劉暢，劉宇寧

（北京金茂綠建科技有限公司，北京100000）

1 引言

目前，國內(nèi)有關(guān)航站樓節(jié)能方面的研究主要包括2 個方向：一是對航站樓空調(diào)負荷特征的研究，包括對機場能耗調(diào)查、模擬，溫度分布測試等[1～5]；另一方面是研究其節(jié)能設(shè)計方法[6，7]。而對項目規(guī)劃階段的能源規(guī)劃缺乏系統(tǒng)性研究。本文通過調(diào)研現(xiàn)有航站樓能源方案，建立航站區(qū)項目負荷預(yù)測方法，并提出能源方案優(yōu)化的評價方法，以實現(xiàn)合理用能和綠色減排。

2 負荷預(yù)測

航站樓具有冷熱負荷的特點鮮明：全年運行無停休，每日使用時間長，內(nèi)區(qū)全年有供冷需求。因此，雖然在規(guī)劃階段，建筑與系統(tǒng)的具體設(shè)計參數(shù)還無法確定，但根據(jù)航站樓共性的設(shè)計特點和運營特點及其負荷特點分析，可以選取各氣候分區(qū)典型城市航站樓進行模擬計算，進而歸納總結(jié)各氣候分區(qū)航站樓建筑的無因次冷熱負荷曲線，作為其方案階段能源規(guī)劃的依據(jù)。

2.1 冷熱負荷預(yù)測

建筑冷熱負荷預(yù)測可以通過建筑能耗模擬軟件實現(xiàn)，本研究采用清華大學開發(fā)的DeST 軟件。各個房間的內(nèi)擾參數(shù)設(shè)定如表1 所示。需要輸入的外擾參數(shù)包括：建筑物的熱特性、外界氣象參數(shù)。

從機場航站樓的設(shè)計趨勢來看，采用透明玻璃幕墻營造出明亮開敞的采光效果是當下流行的設(shè)計趨勢，因此，航站樓的窗墻比一般建筑都比較大。根據(jù)以上原則，對4 個不同氣候區(qū)的典型機場進行冷熱負荷模擬，全年冷熱負荷曲線如圖1～圖4 所示，其中0 軸橫坐標以上為熱負荷，0 軸橫坐標以下為冷負荷。

表1 房間內(nèi)擾參數(shù)

2.2 用電負荷預(yù)測

圖1 寒冷地區(qū)某機場航站樓全年冷熱負荷

圖2 夏熱冬冷地區(qū)某航站樓全年冷熱負荷

圖3 夏熱冬暖地區(qū)某航站樓全年冷熱負荷

圖4 溫和地區(qū)某機場全年冷熱負荷

2.2.1 動態(tài)負荷計算方法

航站區(qū)用電具有負荷等級較高、負荷總量較大、負荷運行平穩(wěn)的特點，航站樓、停機坪、地勤服務(wù)、行李運輸、配套酒店、物流儲運等多種不同類型的用電負荷共同組成了航站區(qū)的總用電負荷需求，并與航班起降時間、架次有比較明顯的關(guān)聯(lián)性。因此，航站區(qū)的電能需求可以分解到上述負荷結(jié)構(gòu)中的各個環(huán)節(jié)上。航站區(qū)的能源規(guī)劃可以從每個環(huán)節(jié)的電能需求角度入手，通過對用電負荷的精算、疊加，預(yù)測用電總負荷變化趨勢，從而配合完成航站區(qū)各種能源整體能源規(guī)劃。

2.2.2 航站區(qū)動態(tài)負荷計算方法理論模型

本研究采用動態(tài)負荷計算法計算某時段用電量公式，其理論模型如下：

式中，W為耗電量；Wn為分項設(shè)備組電量；Pi為設(shè)備組額定功率；Pa為設(shè)備組平均功率；Kp為預(yù)測時刻有功負荷系數(shù)；f（Ai）為影響因素系數(shù)；g（Bp）為使用因素系數(shù)；h（Ctrad）為設(shè)備組固有特性系數(shù)。

由于受制于該項目進度因素，目前以式（2）為基礎(chǔ)，近似用式（5）進行實際計算：

3 典型冷熱源方案能耗計算方法研究

通過調(diào)研及文獻參考，匯總不同氣候分區(qū)中典型城市現(xiàn)有機場航站區(qū)項目能源利用方案、系統(tǒng)形式，以及航站樓建筑體形系數(shù)、建筑高度、能源中心位置等影響建筑能耗的設(shè)計參數(shù)，分析航站區(qū)類項目典型用能方案（見表1）。

4 能源規(guī)劃目標

通過構(gòu)建能源規(guī)劃評價指標體系，可以為能源規(guī)劃目標提供可以衡量的依據(jù)。航站區(qū)能源規(guī)劃工作主要由以下幾個目標：（1）能源方案安全可靠，保障機場的健康運營；（2）合理有效地利用能源，提高能源利用效率；（3）提供規(guī)劃期內(nèi)能源供應(yīng)的最優(yōu)方案，實現(xiàn)能源供應(yīng)成本、時間成本、技術(shù)成本最優(yōu)化。

基于上述目標，本研究確立了能源規(guī)劃評價指標體系。節(jié)能性通過年運行能耗折合標煤量來衡量，經(jīng)濟性通過投資凈現(xiàn)值來衡量，環(huán)保性通過年碳排放量來衡量。

表1 現(xiàn)有航站區(qū)項目能源方案匯總

4.1 不同種類能耗折標方法

在進行能耗比較的時候，不同種類的能耗需要折算到統(tǒng)一的量綱。根據(jù)行業(yè)標準JG/T 358—2012《建筑能耗數(shù)據(jù)分類及表示方法》，在本研究中，使用發(fā)電煤耗法，統(tǒng)一折算為標煤。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟評價計算方法

不同的技術(shù)方案，其經(jīng)濟性由初投資和運行費用決定。初投資與所選擇設(shè)備的類型、容量、能效等級有關(guān)，運行費用主要與運行能耗、能源價格有關(guān)。本研究采用動態(tài)分析法評估經(jīng)濟效益。

4.3 碳排放量計算方法

對機場航站區(qū)能源系統(tǒng)的碳排放進行評價，首先，要明確溫室氣體排放的分類。溫室氣體排放包括直接排放和間接排放，直接排放是指機場航站區(qū)能源系統(tǒng)內(nèi)的溫室氣體排放；間接排放是指外部購入的電力、熱水及蒸汽等二次能源產(chǎn)生的溫室氣體排放，以及構(gòu)成系統(tǒng)的設(shè)備、管道、構(gòu)件等材料引起的溫室氣體排放。通常，構(gòu)成系統(tǒng)的材料引起的溫室氣體排放計算難度很大，不是必須計算的項目。參考CECS 374：2014《建筑碳排放計量標準》，根據(jù)能源系統(tǒng)運行過程中消耗的能源量，以及各種能源對應(yīng)的碳排放因子，計算得到碳排放量。

4.4 綜合評價分析各項權(quán)重

綜合考慮，機場航站區(qū)能源規(guī)劃方案的評價指標由節(jié)能性、經(jīng)濟性、環(huán)保性3 類指標組成，其中各類指標評分項的權(quán)重W1、W2、W3具有一定的靈活性。根據(jù)機場規(guī)模的差異，考慮到不同規(guī)模機場的定位不同，樞紐機場和支干線機場的權(quán)重取值不同，對于樞紐類機場，航站樓規(guī)模大、旅客吞吐量大，吸收投資的能力強，社會影響力廣泛，因此，能源規(guī)劃方案和技術(shù)策略應(yīng)該更加側(cè)重節(jié)能和低碳。

進行綜合評價，首先選取一個方案作為基準方案，可以選擇常規(guī)冷熱源方案，然后將其他方案與基準方案進行比較，分別計算得出能耗節(jié)省百分比Q1、凈現(xiàn)值節(jié)省百分比Q2、碳排放減少百分比Q3。綜合評價指標由式（6）計算：

綜合考慮，表2 給出了權(quán)重取值。

表2 航站區(qū)能源規(guī)劃方案評價指標的權(quán)重

5 結(jié)語

本研究對國內(nèi)典型機場航站樓項目的能源方案進行了調(diào)研，總結(jié)得到一些共性的特征。在此基礎(chǔ)上，對機場航站區(qū)的能源規(guī)劃方法進行了研究。針對機場航站區(qū)冷熱電負荷預(yù)測進行了研究，給出了不同氣候分區(qū)的典型機場航站區(qū)的負荷曲線，在初步設(shè)計階段缺少具體參數(shù)時，可以采用近似曲線進行分析。其次，針對常見能源方案，包括離心式冷水機組、市政熱網(wǎng)、燃氣熱水鍋爐、直燃機、水源熱泵、熱電冷三聯(lián)供、蓄冷系統(tǒng)，編制了能耗及經(jīng)濟性計算表，為能源方案比選提供了方便。綜合目前對碳排放測算方法的研究，給出碳排放的計算方法。