五台山机场改扩建工程航站、航管、办公综合楼工程暖通空调设计

五台山机场改扩建工程是山西省重点工程，机场性质为国内支线机场，本期扩建工程主要包括：飞行区按4C标准设计，航站区按满足2020年旅客吞吐量35万人次、货邮吞吐量1570吨的要求设计。新航站楼是机场扩建的核心，机场各项工程基本上以新航站楼为主体工程而展开。新航站楼设计目标年为2020年，旅客吞吐量35万人次，高峰小时380人。

本工程是航站楼、贵宾区、航管楼、办公楼和机务场务办公区的综合体，总建筑面积13044.89m ² ，其中包含航站楼10371.72m ² (含贵宾区)、航管楼801.97m ² (含塔台)、办公楼1581.85m ² 、机务场务办公区290.35m ² 。航站楼布置采用前列式机位布置方式，根据使用功能要求，将航站楼分为迎送区、换票区、安检区、候区、行李提取区。航站楼地上二层，建筑高度22.5m，结构形式主体为框架结构，建筑结构安全等级为2级，防火设计的建筑分类为2类，耐火等级为地上2级。

本工程夏季空调冷负荷：2112kW,冷指标为156.3W/m ² ；其中航管、办公楼多联机空调系统冷负荷380kW，航站楼一层贵宾区及部分房间风机盘管系统冷负荷442kW，航站楼各大厅中央空调冷负荷1290kW。冬季采暖热负荷1205kW,其中，地板辐射采暖热负荷925kW,散热器采暖热负荷280kW，供暖热指标为90.3W/m ² ；另外，根据模拟计算分析，冬季航站楼由于外门开启等，将存在大量冷风渗透问题，对室内热舒适环境影响较大，根据多年的类似工程设计总结和模拟计算结果，室内末端设备容量宜适当加大，可根据室内温度情况适时开启空调送风系统，以满足冬季最不利情况下的热舒适需求，冬季空调热负荷715kW，空调热指标为57.9W/m ² 。

2.1  室外空气计算参数

该地区属于大陆季风气候，春秋两季多东南风和晨雾，遇有西北大风时伴有扬沙天气；夏季多雷雨及大风，六、七月份雷雨最多。冬季多西北风，烟雾较多，能见度较差，现场了解该地风向全年为西北风及东南风偏多。机场全年（历史纪录）平均气温8.9℃，最热月为七月，平均气温24℃，最高气温38℃。

忻州市夏季空气调节室外计算干球温度为31.8℃，冬季空气调节室外计算干球温度为-14.7℃，冬季供暖室外计算干球温度为-12.3℃，属于寒冷地区。忻州市全年各天干球温度统计见图1。

2.2  室内空气设计参数

航站楼各功能区空调室内设计参数详见表-1。

2.3  功能要求

本航站楼虽然属于支线机场航站楼，建筑面积不大，但“麻雀虽小、五脏俱全”，包含国内航站楼的所有功能性分区，既有迎送大厅、候机大厅等高大空间，又有办公用房、贵宾区、安检区等内区空间。

2.4  设计原则

机场航站楼的配套设施建设，对提高机场服务质量、树立地区形象、改善当地的投资环境，具有不可忽视的作用。航站区采暖、空调系统，作为机场规划与建设中的一部分，应以舒适、简单、方便、经济、节能、环保为原则，从而达到提高机场硬件设施的目的。设计中秉承“采用最有效的技术，而不是堆积最炫的技术，一切为了尽可能实现最终运行控制方便和节能”的设计理念，根据支线机场航站楼的建筑空间和使用功能特点，创造条件采用灵活、分散、利于分时分区控制的空调方案，采用灵活多变的室内末端系统形式，通过多场景计算机模拟试算，为细化设计方案和制定运行策略提供技术支持。

2.5  冷热源和末端设备选型

本工程冷热源均由直燃机组提供,直燃机组供应整个航站区各建筑，制冷（热）机房未设置于航站楼内，独立设置于综合工作用房内。本次申报内容不包括航站楼外的制冷（热）机房，但对制冷（热）机房的设置进行了适当分析、说明。

根据多个工程的设计经验，民航航站区各建筑使用时间不同，且支线航站楼自身使用频率不高，存在较大时间间隔，冷源设备选型应考虑航站区各建筑的同时使用系数，选型不宜太大，经计算分析，航站楼夏季空调冷负荷：2112kW，其他建筑冷负荷较小（共约600kW）且使用时间不同，最终冷热源选定2台BZ-100型（高发加大3号）溴化锂直燃机组，每台额定制冷量为1163kW，总制冷量基本等于航站楼夏季空调冷负荷（其他建筑冷负荷基本未计入）。由于支线机场航站楼使用存在全天分散、相对集中的特点，且经模拟计算分析，冬季外门渗风对室内影响较大，故为便于末端运行控制和营造舒适的航站楼室内环境，航站楼末端空调、供暖设备进行了适当放大（放大原则主要根据模拟计算结果和厂家设备样本等综合考虑），以便实际运行中可根据不同使用工况进行灵活控制。

2.6  末端空调方式及气流组织

本航站楼虽然属于支线机场航站楼，建筑面积不大，但“麻雀虽小、五脏俱全”，包含国内航站楼的所有功能性分区，既有迎送大厅、候机大厅等高大空间，又有办公用房、贵宾区、安检区等内区空间。根据本工程的建筑空间和使用功能特点，采用灵活、分散、利于分时分区控制的多种暖通空调方案：一层迎送大厅（高大空间）采用分层空调喷口送风方式；二层候机大厅（高大空间）采用分层空调喷口送风和送风柱送风方式；一层远机位候机厅、行李大厅、咖啡厅等分别独立设置全空气送风系统，一层迎送大厅、一层候机厅、一层行李大厅、一层咖啡厅、二层候机厅等分别独立设置空调机组；贵宾厅、其他内区小房间等采用风机盘管+新风空调系统；航管楼、办公楼由于使用特点不同，单独采用多联机空调系统。空调系统设置详见下表-2：

2.7  末端供暖方式

本建筑设置冬季空调送风和地板辐射采暖、强制对流散热器采暖等多种供暖保障方式，可根据航班特点和室外气象参数灵活控制室内空调、采暖系统，以利于冬季系统的调节和节能运行。在冬季航班密集、室外气象参数恶劣等最不利条件时，可同时开启各个采暖系统，保证室内舒适温度；当冬季无航班或室外温度较高时，可适时关闭空调系统和强制对流散热器，利用地板辐射采暖保证值班温度或舒适温度。

本建筑属高大空间，建筑防火设计中引入了消防性能化设计的概念，在迎送大厅和候机大厅外墙檐口下方设计了大面积的电动排烟窗，着火时开启电动排烟窗进行自然排烟；过渡季节可开窗进行自然通风，经模拟计算，过渡季节室内自然通风效果良好，可节约大量能源。

4.1  暖通控制系统

采用直接数字控制系统(DDC系统),直燃机组、换热机组均设置自动控制系统。

4.2  制冷制热机房内系统自控

室外设气候补偿器，控制散热器采暖系统和地板辐射采暖系统的运行方式，空调冷热水系统、散热器采暖系统及地面辐射采暖系统补水泵采用变频控制，并设置压力传器。燃气直燃机、采暖循环泵等设备总进出水管均设置温度、压力传感器，监测系统的运行情况。另外，工程还设置设备联动控制和燃气检漏报警及控制系统，增强暖通系统设备运行的可靠性。

4.3  航站楼内空调系统自控

采用变风量控制，送风机采用变频运行，排风机采用台数调节运行。风系统根据室内外空气焓差，调节混风比、送风风量满足设计、节能要求。

5.1  基于支线机场航站楼使用特点的冷源和末端选型方法

支线机场航班全天分散、相对集中，再考虑同时使用系数等因素，冷源选择不宜过大，但室内末端设备宜适当放大，以应对因恶劣天气等因素导致的航班延误、集中等引起的相对集中客流和冬季因外门开启导致的室内温度下降，快速满足室内温度要求。

5.2  灵活分散、利于分时分区控制的空调方案

根据支线机场航站楼的建筑空间和使用功能特点，宜创造条件采用灵活、分散、利于分时分区控制的空调方案，综合采用分区域设置多个全空气系统、风盘+新风系统、多联机系统等空调系统形式，小空间气流组织采用顶送风，大空间根据建筑布局采用喷口侧送和风柱送风等分层空调方式，为航站楼的运行控制和节能运行打下基础。

5.3  研究、重视冷风渗透对高大空间的不利影响

相对于大型机场航站楼，支线机场航站楼进深很小（基本在50m～70m），冬季外门开启后，空陆两侧的冷风侵入可快速覆盖基本整个航站楼进深，对航站楼内温度影响巨大，冬季外门全开时的室内温度模拟见下图：

根据上述模拟计算结果，在冬季最不利工况外门全开时，门口处温度非常低，航站楼室内温度分布不均匀，开门后对迎送大厅和二层候机厅温度影响较大。故施工中应保证门窗的严密性，运行中应优化流程，保证大门口热风幕开启，并交错开启外门。

5.4  对自然通风的优化控制

根据支线机场航站楼进深不大、且有高大空间等特点，有利于自然通风的组织控制，故支线机场航站楼应特别重视设计阶段对自然通风的优化控制，以降低航站楼的运行能耗。自然通风模拟效果详见下图：

设计中选取春秋两季几个典型温度进行了自然通风模拟（外门开启、电动外窗开启），优化了电动外窗的开启高度，经调整、模拟分析，航站楼内自然通风效果良好。

项目至今已运行两年多，根据回访和甲方反馈，项目基本达到了保证旅客需求、方便运行控制、利于运行节能的设计目标，满足了旅客对室内环境的要求以及节能的要求，得到了甲方和有关方的充分肯定。