劉 慷

(北京首都機場動力能源有限公司，北京 100621)

0 引言

機場航站樓屬于大跨度公共建筑，由于功能和地標建筑的形象需求，通常呈現(xiàn)出建筑面積大、室內空間高等特點，是主要的能源消耗場所。在航站樓建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約能源，為旅客提供舒適、高效和綠色的候機樓環(huán)境，是建設“綠色機場”的重要舉措。電能消耗是機場航站樓的最大能源消耗，因此，本文將從某新建國際機場航站樓電氣系統(tǒng)設計出發(fā)，分析其綠色節(jié)能設計和舉措，為建設“綠色機場”提供了參考。

1 航站樓電氣系統(tǒng)概況

該新建國際機場航站樓外電源引自當?shù)貎勺?guī)劃110kV變電站，經過10kV電纜將電能輸送至航站樓內規(guī)劃5座10kV開閉站，再經由樓內26個變電室降壓至0.4kV分配至航站樓各區(qū)域用戶。

航站樓5座開閉站總設計裝機容量為 105 800kVA，具體負荷分配如表1所示。

航站樓內負荷等級分為三類：特別重要負荷、一級負荷和二級負荷。消防與安防等防災用設備、應急照明、信息及智能化系統(tǒng)專用電源、消防電梯、排水泵、雨水泵等負荷按特別重要負荷供電；駐場及外聯(lián)單位專用電源(邊檢、安檢、海關等)、行李系統(tǒng)、聯(lián)檢大廳照明、值機及候機廳照明、卸貨區(qū)照明等按一級負荷供電；廚房動力、扶梯步道等其余設備的供電電源均按二級負荷考慮。

航站樓裝機容量分布表 表1

2 航站樓電氣系統(tǒng)綠色節(jié)能設計

2.1 設計原則

(1)在充分滿足、完善建筑物功能要求的前提下，減少能源消耗、提高能源利用率，強調設備系統(tǒng)運行全壽命周期服務，而不是簡化建筑物的功能要求，降低其服務功能標準。

(2)合理配置建筑電氣設備及系統(tǒng)，優(yōu)化組合使用與運行環(huán)境條件，并對其進行有效、科學的控制與管理。

(3)按人性化設計要求，追求技術先進與使用合理的統(tǒng)一，達到服務的舒適與快捷，力求實現(xiàn)技術、經濟與管理的統(tǒng)一。

(4)100%選擇綠色環(huán)保、節(jié)能的電氣材料、產品與系統(tǒng)。

2.2 主要綠色節(jié)能設計

2.2.1 照明燈具選型

經統(tǒng)計，航站樓內照明設備的能耗可占到整個建筑用電的20%～30%，因此，需要采取切實可行的照明節(jié)能措施。其中，燈具選型對于照明節(jié)能具有重要意義，選擇高效的發(fā)光源、正確的燈用電器附件對于降低照明能耗具有極大幫助。

依據(jù)規(guī)范設定房間及場所照明照度、統(tǒng)一眩光值、照度均勻度及顯色指數(shù)等參數(shù)設計標準，大空間場所照度標準根據(jù)使用功能分區(qū)域劃分，其照度標準如表2所示。

航站樓不同區(qū)域照度標準表 表2

根據(jù)上述照度標準，結合整體照明系統(tǒng)節(jié)能需要，按照目前主流照明燈具配置，確定照明光源及燈具選型要求如下。

(1)光源選型要求

1)衛(wèi)生間、機房、走廊、樓梯間、管廊、室外車道、光環(huán)境藝術景觀照明、后勤區(qū)域等人員流動場所采用LED光源。

2)公共區(qū)域主要采用小功率陶瓷金屬鹵化物燈、超高效三基色T5熒光燈。

3)控制室、管理辦公用房等采用超高效三基色T5熒光燈。

4)除特殊注明外，光源的顯色指數(shù)Ra≥80，色溫4 000K。

5)不允許選用光效低的白熾燈、熒光高壓汞燈，自鎮(zhèn)流高壓汞燈等。

(2)燈具選型要求

1)按安裝環(huán)境選用相適應防護等級的燈具，除特殊標注外，均采用Ⅰ類燈具，防護等級IP2X。

2)提取大廳、聯(lián)檢大廳等公共區(qū)域、大空間頂棚、無水機房等場所的燈具防護等級IP54；機電管廊、行李及服務通道、有水設備機房、行李處理機房、淋浴間等場所的燈具防護等級IP65；包括消防安全疏散指示標志。

3)室外燈具防護等級不低于IP65，有可能浸水場所燈具防護等級不低于IP67，溫度按室外環(huán)境要求。

4)屋頂頂棚內安裝的燈具應有防墜落措施，防護等級不低于IP54，尚應滿足在60℃環(huán)境溫度使用下對燈具壽命要求。

5)不選用諧波電流含量大且低于25W的熒光燈，燈具電器要求低諧波、低噪聲干擾、高可靠性、高功率因數(shù)(功率因數(shù)>0.95)，3次諧波電流不超過基波電流的33%。

6)筒燈要求燈具配光具有中心光強高的特性，光束角控制在30°以內，低功耗，采用暗光技術控制眩光。

7)選擇LED燈具滿足下列要求：色溫4 000K，特殊顯色指數(shù)R9>0，光源的色容差≤3 SDCM；綜合能效的原則上規(guī)定如下：LED筒燈>80lm/W，LED射燈>60lm/W，LED燈帶>70lm/W，LED燈盤>85lm/W，LED投光燈>90lm/W，LED發(fā)光頂棚>40lm/W；燈具壽命≥35 000 h。

(3)燈具安裝要求

1)走道(廊)、辦公室、業(yè)務用房、管理室、控制機房等一般照明常明壁裝或吸頂裝飾，除特殊注明外安裝方式如下：地下室機房非公共區(qū)走道主要采用嵌入式或壁裝LED平面燈具；辦公區(qū)有吊頂?shù)淖叩啦捎们度胧絃ED平面燈具；公共區(qū)走道燈具安裝按建筑規(guī)劃；嵌入式熒光燈具；局部嵌入式熒光筒燈。

2)頂棚內一般照明、消防應急照明燈具結合馬道安裝并應有防墜落措施。

3)開閉站、變配電所、配電間、弱電間等設備用房照明采用吊裝線槽控照熒光燈及部分壁裝簡易支架熒光燈，疏散指示標志常明壁裝或吊裝。

4)電氣管廊一般照明采用吸頂或壁裝防水防塵LED燈，疏散指示標志常明壁裝。

5)行李機房照明主要采用柱上及墻上分層壁裝防水防塵LED燈，疏散指示標志常明壁裝或吊裝，需根據(jù)現(xiàn)場情況制作燈具安裝支架。

2.2.2 照明智能控制

若使航站樓照明方式更加合理，就一定要將其與季節(jié)、天氣以及當?shù)亟ㄖ木唧w位置進行綜合考慮，通過對照明設備開光時間的智能控制去完成節(jié)能過程。智能照明控制系統(tǒng)能夠對燈具按照時段或者按照需求進行調光與控制，并且可以實現(xiàn)燈具的單燈控制與多燈控制，進一步節(jié)約能源。航站樓根據(jù)不同區(qū)域采取不同的智能照明控制模式，具體情況如表3所示。

照明監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能：對所控制的回路自動/手動切換控制、場景控制、延時控制、定時控制、單回路電流檢測控制、亮度探測控制以及其他系統(tǒng)的聯(lián)動控制，具體內容如下。

(1)自動/手動切換控制：根據(jù)管理的需求對公共區(qū)或其他區(qū)的照明進行自動控制或手動控制。

(2)延時控制：系統(tǒng)可對特殊區(qū)域和各個其他區(qū)域的照明進行功能組合延時控制，從而避免因大面積回路同時開啟，造成涌流過大引發(fā)用電安全。

(3)定時控制：根據(jù)季節(jié)的變換，系統(tǒng)可以利用時鐘控制功能對所有燈光進行設置，隨著季節(jié)的變換來自動調節(jié)燈光的開關時間；系統(tǒng)可以時鐘控制功能，使節(jié)日期間的燈光自動進行場景變換和延時，以突出節(jié)日氣氛。

(4)單回路電流檢測控制：系統(tǒng)在運行中可對高桿燈單個回路的工作狀態(tài)進行電流檢測，隨時對系統(tǒng)的回路故障和超負荷進行報警。

(5)亮度探測控制：航站樓照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制手段之一是采用光感探測器控制，根據(jù)室外天然光的亮度以及室內探測到的照度來控制照明場所內相關燈具的啟、閉，避免開啟不必要的燈光。

2.2.3 電力分項計量

分項計量是指對建筑的水、電、燃氣、集中供熱、集中供冷等各種能耗進行監(jiān)測，從而得出建筑物的總能耗量和不同能源種類、不同功能系統(tǒng)的能耗量。分項計量系統(tǒng)本身并不節(jié)能，但采取分項計量是進行節(jié)能監(jiān)測與管理的有效手段。要實現(xiàn)分項計量，必須進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)分析等。

航站樓按負荷種類、場所、部門規(guī)劃電力分項計量，滿足DB 11/T624《公共機構辦公建筑用電分類計量技術要求》的相關規(guī)定，并將計量數(shù)據(jù)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)，便于運行單位掌握航站各類負荷設備電耗狀況，按照下列原則設置電力分項計量儀表：所有變配電所低壓配電干線均配置多功能數(shù)字儀表；樓層配電的照明、風機設備、水泵設備分類計量；空調、電扶梯設備計量到單個設備；信息及智能化、廣告、標識、景觀照明等專項系統(tǒng)分項計量；聯(lián)檢及駐場單位、商業(yè)餐飲休閑、鐘點客房、休息室等分區(qū)域計量；自備應急柴油發(fā)電機組發(fā)電量、燃油消耗等單獨計量。

航站樓不同區(qū)域照度控制方式 表3

2.2.4 合理設計變壓器

據(jù)統(tǒng)計，我國輸配電損耗約占全國發(fā)電量的6.6%，其中電壓等級為6～35千伏、容量在6 300千伏安及以下的配電變壓器損耗占到40%～50%，因此，變壓器損耗也是航站樓電力系統(tǒng)損耗中不可忽視的一部分。

航站樓選用節(jié)能I型D,Yn11結線的低損耗節(jié)能型變壓器，能效限定達到GB 20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》中的能效1級標準，其空載及負載損耗相對于傳統(tǒng)變壓器能夠減少30%以上。

根據(jù)GB/T 13462-2008《電力變壓器經濟運行》，變壓器在帶負載時有其經濟運行區(qū)和最佳經濟運行區(qū)，根據(jù)理論計算，變壓器負載率在30%以上時運行較為經濟。因此，在設計航站樓變壓器容量時，要考慮遠期負荷增加的需要，盡量將設計使用負荷率在30%以上。航站樓不同區(qū)域變壓器負載率參見表4。

航站樓不同區(qū)域變壓器負載率 表4

變壓器參數(shù)選型：(1)節(jié)能I型，10.5kV/400V，D/yn11，50Hz，3相，H級絕緣，IP22防護箱體，具有接地端子。(2)阻抗電壓Uk%：630kVA及以下選4%；800～1 600kVA選6%；2 000kVA及以上選8%。(3)高壓工頻耐壓≥42kV/min；低壓工頻耐壓≥5kV/min；沖擊試驗電壓≥75kV；局部放電量≤5PC。(4)高壓分接范圍±2×2.5%，過電壓10%時，可連續(xù)無負荷運行；過電壓5%時，可連續(xù)滿負荷運行(環(huán)境溫度+40℃以下)。(5)電腦溫控器：具有三相繞組、鐵芯溫度巡回檢測及最大值顯示，溫度設定面板操作，溫度傳感器故障報警。(6)噪聲水平、空載及負載損耗應小于國家標準限值，選用達到1級能效標準的產品。

2.2.5 其他綠色節(jié)能措施

(1)變配電部綠色節(jié)能設計

1)開閉站、變配電所在樓內合理布置，盡量靠近負荷中心以縮短配電半徑并減少線路損耗。

2)供配電系統(tǒng)簡單可靠，低壓集中采用電容器串電抗器+小容量SVG相結合的補償濾波方案，即提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)又抑制減小諧波，減少無功損耗，同時使諧波限制在規(guī)范允許的范圍內。

3)70mm2以上電纜按經濟電流密度選擇，在電纜全壽命周期內減少電纜的自身電能損耗。

(2)樓宇自控管理系統(tǒng)應用

1)建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)的應用，全方位地對航站樓內的各類機電設備進行監(jiān)視和最佳控制，達到在滿足需求的前提下最大限度地節(jié)能。

2)配合設備工藝要求，采用變頻技術對電動機運行進行變速控制，以達到節(jié)能效果；應用有變風量空調箱、變頻水泵、變頻風機、電梯、自動扶梯及自動步道。

3)配合設備工藝要求，控制充分利用自然通風；控制最小新風比；控制空氣品質。

4)無人值守的變配電所內風機根據(jù)室內溫度自動啟停。

5)屋面天窗根據(jù)室內CO2濃度及室外風雨傳感器自動啟停。

6)扶梯、步道變頻控制，設置光控探測，無人使用時，低速或停運。

(3)節(jié)能、環(huán)保材料及產品應用

1)選用的中小型三相異步電動機在額定輸出功率和75%額定輸出功率的效率不應低于GB 18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》規(guī)定的能效限定值。

2)選用能耗低的變壓器、電動機、燈具等機電產品及器件，滿足國家標準“能效限定值能效等級”規(guī)定的1級標準。

3)選用干式變壓器、電容器及電抗器。

4)選用交流接觸器的吸持功率不高于現(xiàn)行國家標準GB 21528《交流接觸器能效限定值及能效等級》規(guī)定的節(jié)能評價值。

5)開關、插座及電氣器件等均采用難燃環(huán)保材料。

3 結束語