《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２０）——第一部分公鐵水《綠色機場標準體系和性能提升關鍵技術研究及工程應用》
1 項目名稱: 綠色機場標準體系和性能提升關鍵技術研究及工程應用
2 完成單位: 北京新機場建設指揮部、 北京中企卓創(chuàng)科技發(fā)展有限公司、 清華大學
3 主要完成人: 李強、 林波榮、 孫施曼、 易巍、 余娟、 張雯、 潘建、 韓黎明、 李博、 徐軍庫、趙亮、 耿愛民、 黃丹、 王路兵、 王繼東
(一)項目背景
總體上看,我國綠色機場發(fā)展在理論架構、數(shù)據(jù)積累、方法應用、標準建設等方面仍存在很大的提升空間。具體包括綠色機場內(nèi)涵、表征、指標體系以及評價方法等綠色機場理論體系不健全;機場綠色發(fā)展評價和改進所需基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)計水平不高,口徑不統(tǒng)一;機場綠色性能提升的關鍵技術系統(tǒng)性不強;行業(yè)內(nèi)外已出臺的相關綠色標準用于機場評價不適用等。而當時國外發(fā)達國家和地區(qū)機場建設已進入成熟的發(fā)展階段,機場可持續(xù)發(fā)展的項目多集中在局部優(yōu)化,尚缺少全面開展可持續(xù)發(fā)展實踐的機場工程實施條件,沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗和成果可以直接應用。因此,有必要開展項目研究,進一步健全理論、完善數(shù)據(jù)庫、改進性能提升技術方法、建立標準體系,以實現(xiàn)我國綠色機場有序健康發(fā)展。
(二)技術概況
項目從機場綠色發(fā)展的需求和亟須解決的共性問題出發(fā),圍繞機場缺乏綠色機場理論與方法指導,缺乏綠色性能收集、分析方法,缺乏適應綠色機場發(fā)展標準體系的需求,從理論方法層面、數(shù)據(jù)與關鍵技術層面、標準層面分別設置三個課題開展專題研究,項目總體思路及技術方案詳見圖1。同時,在項目推進過程中,積極促進項目已有成果在綠色機場建造和運行中實現(xiàn)應用示范,最終形成標準、技術方案、專利、產(chǎn)品、示范工程等系列研究成果。
(三)適用范圍
本項目成果適用范圍廣泛,可全面指導國內(nèi)及國際綠色機場建設。一方面,項目成果全面指導了大興機場的綠色建設與和運行,并在成都天府、青島膠東、西安咸陽、南寧吳圩、上饒三清山等機場實現(xiàn)推廣應用示范,未來將繼續(xù)在國內(nèi)機場建設中發(fā)揮重要作用。另一方面,項目所形成的《綠色航站樓標準》MH/T5033-2017已推廣實施三年有余,對指導和促進我國航站樓綠色建設發(fā)揮了重要推進作用,并推薦為“一帶一路冶面向國際宣傳中國工程建設標準,成為中國民航標準走出去的先頭兵,將為全球綠色機場建設貢獻中國智慧。
(四)獲獎情況
創(chuàng)新點1:建立了數(shù)據(jù)驅(qū)動的航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境性能提升關鍵技術
針對航站樓綠色性能數(shù)據(jù)的獲取、收集、分析缺乏標準化的問題,結合大規(guī)模調(diào)研揭示了航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境特征,建立了航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測部署標準化方法,研發(fā)了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量多參數(shù)感知與反饋系統(tǒng)(獲得發(fā)明專利1項,申請發(fā)明專利1項),構建了等效航站樓能耗模型,為營造健康、舒適、節(jié)能的航站樓室內(nèi)環(huán)境和綠色運行提供了科技支撐。
創(chuàng)新點2:建立了綠色機場理論、方法與平臺
針對機場大規(guī)模建設下缺乏綠色機場相關理論和方法指導的問題,提出了機場綠色性能表征與指標體系,建立了綠色機場評價方法,編制了《綠色機場評價理論與實踐》專著,構建了國內(nèi)首個機場室內(nèi)環(huán)境測試數(shù)據(jù)庫,為機場的綠色發(fā)展提供了理論支撐。
創(chuàng)新點3:建立了綠色機場建設標準體系
針對行業(yè)內(nèi)外現(xiàn)有綠色標準難以反映機場特點的問題,建立了綠色機場標準框架體系,提出了航站樓、飛行區(qū)綠色評價指標和航站樓綠色設計指標,完成了民航行業(yè)標準《綠色航站樓標準》和民航局信息通告《民用機場航站樓綠色性能調(diào)研測試報告》,規(guī)范和指導了綠色機場建設和運行,為相關標準制定奠定了基礎。
(一)建立了數(shù)據(jù)驅(qū)動的航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境性能提升關鍵技術與方法
1揭示了航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境特征
通過對機場航站樓能耗、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量以及用戶滿意度的大規(guī)模函調(diào)和現(xiàn)場實測工作,總結了影響機場節(jié)能與室內(nèi)環(huán)境服務提升性能建設與發(fā)展的共性問題和優(yōu)化建議,形成了民航局咨詢通告《民用機場航站樓綠色性能調(diào)研測試報告》IB-CA-2017-01。
2建立了航站樓能耗和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測部署標準化方法
基于大規(guī)模函調(diào)實測經(jīng)驗及文獻標準的比較研究,提出了機場能耗和室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測計量標準化方法,分別對能耗和室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測計量終端部署、數(shù)據(jù)云平臺搭建提出了標準化要求。
3研發(fā)了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量多參數(shù)感知與反饋系統(tǒng)
研發(fā)了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量多參數(shù)感知與反饋系統(tǒng),實現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境多參數(shù)高效率、低成本、長周期實時連續(xù)采集,以及環(huán)境質(zhì)量感知、互聯(lián)、評估預警和優(yōu)化反饋,探索了航站樓內(nèi)空調(diào)冷熱量、新風量、照明等按需供給和室內(nèi)環(huán)境的精準調(diào)控方法,為營造健康、舒適、節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境和綠色運行提供了科技支撐。
4構建了等效航站樓能耗模型
基于三種典型構型航站樓模型的模擬計算分析,給出了5個氣候區(qū)典型構型特征下的4類圍護結構熱工性能參數(shù)推薦值。同時基于優(yōu)化后的圍護結構熱工參數(shù)及能源系統(tǒng)優(yōu)化設計,結合航站樓調(diào)研實測結果,給出了各氣候區(qū)航站樓等效能耗閾值。
(二)建立了綠色機場理論、方法與平臺
1提出了機場綠色性能表征與指標體系
圍繞綠色機場集約性、生態(tài)性、高效性和人本性特征,通過分析機場的設施與基本功能特點,提煉機場的綠色性能關鍵要素,構建了機場綠色性能指標體系。
2建立了綠色機場評價方法
歸納總結國內(nèi)外各機場綠色建設實踐,分析綠色建筑和機場可持續(xù)發(fā)展評價體系,選擇適宜綠色機場的評價方法和模型,分析各種綜合評價方法的使用特點,并確定了適宜綠色機場評價的方法。
3構建了機場綠色性能數(shù)據(jù)庫平臺
以機場綠色性能指標體系為基礎,構建了機場綠色性能數(shù)據(jù)庫平臺,并在此基礎上,將航站樓大規(guī)模測試得到的數(shù)據(jù)進行標準化分類整理和導入,建立了國內(nèi)首個機場室內(nèi)環(huán)境測試數(shù)據(jù)庫。
(三)建立了綠色機場建設標準體系
1建立了綠色機場標準框架體系
基于綠色機場理論與表征方法研究成果,結合地域特點、機場特征和我國民航綠色發(fā)展要求,建立了具有我國機場發(fā)展特色的綠色機場三維度標準框架體系,并提出了我國綠色機場發(fā)展路線圖。
2建立了航站樓綠色評價體系
結合航站樓功能使用特點,充分借鑒和繼承綠色建筑評價體系研究成果,構建了航站樓綠色評價框架體系,建立了航站樓綠色評價指標權重體系以及分級標準,并分別選取昆明長水機場和北京大興機場作為代表性機場開展試評價,規(guī)范和引導了航站樓綠色規(guī)劃、建設和發(fā)展,奠定了航站樓綠色評價標準的研究基礎。
3建立了飛行區(qū)綠色評價體系
在機場可持續(xù)發(fā)展及評價調(diào)研基礎上,以飛行區(qū)綠色特征為主線,構建飛行區(qū)綠色評價的指標體系;通過專家打分方法確定合理的權重體系,以北京大興機場為對象開展了試評價,奠定了綠色飛行區(qū)評價標準建設的研究基礎。
4建立了綠色機場評價體系
在系統(tǒng)總結分析國內(nèi)外典型綠色評價體系的基礎上,建立了綠色機場評價指標體系,并分析了指標在不同規(guī)模等級機場的適用性,研究了適用于綠色機場評價的方法,分別選取昆明長水機場和北京大興機場作為代表性機場開展試評價,奠定了行業(yè)標準《綠色機場評價導則》建設的研究基礎。
5建立了航站樓綠色設計體系
結合公共建筑綠色設計和航站樓功能特點,構建了航站樓綠色設計的基本框架,凝練出航站樓設計應重點控制的指標,并基于調(diào)研與統(tǒng)計分析給出了可參考的指標值,成果納入《綠色航站樓標準》MH/T5033-2017中,奠定了航站樓綠色設計標準建設的研究基礎。
同類項目情況比較見表 2。
項目研究成果成功在北京大興國際機場示范應用。成果應用于大興機場綠色建設綱要、框架體系、指標體系、綠色專項設計任務書(系列)等綠色機場建設指導性文件中,確保綠色理念在機場各功能區(qū)建設中貫徹落實,從“資源節(jié)約、環(huán)境友好、高效運行、人性化服務冶4個方面為大興機場提出了54項綠色指標,其中提煉了21項先進綠色性能指標。在綠色性能指標指導下,大興機場在地源熱泵、太陽能光伏、太陽能熱水、污水源熱泵等方面充分利用可再生能源,可再生能源利用規(guī)劃比例超過16%;對全場水資源收集、處理、回用等統(tǒng)一規(guī)劃,構建了高效合理的復合生態(tài)水系統(tǒng),實現(xiàn)機場年徑流總量控制率85%;大興機場規(guī)劃并建設了機場能源管理系統(tǒng)和機場環(huán)境管理系統(tǒng),為機場運行中能源與環(huán)境的精細化管理提供了基本保障。
項目研究成果形成了《北京大興機場綠色性能監(jiān)測計量系統(tǒng)規(guī)劃》,開發(fā)了北京大興機場綠色性能數(shù)據(jù)平臺,為大興機場運行階段綠色性能基礎數(shù)據(jù)的有效采集與利用乃至資源和環(huán)境方面綜合管控能力提升奠定了基礎。大興機場2018年12月正式被評為“北京市綠色生態(tài)示范區(qū)冶。
(一)社會效益
項目提高了綠色機場的國內(nèi)外影響力。以項目為基礎,在我國綠建大會創(chuàng)設了綠色機場論壇,連續(xù)多次成功舉辦。行業(yè)標準引領了我國綠色機場建設,綠色機場成為民航要求的“四型機場冶建設的重要內(nèi)容。項目團隊及主要成員入選民航科技創(chuàng)新團隊及人才,為行業(yè)貢獻了綠色研究創(chuàng)新平臺、培養(yǎng)了綠色科技創(chuàng)新人才。同時,項目研究成果受到國際民航組織(ICAO)關注和高度肯定,希望在綠色機場領域開展合作研究,推廣中國經(jīng)驗。民航局副局長將大興機場綠色建設作為示范案例向全球分享。
(二)經(jīng)濟效益
以大興機場為例測算經(jīng)濟效益。航站樓年建筑能耗費用6億~8億元,運行期間可實現(xiàn)年平均單位建筑能耗降低20%,年約節(jié)省運行費用1.2億元以上,同時,每個航班可節(jié)省地面滑行時間1分鐘,每個航班約500元,2020年大興機場年起降架次13余萬,年約節(jié)約0.7億燃油費。共計年可節(jié)約費用1.9億元。如將已推廣應用的成都、青島、西安、蘭州、上饒等機場效益均考慮進來,本項目年可節(jié)約航站樓運行費用約4.1億元,節(jié)約航油費7.1億元。經(jīng)濟效益顯著。
