上海虹桥国际机场二号航站楼创新节能有高招

民航

2010-03-15 《中国民航报》 记者柏蓓、通讯员尚机轩

　　能源是人类生活和社会、生产活动得以正常进行的重要物质基础。不可再生能源的日渐枯竭和人类能源消耗与日俱增之间的巨大反差，使人类产生了强烈的能源忧患意识。减少能源消耗、提高能源利用率已成为当今世界文明的重要体现和追求。在上海机场工程建设的过程中，能源节约始终是一个重要主题。在机场建设之中和启用之后最大限度地节约能源，成为上海机场建设者们追求的目标。
　　在上海机场的工程建设过程中，能源节约始终是一个重要主题。其成功的做法可归纳为“综合节能、系统节能、创新节能”。所谓“综合节能”，就是关注机场规划设计、建设施工、日常运行和运营管理中与能源消耗相关的各个环节，关注与能源消耗相关的飞行区、航站区、货运区、工作区、机务维修区等各个部位及设备设施；所谓“系统节能”，则是以系统工程方法处理节能问题，按照“系统分析、明确因果、抓住要害、以求治本”的原则形成节能方案和措施；所谓“创新节能”，就是密切跟踪能源技术进步，同时结合机场实际加以运用，打破常规，实现技术突破。
　　航站楼是机场能耗大户。据统计，大型机场航站楼能耗平均占机场总能耗的60%。因此，指挥部把节能降耗的重点放在了新建的航站楼。在具体节能实践方面，上海机场取得了令人瞩目的成就，其中以航站楼节能、能源系统优化和新能源利用最为卓越。

【措施1】

建筑材料精选，围护结构优化

　　通过提高航站楼建筑围护结构，主要包括建筑的屋面、外墙、玻璃幕墙、架空楼板等的热工性能来节能。通过围护结构节能措施对全年能耗及能耗成本影响的计算，共计可以节省能耗成本约160万元。其中通过改善屋面的热工性能每年可以节省能耗成本约32万元，通过改善玻璃幕墙的热工性能每年可以节省能耗成本约64万元，通过改善外墙的热工性能每年可以节省能耗成本约32万元，通过改善架空楼板的热工性能每年可以节省能耗成本约32万元。

【措施2】

照明节能，按需提供

　　根据对设计模型能耗组成的分析，照明系统消耗的电能占到了全年用电量的42%，为单项中最大的耗电系统。指挥部提出的照明优化总体想法，就是在满足各空间工作平面照度和照明均匀性的前提下，尽可能选用新型、高效的光源和灯具，采用全局照明与局部照明相结合的方法。因而在灯具选用上，大量采用了发光效率高达70%左右的金属卤化物灯和T5荧光灯等高效灯具，并且根据各空间高度，在满足照明均匀性的前提下，尽可能选用大功率灯具，以提高效率。优化后的照明功率与设计模型相比，单位面积年能耗降低了25.8%，每年可以节省能耗成本约32.2%。

【措施3】

春秋两季，自然通风

　　自然通风是一项初投资较低的节能措施。在满足室内温湿度的前提下，自然通风系统在过渡季节利用室外新风进行自然冷却。指挥部根据上海地区自然气候的特点，设置了对每年春秋两季的4月和11月采用自然通风的能耗模拟，全年其他月份自然通风无法满足室内温湿度要求。通过采用自然通风后的建筑全年能耗组成和设计模型的比较得出，自然通风模型的单位面积年能耗降低5.8％，每年可以节省能耗成本约3.2%。

【措施4】

自然采光，敞亮通透

　　良好的自然采光可以最大限度地利用自然光代替人工照明，以减少照明和空调能耗，同时提高视觉环境舒适性，改善人的心理状态。采用日光控制自动调光控制系统，设在各个区域的日光传感器将根据自然光在室内的照度自动调节人工照明的亮度，从而降低照明系统能耗和空调系统能耗。指挥部通过采用自然采光后的建筑全年能耗组成和设计模型的比较得出，自然采光模型的单位面积年能耗降低8.8％，每年可以节省能耗成本约10.3%。
　　指挥部在二号航站楼节能措施的具体实施上，采取了屋面保温、玻璃幕墙优化、外墙保温、底面接触室外空气的架空楼板保温、照明配电的优化、自然采光、自然通风、高效率冷水机组、水泵变流量、大温差空调水系统等10项节能措施。这一系列节能措施的运用，可实现2号航站楼65%的节能目标。

施工工艺创新

“上海第一坑”与跑道下的三条隧道

　　虹桥交通枢纽可谓是世界上最复杂的综合交通枢纽，能够实现在京沪高铁车站、铁路客站、航站楼之间“上天入地”的换乘，其中，通过地下空间的综合开发利用，实现了地铁与高铁、磁浮、机场、地面等交通之间的换乘与连接。大规模的地下空间开发，使得虹桥综合交通枢纽地下工程部分在整个工程中占有举足轻重的作用。可以说，虹桥枢纽地下工程的成功与否是整个工程完成的关键。

技术创新

攻克“上海第一坑”建设

　　虹桥综合交通枢纽构成了一个近130万平方米的超大体量的综合建筑群体，地下基坑开挖总面积高达52万平方米，大部分为地下一层和地下二层，局部地下三层，被誉为“上海第一坑”。地下工程各单体基坑高低错落相连，地下一层普遍挖深约9米，地下二层普遍挖深约19米，局部最大挖深约29米，与地下二层相连通的地铁通道长达1.6公里，最大宽度约700米，最大挖深达29米，地下一层东西向大通道长达1.7公里。地下工程量巨大，开挖土方543万方，基坑东西长达2公里，南北最宽600米，开挖最大深度达29米，属超大面积超大型地下工程。此外，本工程建筑面积极大，单柱荷重较大，属于罕见的超大面积荷载问题，在地质上又位于古河道切割区，地层分布极为复杂。
　　虹桥综合交通枢纽工程，地下空间开发面积大，因而基坑开挖面积超大，且开挖深度较深，各个单体及其之间的连通口处，开挖深度高低不等，各个单体基坑之间貌似独立，实则相互联系。这些都对虹桥综合交通枢纽基坑工程的施工提出了较高的要求。
　　在整个地下工程的设计与施工过程中，指挥部与建设、设计、勘察和施工单位共同努力，通过严格管理，工程实施中先后克服了软土地基条件下土体回弹、整体位移的控制和基坑群同步施工环境影响控制两项重大技术难题，出色地完成了超大规模地下工程的建设，并总结出许多宝贵且有益的工程经验及教训，为未来上海乃至全国类似大型交通枢纽的建设提供了宝贵的经验。

科技攻关

破解超级地下穿越难题

　　虹桥机场东西飞行区的地下深处，先后有三条隧道在掘进穿越。尤其是地铁2号和10号线，先后穿越了东飞行区运营中的停机坪、滑行道和东跑道，随后穿越建设中的西跑道和新建停机坪，最后穿越新建的西航站楼到达虹桥地铁东站。在相关科研课题研究成果的支撑下，总长度达10.8公里的地铁10号、2号线和仙霞西路地下盾构穿越虹桥机场飞行区工程均已顺利完成。这几项飞行区地下穿越工程各具特点，构成了真正、完整意义上的飞行区地下穿越工程案例。特别是轨道交通10号线从正在运行的虹桥机场跑道中部下穿越，在国际上尚属首次，具有重大的首创意义。
　　随着我国经济的发展，民航业迎来了机场建设高峰，国内一些机场也提出了机场飞行区穿越施工的需求。但由于机场飞行区地下穿越是一项非常复杂的工程，机场飞行区跑道对震动、沉降等都有着特殊要求，不确定因素多、风险系数高，施工技术要求和管理难度很大，实施起来代价很大。此次虹桥机场飞行区地下如此大面积掘进、多线路并进的不停航施工，在国内乃至世界机场建设史上都是极为罕见的。

新能源利用创新

打造一座“低碳绿色机场”

　　新能源利用是打造“低碳机场”的重要内容。在这方面，虹桥机场扩建工程做出了有益的尝试。

光伏发电行业典范

　　虹桥机场扩建工程坚持绿色建筑、节能环保的先进理念，采用太阳能与建筑一体化设计，将太阳能利用设施与建筑有机结合，在虹桥机场西货运站的屋顶上规划建设大型太阳能光伏发电场，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。
　　虹桥机场西货运站区内建筑占地面积大，无高大建筑，是建设太阳能光伏发电场的理想场所。尤其是面积约3.46万平方米的货运站金属屋面，周围没有任何遮挡，从建筑结构上看，比较适合采用太阳能光伏发电电池组件的光伏建筑一体化设计，按照站房屋顶的面积大约可敷设3.5兆瓦左右的太阳能电池组件，其设计装机容量属目前国内规模比较大的光伏建筑一体化的太阳能发电场。
　　虹桥机场西货运站主站房太阳能光伏发电站工程设计装机容量为2848千瓦，年平均上网电量约277万千瓦时，与相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤约987吨（火电煤耗按2007年全国平均值357克/千瓦时计），具有明显的节能效益，并在我国机场新能源利用中跨出了实质性的一步，改变了以往机场太阳能利用分散、量小的“点缀式”做法，具有“规模化、高品位”的特点。同时开创了国内外绿色生态环保机场之先例，体现出虹桥机场的科技实力和创新水平，具有良好的社会效益和经济效益。

雨水回用成效显著

　　雨水回收利用是一种可持续的节水技术，实现雨水资源化可以预防和避免水资源危机。机场作为用水大户，其水资源的利用率显得极为重要，雨水回用是行之有效的解决途径。虹桥机场扩建工程采取了各种措施以实现水资源的充分利用，其中包括新技术、新材料的运用，分质供水和分区供水等。
　　指挥部通过合理配置机场生活区和工作区的水资源，实现优质优用目标，并建立回用水系统，将杂用水和优质杂排水进行简单处理后达到一定的水质标准，就可变成西航站楼内卫生间（大便器和小便器）冲洗用水、楼内空调机房冲洗用水、卫生扫除用水和绿化浇洒用水，可以节约城市自来水的用量。
　　根据航站楼运行情况，雨水回用水的用水量约占日用水量的60%，最高日回用水量为1680立方米，年回用水量为47.2万立方米。航站楼内雨水回用水管采用薄壁紫铜管及相应配件，新增一套回用水系统，管材和施工费用约增加700万元，按铜管50年使用期限计，每年该项费用折计14万元/年。虹桥机场现行的自来水价格为3.8元/立方米，而雨水回用水处理成本为1.48元/立方米（包括处理设备折旧成本），每年可节约95.5万元，预计7.3年即可收回成本。若同时考虑今后几年水价上涨的因素，按每年5%计，则预计6年即可收回成本，这可以给回用水的使用留下更广泛的空间，对于用户来说是能接受的。

清水混凝土质朴去雕饰

　　自然资源是人类社会生存和发展的物质基础。节约资源、有效利用资源是可持续发展机场建设的核心内容之一。面积达3.6万平方米的虹桥机场2号航站楼外墙面全部采用清水混凝土技术，构成了上海机场“资源节约、有效利用”的亮点。
　　清水混凝土又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成形，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，不碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然、庄重。
　　清水混凝土是混凝土材料中最高级的表达形式，它显示的是一种最本质的美感，体现的是素面朝天的品位。清水混凝土具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味，与生俱来的厚重与清雅是一些现代建筑材料无法效仿和媲美的。材料本身所拥有的柔软感、刚硬感、温暖感、冷漠感不仅对人们的感官及精神产生影响，而且可以表达建筑情感。因此，建筑师们认为，这是一种高贵的朴素，看似简单，其实比金碧辉煌更具艺术效果。

科技创新为虹桥枢纽综合防灾筑屏障

　　上海虹桥综合交通枢纽一直以其综合了多种交通方式而备受瞩目。这座届时每天客流量超过百万人次的世界级交通“巨无霸”的综合防灾也是一个世界级的难题。建设者们用科技创新为虹桥枢纽筑起了一座防灾屏障，面对火灾、恐怖袭击、水灾、风灾和地震等5类枢纽灾害，根据经济合理、技术可靠、安全适用的原则，提出“大灾不坏、中灾不停、小灾不乱”的枢纽运营防灾设计基本准则。
　　上海机场集团总工程师刘武君告诉记者，虹桥枢纽占地约26.26平方公里，包含了航空、高铁、城际铁路、磁浮（预留）、长途等对外交通以及地铁、公交、出租等多种换乘方式。每天的通过量将达110万人次，高峰小时超过10万人次，最高瞬时客流达5万人次。这是一个高密度、高速度、规模大、人流集中、灾害因素众多的复杂设施工程，自建设伊始，机场指挥部就着手考虑灾害对策问题，并于2006年启动了“虹桥综合交通枢纽防灾关键技术研究与应用”的课题研究，积聚了国内众多研究机构和专家的智慧。
　　火灾是一种最常见的灾害，而虹桥枢纽体量大、空间连贯、人流物流高度密集，常规的消防设计已不能满足这一现代化枢纽对安全、运营的综合要求。刘武君说，看似“同一屋檐下”的各种交通设施，却又可以彼此独立；科学的疏散途径可以保证5万人2分钟内疏散完毕，即便同时有10万人需要撤离，也只需要8分钟，远远高于消防逃生要求。
　　据介绍，虹桥枢纽将国际上日趋成熟的消防性能化等诸多新成果引入设计之中，如在防火分区策略中引入“防火隔离带”和“防火单元”概念，通过在各交通主体间设置隔离门、防火卷闸等设施，来控制灾情的蔓延；引入“分阶段疏散”和“准安全区”理念，将航站指廊的登机桥和轨道交通的自动扶梯都扩展为疏散通道，以确保枢纽的运营功能和消防安全；同时在疏散策略中运用“动态人员流量法”计算疏散人数，在枢纽建筑周边地区规划15万平方米以上的绿地和开敞空间，同时在建筑中也设计了许多开敞的空间、庭院和屋顶平台，一旦发生灾害，旅客可迅速撤离危险源，进入开敞空间或绿地。
　　恐怖袭击被认为是除了火灾外最严重的灾害之一。课题组深入研究结构对于爆炸袭击的抵抗能力和措施，通过对特定当量爆炸冲击波作用数值的模拟分析，确定结构梁柱需加强防爆的范围及程度；通过对连续性倒塌的分析，寻找出整体结构至关重要的部位，进行特别的防护，并用数值模拟的方法确定阻挡汽车炸弹防撞杆的细部设计，对爆炸影响范围内的幕墙进行了加强防爆措施，以减少爆炸引起幕墙玻璃飞溅。
　　此外，虹桥枢纽机场飞行区、枢纽核心区及枢纽地区地道等区域的防汛标准为50年一遇。枢纽地下空间排水力度也非常强大，仅西交通广场集水井总容积就达1160立方米，并以百年一遇的设计标准防御强风灾害。同时，虹桥枢纽核心建筑全部按重点设防类别建筑进行抗震设计，采用规范与场地安全评估结果中的最大值作为地震设防标准。