能光伏发电场，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。

虹桥机场西货运站区内建筑占地面积大，无高大建筑，是建设太阳能光伏发电场的理想场所。尤其是面积约3.46万平方米的货运站金属屋面，周围没有任何遮挡，从建筑结构上看，比较适合采用太阳能光伏发电电池组件的光伏建筑一体化设计，按照站房屋顶的面积大约可敷设3.5兆瓦左右的太阳能电池组件，其设计装机容量属目前国内规模比较大的光伏建筑一体化的太阳能发电场。

虹桥机场西货运站主站房太阳能光伏发电站工程设计装机容量为2848千瓦，年平均上网电量约277万千瓦时，与相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤约987吨（火电煤耗按2007年全国平均值357克/千瓦时计），具有明显的节能效益，并在我国机场新能源利用中跨出了实质性的一步，改变了以往机场太阳能利用分散、量小的“点缀式”做法，具有“规模化、高品位”的特点。同时开创了国内外绿色生态环保机场之先例，体现出虹桥机场的科技实力和创新水平，具有良好的社会效益和经济效益。

措施6：雨水回用成效显著

雨水回收利用是一种可持续的节水技术，实现雨水资源化可以预防和避免水资源危机。机场作为用水大户，其水资源的利用率显得极为重要，雨水回用是行之有效的解决途径。虹桥机场扩建工程采取了各种措施以实现水资源的充分利用，其中包括新技术、新材料的运用，分质供水和分区供水等。

指挥部通过合理配置机场生活区和工作区的水资源，实现优质优用目标，并建立回用水系统，将杂用水和优质杂排水进行简单处理后达到一定的水质标准，就可变成西航站楼内卫生间（大便器和小便器）冲洗用水、楼内空调机房冲洗用水、卫生扫除用水和绿化浇洒用水，可以节约城市自来水的用量。

根据航站楼运行情况，雨水回用水的用水量约占日用水量的60%，最高日回用水量为1680立方米，年回用水量为47.2万立方米。航站楼内雨水回用水管采用薄壁紫铜管及相应配件，新增一套回用水系统，管材和施工费用约增加700万元，按铜管50年使用期限计，每年该项费用折计14万元/年。虹桥机场现行的自来水价格为3.8元/立方米，而雨水回用水处理成本为1.48元/立方米（包括处理设备折旧成本），每年可节约95.5万元，预计7.3年即可收回成本。若同时考虑今后几年水价上涨的因素，按每年5%计，则预计6年即可收回成本，这可以给回用水的使用留下更广泛的空间，对于用户来说是能接受的。

措施7：清水混凝土质朴去雕饰

自然资源是人类社会生存和发展的物质基础。节约资源、有效利用资源是可持续发展机场建设的核心内容之一。面积达3.6万平方米的虹桥机场2号航站楼外墙面全部采用清水混凝土技术，构成了上海机场“资源节约、有效利用”的亮点。

清水混凝土又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成形，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，不碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然、庄重。

在节能措施的具体实施方面，根据上述对西航站楼的能耗分析，与《公共建筑节能设计标准》相比西航站楼节能率为65%，达到了预先确定的节能目标。对于西航站楼指挥部还在模型设计的基础上采用以下十项节能措施：屋面保温、玻璃幕墙优化、外墙保温、底面接触室外空气的架空楼板保温、照明配电的优化、自然采光、自然通风、高效率冷水机组、水泵变流量、大温差空调水系统。

2010年3月15日，虹桥机场扩建工程科研课题通过市科委验收，共产生了8项专利，通过采用冷水直供、光伏发电等绿色能源手段，使得改建后的机场可节能65%，节约投资约1400万元。