孙林 吴德敏
江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心 南京 210036
摘要：大型公共建筑在日常使用中，用能数量巨大，如果能源利用设计不当，就会导致浪费严重。本文以某机场建筑绿色能源设计为例，探讨在大型公共建筑中能源的整合和利用，对该机场建筑能源利用的节能性和合理性进行整体分析，为今后大型公共建筑的绿色能源设计提供范例。
关键词：绿色能源设计；节能性；大型公共建筑
Analysis of green energy design and energy saving performance of an airport building
Sun Lin，Wu Demin
（Science & technology development center of Jiangsu housing and urban-rural development department，Nanjing 210036，China）
Abstract： Large-scale public buildings are hugely energy-hungry in everyday use，and can cause serious waste if not properly engineered. Taking a green energy design for an airport building as an example，this paper discusses the integration and utilization of energy in large public buildings，analyzes the energy efficiency and rationality of the energy efficiency of the airport buildings，and provides an example for the future design of green energy in large public buildings .
Keywords：green energy design；energy-saving；large public buildings
在人类社会科技与经济飞速发展的今天，人们逐渐开始倡导绿色科技、低碳经济等新的发展方式，绿色建筑这一概念应运而生。所谓绿色建筑，是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源能源和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的居住、工作和活动的空间，最终实现与自然和谐的可持续发展。这种建筑需要充分利用自然资源，并且摆脱对不可再生能源的依赖，以此减少温室气体与其他有害物质的产生，达到节能减排的目的。因此，在这种建筑中，绿色能源被广泛应用到照明、供暖、发电等各个领域之中。本文将以某机场建筑绿色能源设计为例，分析其设计特点与节能性能，并研究绿色能源在大型公共绿色建筑设计中的应用。
1 项目概况
该机场总建筑面积为34.65万m2，其中航站楼23.69万m2，停车楼10.96万m2，建筑高度为38.25m。机场年旅客吞吐量为1800万人次，为主楼加长廊的前列式国内、国际综合航站楼。其中，0米高度的主要公共空间有迎客大厅、行李提取大厅、远机位候机厅等；4.24米高度处的主要公共空间有端部候机厅、到达通道等；9.00米高度处主要公共空间有办票大厅、安检区域、候机区域等。
图1 机场俯瞰图
Figure 1 Aerial view of the airport
2 结果与讨论
（1）围护结构性能优化
建筑围护结构的热工性能对建筑的节能效果和舒适性效果都有较大影响，采用良好隔热保温性能的围护结构材料，能够有效降低建筑能耗，提高住户的居住舒适性。因此，在该项目外墙、屋面、幕墙的设计中，都进行了保温设计。
外墙内保温是绿色建筑设计的重点。该项目中，航站楼外墙采用加砂加气轻质砌块墙和清水混凝土墙，以岩棉作为主要保温材料，平均传热系数达到了 0.77W/（m2∙K）。岩棉板是以玄武岩为主要原材料，经高温熔融加工而成的无机纤维板，具有质量轻、导热系数小、吸热、不燃的特点，多用于工业建筑，保温隔热性能好。
在该机场建筑中，形体特异，屋面面积虽巨大，其热工性能会对建筑的节能性能产生很大影响。屋面也采用岩棉板作为保温材料，传热系数达到0.54W/（m2∙K），保温效果较好。
幕墙是单位面积能耗最大的围护结构，对建筑的能耗有相当大的影响，因此在设计中应给予足够的重视。幕墙采用隔热铝合金低辐射玻璃窗（6双银Low-E+12氩气+6），传热系数为2.00W/（m2∙K）。铝合金窗具有美观、密封、强度高，可镶较大面积的玻璃，型材横断面尺寸精确，加工精确度高。Low-E玻璃具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，具有优异的隔热效果和良好的透光性。双银Low-E玻璃比单银LOW-E具有更低的辐射率和更低的传热系数、遮阳系数，和更高的可见光透过率。因此，该项目使用的隔热铝合金低辐射玻璃窗（6双银Low-E+12氩气+6）具有优良的隔热保温性能。
此外，在航站楼长廊的西侧端头增设电动外遮阳设备，铝合金百叶及电动推杆安装于钢结构立柱上，铝合金遮阳片由电机驱动，由中央BA系统管理，可以根据室外日照程度自动调整角度，经计算其立面的夏季累计辐照值下降了40.85%。
通过上述围护结构设计，该机场建筑围护结构热工性能节能率达到65.24%。
图2项目外遮阳图
Figure 2 Diagram of outer shade in the airport
（2）高效空调机组及冰蓄冷系统
航站楼的冷源由设在交通中心地下一层的集中供冷站提供，集中供冷站采用部分蓄冰系统，冷源系统采用3台双工况制冷机组（制冷量为5978kW），2台制冷量为2072kW的单工况制冷机组及1台制冷量为5979kW的单工况制冷机组。热源由总体锅炉房的燃气（油）热水锅炉提供。主楼和商业部分另设2台风冷冷水机组，在过渡季以及冬季制冷机组为主楼内区供冷，使得过渡季节与冬季不用开启制冷机组即可供冷，以达到节省初投资和运行经济性的目标。停车楼空调主要供应商业区域，冷热源采用螺杆式空气源热泵机组。
冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，以减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量。部分蓄冷设计模式指在夜间非用电高峰时制冷设备运行，蓄存部分冷量，白天空调期间一部分空调负荷由蓄冷设备承担，另一部分则由制冷设备负担。在设计日时，制冷机可昼夜连续运行。一般情况下，部分蓄冷比全部蓄冷制冷机利用率高，蓄冷设备容量小，是一种更经济有效的负荷管理模式，同时能够有效降低制冷主机的最大负荷，降低主机初投资。
图 3项目冷水机组图
Figure 3 Diagram of chiller in the airport
图 4 项目蓄冷机组
Figure 4Diagram of cold storage unit in the airport
（3）太阳能热水系统
该项目公共浴室热水由太阳能热水系统供给，采用集中式强制循环闭式间接加热太阳能系统，集热器布置在停车楼屋面上，共102块集热器，集热器面积448.8m2，太阳能保证率41.61%，全年可产生60度的热水7898.36m3，实现了可再生能源的合理利用和节能减排目标。
强制循环太阳能热水系统是在集热器和储水箱之间管路上设置水泵，作为系统中水的循环动力；与此同时，集热器的有用能量收益通过间接加热热水，不断储存在储水箱内，利用集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差来控制循环泵的运行，适用于该项目的大型系统，以防止夜间水由集热器逆流，引起热损失。
图5 项目太阳能热水系统图
Figure 5Diagram of solar water heating system in the airport
（4）排风热回收系统
空调系统中的排风热回收是利用热回收装置回收排风中的冷量和热量达到节能的一种有效方式。热回收装置对新风进行预处理，能够减小空调运行负荷，节约运行费用，减小空调系统的最大负荷，节约初投资，在节约能源的同时可以加大室内的新风比，提高室内空气品质，同时，夏季排气温度降低，减小向外的排热量，降低热污染，缓解热岛效应。
该项目的航站楼和停车楼均设置了排风热回收系统，总的排风风量34070m3/h，全热回收效率约65%，所产生的增量成本约为64.73万元。设置排风热回收系统后每年可以节约采暖空调14..9万kWh，节省电费12.34万元，系统投资回收期为5年，产生了很好的经济效益和节能生态效益。
（5）高效节能照明
绿色照明是节约能源、保护环境，有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明。我国的照明用电量大约为总发电量的10%～12%，随着照明总用电量年年增长，发展绿色照明的任务越发艰巨。
该项目中，航站楼照明灯具选择高效、节能、环保产品，以紧凑型节能灯、高效荧光灯以及气体放电等为主，荧光灯采用电子镇流器及节能型电感镇流器。停车楼照明灯具以细管径直管形荧光灯和紧凑型荧光灯为主，采用电子镇流器，功率因数大于0.9。航站楼公共区域照明采用总线制、智能型灯光控制系统，以实现对公共区域照明的分时、定时、分区域、根据外部采光条件等进行实时有效地控制，达到节省人力和节约电能的目的。
3 结 论
大型公共建筑在日常使用中，用能数量巨大，如果能源利用设计不当，就会导致浪费严重。该项目中，机场建筑空间体量巨大，内部人员多，同时室外环境条件特殊，在设计过程中，采用因地制宜的绿色能源设计方案，运用经济适用的绿色能源技术，而非各类新材料新技术不合理的堆砌。在设计过程中，被动式设计与主动式技术并重，针对机场这类大型公共建筑的需求实际进行设计，提出了一整套绿色能源使用方案，使之成为可推广、可借鉴、可应用、可复制的大型公共建筑绿色能源利用范例。
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论文作者:孙林,吴德敏
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：建筑论文; 能源论文; 节能论文; 系统论文; 机组论文; 机场论文; 空调论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;