廣州白云國際機場二號航站樓

陳建飚， 鐘世權

(廣東省建筑設計研究院，廣州 510010)

圖1 項目遠景實景

獲獎介紹

獲獎等級：二等獎

獲獎單位：廣東省建筑設計研究院

獲獎人員：陳建飚；鐘世權；莊孫毅；黃日帶；李村曉；崔明麗；張文武；湯志標

獲獎專家評語：經專家組評審，認為該工程所采用的技術具有較大的創新性和經濟性，社會和環境效益比較顯著，項目具有供配電系統各環節容災冗余設計，確保高可靠性，利用設置電氣綜合管廊，深度融合運維，提高供電容災能力；綜合應用綠色節能技術，有效利用可再生能源，全面應用管理節能技術，實現節能運行，節能效果顯著；針對建筑空間特點，合理選擇布設煙感、紅外對射、吸氣式等各類火災報警探測器，實現火災探測全覆蓋，并將視頻監控系統作為火災確認的輔助手段，提高火警處置響應能力；采用一體化照明設計，大面積使用WRGB可變色LED燈具，采用智能照明控制系統，充分利用自然光。實現了照明功能性、空間氛圍、節能效果相統一等特點。

各項主要指標達到建筑電氣設計行業的國內領先水平。

項目指標

項目名稱:廣州白云國際機場擴建工程二號航站樓及配套設施

項目地點:廣州市

占地面積:186.21萬m2

總建筑面積:86.57萬m2

建筑高度:43.8m

建筑功能:交通建筑

建設單位:廣東省機場管理集團有限公司工程建設指揮部

竣工時間:2018年4月

1 項目總體介紹

本項目是國家十二五規劃廣東省和廣州市重點建設項目，包括T2航站樓(下稱T2)、交通中心及停車樓(GTC)以及配套市政工程。總建筑面積86.57萬m2。2018年5月投入使用。年旅客吞吐量8 000萬人次、貨郵吞吐量250萬t、飛機起降量62萬架次，運輸能力位居國內機場第3位。

T2建筑面積65.87萬m2，地上4層，局部地下為設備管廊，建筑高度43.8m；建筑類別為一類，耐火等級為一級。GTC為換乘交通中心、設備中心及停車庫，建筑面積20.7萬m2，地下2層、地上3層，為一類建筑。

圖2 安檢大廳實景

2 電氣設計系統

系統名稱建設內容技術特點及指標供配電系統(1)航站樓內共設18個10/0.4kV變電所,共安裝76臺變壓器;設備中心共設4個10/0.4kV變電所,共安裝14臺變壓器(2)航站樓共引入12路10kV電源供電,設備中心共引入6路10kV電源供電(3)航站樓總計算負荷為56 499kW(不含設于GTC的制冷機房用電),變壓器總裝機容量為126 520kVA,平均負荷率為48.5%(4)設備中心10kV空調制冷主機設備安裝容量為20 096kW,計算容量為21 843kVA;空調冷源380V設備計算負荷為8 990kW,變壓器裝機容量為14 400kVA,平均負荷率為67.9%(5)GTC,停車樓與客運站設備計算容量共為 5 473KW,變壓器總裝機容量10 250kVA,平均負荷率為59.3%,變壓器安裝指標為54VA/m2(6)項目(含GTC)消防設備計算負荷為7 693 kW,市電停電時需要發電機確保的一級負荷計算負荷為8 409 kW。選用5臺1 800kW(常用功率)的10kV柴油發電機組并車運行作為自備電源(1)準確的負荷安裝指標設計:在對一號航站樓10余年的實際運行電氣數據進行深入分析的基礎上,結合T2的需求,精確計算各類各級用電負荷,合理確定變壓器容量,變電所深入負荷中心,選用環保節能型設備,有效降低供配電系統自身損耗,符合平安、綠色機場的要求(2)供電方案針對性強,系統簡潔、配電級數少、可靠性高1)T2航站樓內設置6個區域主變電所,共引入12路10kV電源供電。每個區域主變電所分別從新建110/10kV變電站不同變壓器母線段引來兩路10kV電源,兩路10kV電源同時工作,100%互為備用2)設備中心設置2個區域主變電所,共引入6路10kV電源供電。每個區域主變電所分別從新建110kV變電站不同變壓器(變電站共設3臺主變壓器)母線段引來三路10kV電源,三路電源兩用一備,備用回路能備用其中一路主用的100%負荷3)各變電所變壓器兩臺一組,采用單母線分段運行方式,每組變壓器兩路10kV電源分別直接引自同一個區域主變電所不同的10kV母線段(3)T2航站樓內,正常時兩臺變壓器各帶約50%負荷,平均負荷率小于50%;當一臺變壓器故障時,由另一臺變壓器帶兩段母線上全部負荷(4)按遠期規劃規模,航站樓內包含空側設備與行李系統安裝容量,變壓器安裝指標為161.6VA/m2;空調冷源變壓器安裝指標為55.1VA/m2自備應急電源(1)在設備中心設置5臺常用功率為1 800kVA的高壓發電機組作為備用電源,并在航站樓東、西連接樓分別設置一個10kV備用電源二級配電室,向各變電所備用變壓器供電。用于保障航站樓及GTC內特別重要負荷、消防設備、弱電系統、應急照明等在市電故障時的連續供電(2)備用電源系統由一路市電與一路發電電源供電,其中市電從新建機場北110kV變電站專線引來。平時由市電供電,當其市電故障時或發生火災時,發電機備用電源在15s內完成5臺機組的并車及送電,并自動投入使用(3)每座變電所分別設置一臺備用電源變壓器,備用變壓器電源引自航站樓東西兩側的備用電源10kV配電室。備用變壓器采用單母線運行方式,由備用電源系統10kV市電電源供電,負荷率<50%。當市電故障或火災時由發電機10kV備用電源供電;平時當備用變壓器故障或檢修時,該0.4kV母線段由變電所內市電母線段供電(1)自備電源還兼顧防災負荷外的部分重要負荷,如登機橋電力、行李主系統動力、貴賓室等,在極端情況下可維持航站樓不間斷運營(2)在室外設置15m3埋地儲油罐,確保備用電源系統連續滿載運行超過6h,并考慮油罐車停靠與輸油條件(3)避免在航站樓內分散設置多個發電機房引起的環保性差、維護難問題,也解決機組供油補給問題,提高系統的可靠性(4)火災發生時,無論市電是否正常,均啟動備用電源系統,并空載運行。另外,火災市電停電時,15s后只要完成并車4臺機組,系統就自動送電。提高火災時發電機備用電源系統可靠供電的反應速度

續表

續表

續表

圖3 低壓配電房

圖4 10kV發電機房

3 電氣技術主要創新點

3.1 供配電系統各環節容災冗余設計，確保高可靠性

(1)10kV供電電源的高可靠性

T2航站樓設置6個主變電所，每個主變電所從新建110/10kV變電站不同變壓器母線段引來兩路10kV電源，同時工作、100%互為備用。各分變電所10kV電源由主變電所放射式供電。

設備中心設置2個主變電所，每個主變電所從新建110kV變電站不同變壓器(變電站共設3臺主變壓器)母線段引來三路10kV電源，兩用一備、備用電源100%備用。

在設備中心集中設置5臺1 800kW的10kV柴油發電機組并車運行，每個變電所分別設置一臺備用變壓器作為自備電源(平時帶負荷熱運行)，采用專線10kV備用電源供電。每個分變電所由兩路獨立市電加一路自備電源供電，確保了10kV電源的可靠性。

(2)供配電系統各環節容災冗余設計，確保供電可靠性

各變電所變壓器兩臺一組，單母線分段運行，每組變壓器兩路電源分別引自主變電所的不同10kV母線段，兩臺變壓器100%備用，當一臺故障時，另一臺可供兩段母線上全部負荷；合理整定配電系統級間配合保護；一級負荷采用兩路電源末端自動切換供電；應急照明、弱電系統等特別重要負荷還采用蓄電池組作應急電源。

(3)巧妙設置電氣綜合管廊，深度融合運維，提高供電容災能力

電氣綜合管廊直接貫通連接變電所、消防控制中心、弱電主機房、強弱電間及管井，與主要電氣用房深度融合。確保各系統主干管線直接通過專用通道安裝至各機房與管井，提高供電系統容災能力，縮短主干管線長度，最大程度上解決了管線安裝與維保難題。

通過以上設計，從主變電所市政電源、分變電所電源、自備電源到低壓配電系統、變壓器、配電線路等各環節均采取容災冗余設計，確保了供配電系統的高可靠性。此外自備電源還兼顧防災負荷外的部分重要負荷(登機橋、行李系統等)，在極端情況下可維持航站樓不間斷運營。

3.2 綜合應用綠色節能技術，節能效果顯著

(1)有效降低供配電系統運行損耗

在對一號航站樓10余年的實際運行電氣數據進行深入分析的基礎上，結合T2的需求，精確計算各類各級用電負荷，合理確定變壓器容量，變電所深入負荷中心，選用環保節能型設備，有效降低供配電系統自身損耗。

(2)照明系統節能效果顯著

根據建筑空間布局及功能分區，充分利用自然光，采用直接照明，公共空間照明均采用LED光源。照明功率密度值達到GB 50034-2013《建筑照明設計標準》規定的目標值。

(3)有效利用清潔能源

在航站樓屋面設置2.2MW分布式光伏發電系統，就近接入四個變電所，發電量就地、實時消納，年發電量216萬kWh。

(4)全面應用管理節能技術，實現節能運行

管理節能是大型公共建筑的重要節能措施，綜合應用能源管理系統、建筑設備監控系統、智能照明控制系統和機電設備全生命周期信息管理系統。在滿足功能性、舒適性的前提下，對空調通風、給排水、電梯等進行系統性節能優化控制；對照明系統實行分區、分時、分級、調光、感應等精細化控制；對建筑各項用電總能耗、各功能區域分項能耗等進行全面統計、分析，調節控制策略，實現精準管控；創新應用機電設備全生命周期信息管理系統，對機電設備的供應、安裝、運行、維護、電氣參數等信息進行二維碼采集管理，使機電設備的管理維護科學、運行高效。此外還采用了電動控制百葉遮陽、氣動控制通風幕墻等節能技術。

3.3 火災自動報警系統設計先進有效

(1)系統設計全面合理，技術先進。全面設置火災預警、自動報警及各類滅火設備控制系統。采取“全面探測、分區監控、集中管理”的模式，對建筑進行全面的火災探測報警、消防設備聯動控制及人員疏散導引。集中設置1個消防總控中心、6個分控中心，每個分控中心均具備報警與相關聯動控制功能。系統架構、監控管理模式設計先進有效。

(2)合理選擇布設火災探測器。針對建筑空間特點，合理選擇布設智能型探測器、紅外對射探測器、吸氣式探測器等各類火災報警探測器，實現火災探測全覆蓋，并將視頻監控系統作為火災確認的輔助手段，提高火警處置響應能力。

(3)消防聯動控制直接可靠。消防設備通過總線自動聯動、連鎖控制；重要消防設備還可由各分控中心硬線直接手動控制。

(4)應急照明設計理念超前。采用集中控制型疏散指示照明系統，疏散樓梯應急照明采用DC24V供電，高大公共空間應急照明兼作日常照明，設計簡潔可靠、控制簡單，與五年后頒布的新規范 GB 51309-2018 要求不謀而合。

3.4 一體化照明設計，照明功能性、空間氛圍、節能效果相統一

室內照明采取“見光不見燈”，外景照明采取“內光外透”的設計理念。照明與建筑、結構、裝修一體化設計，將燈具建材化，燈具與建筑吊頂、結構網架等融為一體，空間簡潔美觀，照度、眩光、顯色性、功率密度值等照明指標高于規范要求；首次大面積使用WRGB可變色LED燈具，通過對燈具的調色控制營造絢麗多姿的空間氛圍，并對人流起到很好的引導作用；采用智能照明控制系統進行精細化控制，充分利用自然光，實現了照明與建筑空間裝修深度融合、照明效果與節能相平衡，自然光與人工照明相結合，舒適與健康兼得的預期效果。設計定制了專用的LED投光燈，每只燈具由幾十只“微燈具”組成，解決了大空間點光源燈具的效率低、均勻度差等技術難題。

圖5 航站樓10kV配電示意圖

4 電氣節能效果

本項目電氣設計較好地貫徹了國家“適用、經濟、綠色、美觀”的工程建設方針，創新設計理念，綜合應用各種適用性新技術，采取有效技術措施，較好地實現了建筑功能、美觀、節能、經濟性的相統一。綠色節能技術的綜合應用，不僅改善了建筑環境，同時降低了運營和維護成本，具有很好的經濟效益、環境效益。通過多種綠色節能技術的綜合應用，航站樓整體節能率約達到30%，成為首個濕熱氣候區獲得國家三星級綠色標識的大型公共交通樞紐建筑，對大型公共建筑的建設具有良好的示范效應。

自2018年5月正式投運以來，電氣系統運行良好，系統功能完善、技術先進，各項性能指標達到設計目標；創新應用的能源、設備等管理系統使運營的精細化管理成為可能，達到了建設方、運營管理方的預期；良好的空間環境和照明效果更是得到了社會各界的廣泛好評。

5 項目自我評價

在國內大型機場建筑設計史上，我院主創設計該機場具有里程碑意義，標志著我國機場建設技術從跟跑到領跑的跨躍。