夏熱冬冷地區機場航站樓被動式節能策略淺析

(中交機場勘察設計院 廣東 廣州 510230)

機場航站樓是以功能性為主導的公共建筑，規模巨大，系統復雜，往往需占用大量社會資源，同時具有巨大的社會影響力。相對于其他普通公共建筑類型而言，其人流密度大，運營時間長，其建筑用地、建筑規模、建筑工程量十分巨大，應該更加重視技術的成熟度和實效性，強調技術的系統整合與精細化，以系統的完善性來實現技術性能的先進性，保證實際運營的穩定性和可靠性。

本文從湖南省郴州機場航站樓的工程案例出發，在分析航站樓若干特點的基礎上，結合夏熱冬冷地區地域性特征，主要采用被動式節能技術，實現建筑能耗的減少。通過計算機模擬技術輔助建筑設計，豐富綠色機場的建筑內涵，更好地促進民航業綠色機場的發展。

一、夏熱冬冷地區地域性特征

總體而言，夏熱冬冷地區的氣候特征是夏季炎熱且輻射較強，冬季陰冷且潮濕，因此該地區一直是綠色建筑與建筑節能實施的難點與重點區域。

以湖南省郴州市為例，一年中，最冷月為1月，平均低溫為3℃；最熱月為7月，平均高溫為34℃，夏季制冷需求較大；年平均降雨量達1493毫米，全年相對濕度大于65% 的比例占了近70%，應注重除濕防水；年輻射量4053MJ/m2，夏季太陽輻射強度較高，應注重遮陽設計。其中過渡季月份的平均風速都在5m/s 以上，過渡季節有很大的自然通風潛力。

二、機場航站樓空間特征

航站樓的空間特征體現主要由功能需求決定，主要分為旅客服務的高大公共空間與機務工作的輔助性辦公空間。

迎送客大廳、值機大廳、候機大廳等旅客服務空間多為凈高超6米的高大空間，對通風采光、視野要求較高，所以建筑四面實墻面較少，玻璃幕墻較多，整體窗墻比較大；而工作區與安檢區等輔助區域往往布置在建筑中心位置，處于自然通風采光、室外視野的不良位置，主要依靠主動通風、照明措施；航站樓運行時間長，內部人流量大，對室內環境品質要求較高。

三、被動式節能設計理念

從建筑能耗的組成可知，照明、設備、冷水機組、風機，是建筑能耗的主要構成部分。建筑對自然氣候條件的適應性設計構成了被動式設計的主要內容，即建筑物本身通過各種自然的方式收集和儲存能量，建筑物與其周圍環境之間形成自循環系統，利用建筑結構本身完成對自然界的適應，使建筑物以趨利避害的方式節約傳統能源。這種被動式設計主要涉及建筑構型、圍護結構、通風系統等方面，構成了整個建筑節能設計的基石。在郴州機場航站樓的深化設計過程中，從節能優化前后的能耗分析比對可以發現，能耗顯著降低的系統主要為空調系統與照明系統，航站樓建筑在光熱節能方面潛力巨大。

四、被動式節能優化措施

通過上述分析,同時結合該項目的設計情況，從窗墻面積比、幕墻熱工性能、自然采光、遮陽措施、自然通風、等角度進行節能措施優化，以實現該項目提出的節能目標。

(一)工程實例概況。郴州機場航站樓為中型機場航站樓，位于湖南省郴州市北湖區，作為區域性的重要交通節點，是郴州市標志性的門戶形象，預計2025年機場年吞吐量為50.2萬人，高峰小時旅客量400人。航站樓建筑采用混凝土框架加輕鋼屋面結構，地上2 層，無地下層，主樓面寬105.7米，進深52.75米，建筑基底面積4402 m2，地上建筑面積6470m2，建筑高度18.90米。

(二)控制窗墻面積比。航站樓的主立面為南向，為了有效減少東西曬的影響，建筑主體的東、西立面以實體墻面為主，輔以滿足通風要求的豎向外窗；在需要營造通透視覺的迎送客大廳、值機大廳、候機廳等部位采用玻璃幕墻。同時，深化設計比初設方案天窗面積減少12%，在滿足自然采光的前提下盡量減小天窗的面積，以減少透過天窗的輻射得熱。通過優化設計，東向、西向、南向、北向的窗墻面積比分別為0.09，0.13，0.47，0.30，天窗面積比為0.08，從根本上減少夏季空調負荷，進而降低建筑能耗。

(三)玻璃幕墻熱工性能優化。建筑圍護結構的熱工性能是決定建筑冷熱能耗的重要因素。在機場航站樓中，玻璃面所占外圍護結構的占比大，優化玻璃的熱量透射問題是解決熱能的有效措施。

項目在公共區域運用的玻璃幕墻占外墻總面積的35%，經比對，最終采用玻璃型號為GED1259+12A+6 雙銀中空夾層鋼化low-E玻璃+斷熱鋁合金，總體傳熱系數為2.31W/(m2.K)，遮陽系數為0.431。雙銀Low-E玻璃比原方案使用的單銀Low-E玻璃能夠阻擋更多的太陽熱輻射熱能，即在透光率相同情況下，雙銀Low-E玻璃具有更低的遮陽系數，能更大限度地將太陽光過濾成冷光源；同時傳熱系數K值更低，能進一步提高玻璃幕墻、外窗的保溫性能，真正達到冬暖夏涼。最終的節能效果都是通過減少了室內外環境透過玻璃進行的熱量交換，因此當空調進行制暖或者制冷時，在室內溫度達到了設定溫度后，空調就能夠更長時間的處于待機狀態，從而節省耗電量。

(四)自然采光與建筑遮陽。航站樓主要公共空間一般為開敞大空間，開敞通透玻璃幕墻強化了自然采光，創造良好的室內外視覺效果。自然采光不僅是節能技術措施，更大程度上是為了滿足旅客心理上的需求，緩解旅客候機、長途旅行的緊張和疲勞。

建筑內部的高大空間凈高有5.7米～12.7米，8.3米寬的屋面挑檐形成的遮陽效果有限，因此結合立面造型，在屋檐下部設置2.45米高、與垂直面成45°角傾斜的橫向鋁合金條狀百葉，加強建筑外遮陽的效果；同時對玻璃幕墻分區選用不同鍍膜層數、不同釉面密度的low-E玻璃，合理控制陽光透射率和外反射率，保證良好視角效果的同時，改善室內照明均勻度。

(五)自然通風。在滿足室內溫濕度的前提下,自然通風系統在過渡季利用室外新風進行自然冷卻。航站樓南側為迎送客、值機大廳區域，幕墻上部主要為可開啟電動排煙窗，通過建筑機電一體化設計，電動排煙窗在平時可控開啟作自然通風使用，與屋頂可開啟天窗相結合為上部出風口，進風口設置在玻璃幕墻下部，利用原本較大的空間高差與大面積可開啟電動窗，滿足室內自然通風風壓差要求，實現了潔凈自然風的收集與利用。經模擬，航站樓在3～10月大部分時間里，通過自然通風即可滿足室內的熱舒適性要求。

五、結語

被動式節能減少了對系統設備的運用，通過圍護結構的改善設計，由建筑本身完成實現節能效果，主要體現在降低對傳統能源的消耗與提升室內空間的舒適度。被動式節能成本少，效益高，節能效果顯著，在交通建筑節能中意義重大。