绿色建筑是设计建造的主流,同时作为解决能源及资源紧张的重要方式之一。现如今,我国城市化建设的脚步不断提升,促使我国各个区域的机场建设数量也得到了急剧增多,绿色航站楼逐渐成为了机场建设工作的重点核心内容,最终所呈现的建设质量能否达到预期标准已然成为广大人民群众重点关注的内容。
1航站楼绿色设计的作用
目前,国内外主要通过加强机场能耗监控与优化照明、暖通空调系统等主动技术对航站楼的能耗进行控制,已取得了一定的节能效果。洛杉矶汤姆·布拉德利国际机场航站楼通过运用高效感应照明系统与供暖、通风和空调(HVAC)的自动重设温度功能,在不影响乘客舒适度的情况下实现能效最大化,取得了年节约20%的能源、节省数千万美元的成效。上海虹桥机场综合运用能耗控制措施,公示期各年度单位客货运能耗分别为9.91、11.85、8.79tce/万人,低于指标数的13%~44%。北京大兴国际机场航站楼通过“减少、替代、提升”三步绿色实施路径,重点从建筑围护结构、暖通系统、设备与照明、可再生能源利用、自然采光、自然通风、非传统水源利用、室内环境等方面进行综合优化提升。据推算,该机场航站楼比同等规模的机场航站楼能耗降低20%,年均减排二氧化碳2.2万t,相当于种植119万棵树。
2绿色航站楼设计策略
2.1基于负荷预测的机场航站楼冷源系统运行调控设计
机场航站楼作为重要的交通枢纽,其室内环境营造与节能减排工作逐渐成为航站楼空调系统高效运行的重要任务和挑战。以我国北方寒冷地区某枢纽机场航站楼为例,利用其历史运行数据,建立了供冷负荷预测模型,定量刻画了供冷负荷影响因素,从而为合理供冷、营造舒适室内环境提供了关键方法。据统计,我国机场航站楼平均电耗约为177kW·h/m2,几乎达到现有节能标准对于商业办公楼能耗要求的两倍。其中,供暖空调系统的能耗占到机场建筑运行能耗的40%~70%。因此面对如今航站楼建设快速发展的大环境,如何在满足室内环境需求的同时,实现空调系统节能设计与高效运行,从而降低航站楼整体运行能耗至关重要。空调系统节能设计与高效运行的关键就在于对供冷需求的精准把控与高效匹配。近年来,国内外学者逐渐针对空调负荷预测开展了一系列研究,以期通过精准预测冷热负荷,实现对空调系统的主动控制与高效调节。但已有负荷预测模型在实际工程应用中普遍存在着两类问题:一方面需要明确精准的物理参数过多,而实际工程应用往往难以提供准确的设计、施工参数,导致预测模型难以搭建;另一方面,由于模型过度简化,导致预测结果准确度偏低,难以指导实际工程应用。而对于机场航站楼,由于其结构复杂、体量巨大,建筑物性参数难以准确描述,因此缺少对于机场航站楼负荷预测及基于预测结果实现空调系统高效运行调控的研究与模型。利用较易获得且更为准确的供冷系统历史监测数据,建立了更加贴近机场航站楼实际运行特征与规律的冷负荷预测模型,以期定量刻画航站楼供冷负荷影响因素,从而为合理供冷、营造舒适室内环境提供了关键方法。
2.2室内生态景观设计
合理的绿化能有效净化室内空气,改善微环境。国外,室内绿化的技术较为成熟,因此航站楼室内生态景观设计已较为完善,具有较大的借鉴价值。新加坡樟宜机场依据当地气候设计了完善的室内绿化体系,选择了丰富的植物种类,将立体绿化与平面绿化设计结合,于大体量公共空间内布置立体绿化墙,以藤本攀岩植物为主。平面则采用复层绿化种植,选用适合于新加坡生长的本土植物,如棕榈、蕨类植物,形成了类似植物园的室内空间,构成了良好的室内环境和生态效益,使其成为不仅是交通枢纽,而且还是“游客必去的旅游胜地” 。加拿大在埃德蒙顿国际机场中设置了活体植物生态墙壁,将线性混凝土与自然山水良好地融合。国内,室内生态景观设计起步较晚,多以可移动式点状或小型带状为主,未形成规模或统一规划。
2.3室外环境
在具体设计航站楼幕墙时,应根据功能的实时需求选取相应的材料,例如在设计垂直玻璃幕墙时,应采用超白玻璃材料,而采光顶部的部分区域应运用钢化玻璃。只有这样才能进一步确保航站楼幕墙的设计以及选材符合国家相关标准,玻璃幕墙的可见光反射数值不得超出0.2,有效地减少室外环境的光污染。其次,在具体实施铺装工作时,应选择性能更优的材料,例如,碎石以及火山岩等相关材料。以此最终铺设质量达到预期标准。根据数据得知,运用这种方式实施透水铺装作业,透水铺装比例高达55%。由此可见,合理运用透水地面,不仅能优化雨水调蓄,还能进一步缓解市政雨水排水的压力。除此之外,从事设计工作的相关人员在具体设计室外绿化场地时,根据节能技术的相应标准,设置更加科学合理的下凹式绿地,具体面积大约占据整体绿地面积的60%,不仅能实现雨水调蓄,还能进一步优化市政雨水排水的压力。
2.4智能控制的应用
智能控制主要是指在无人干预的情况下,机器能够自主实现控制目标。这种自动化控制技术的实现能够在机场节能设计中明显减少大功耗电气设备所耗费的电能。对于规模较小的机场区照明而言,其中包含路灯、景观以及站坪泛光照明等。当运用此项技术所设计系统包含自动控制以及人工控制功能时,能够进一步实现自动控制主干道以及停车场等各类灯具的开关,根据时间以及气候的变化合理进行调光作业,以此减少开灯的平均时长,从而实现节能降耗的主要目标。与此同时,这种理念也可以运用到电梯以及空调等各类设备上,由于电梯、空调等相关设备使用时间较长,严重导致电梯等相关设备负荷明显超出标准。在具体设计以及改造自动扶梯时,可以设计成两种(节能以及普通)工作方式,这两种方式可以实现手动转换,进一步保证附体能够合理运行。根据相关数据证明,航站楼内的扶梯的工作情况大多数时间都是在非额定负荷下运作,这种情况的发生不仅会浪费大量电能,还会导致扶梯发生意外情况。因此,可以合理运用智能控制系统设置扶梯的“自停启”功能,当人员进入扶梯时,扶梯会自行启动,当人员离开扶梯时,扶梯就会缓慢停止。这种功能的实现,不仅能够大幅度减少扶梯的运行时间,还会进一步提升扶梯的使用时长,从而达到节能降耗的主要目标。
结语
我国航站楼虽起步较晚,但发展较为迅速,已有相当多的科研成果与优秀设计实例,但某些领域如智能化设计、自动控制策略等仍与国际先进水平有一定差距,需要建筑师与相关领域研究人员的共同努力,以促进我国绿色航站楼设计的发展。
参考文献
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