【优秀设计案例赏析】深圳宝安国际机场T3 航站楼空调设计

深圳宝安国际机场T3航站楼占地19.5万平方米，总建筑面积45.1万平方米，设计年旅客吞吐量4500万人次，高峰小时旅客人数为13716人。航站楼分为主楼和指廊候机厅两部分，共62个近机位和15个远机位，年飞机起降架次为37.5万架。

深圳宝安国际机场T3航站楼的外在形态以不对称设计为主，有着强烈的“地中海风格”，与以往传统的大型航站楼建筑有着不同理念。航站楼的屋面和侧墙自然卷曲过渡，不对称但融为一体的肌理，配合“仿生学”的巧妙应用，从而形成了由建筑到环境的自然过渡。

二、工程设计特点

航站楼建筑所具备的①以简洁和新颖的屋面结构展现结构美学。②更为注重航个性特征和标志性作用。③到港及出港的旅客运营系统更加便捷、高效。④趋向于“智能化建筑技术”与“智能交通体系”的综合体。建筑工程的特点，决定了内部系统的设置上安全可靠的一致性原则，又需兼顾地域特色及个性化特征。①空调冷源水蓄冷技术应用。②复杂且上下贯通的室内空间。③造型独特的空调末端形式。④相互重叠的民航流程、复杂多样的室内功能需求。⑤空调冷水的远距离输送系统。⑥通透感极强的立面幕墙、排列有序的玻璃天窗、造型夸张的指廊凹陷区等“景观化构造”，以及规模庞大、数量繁多的系统设置，都是空调系统的设计特点，也是空调系统设计的难点。

三、设计参数及空调冷热负荷

1、室内设计参数的确定

室内设计参数的确定是获得适宜的室内热环境的前提，也是空调系统节能的基础。夏季室内设计温度每提高1℃，能耗可减少8～10%。

衡量室内热环境的主要参数是温度、湿度及室内风速。国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）中，对舒适性的定义为：温度24～28℃，相对湿度40～65%，风速不大于0.3m/s。

许多人存在概念上的误区，认为深圳地区温高湿重，夏季室内温度越低越好，应选定为24℃。其实，这并不完全符合华南地区的气候特点、人们对地方气候的适应能力及生活习惯。资料表明，当辐射温度27.8～29.7℃、相对湿度84～90%、气流速度0.05～0.2m/s、人体皮肤温度29.7～32.0℃时，室内达到温度27～29℃即可使人体感到舒适。

同时，T3航站楼较低的冷水供水温度（5.5℃）、较大的送风温差（全空气送风系统温差为12℃），可以使航站楼室内获得更低的相对湿度（可低于50%）。为在不影响室内舒适度的前提下，适当提高室内设计温度提供了基础条件。

最后，结合《公共建筑节能设计标准》深圳市实施细则的要求，最终确定了温度26℃、相对湿度55% 的室内设计参数。

2、空调负荷计算

航站楼建筑都具备①流线型的整体屋面，巨大的挑檐②高低起伏变化的幕墙③垂直连通的高大空间④大面积的内区房间⑤有规律排布的巨大天窗等共同特点，使用传统的空调负荷计算方法难以获得较准确的空调负荷计算结果。系统设计中通过DeST动态模拟计算软件，采用典型年的室外气象条件来模拟分析建筑热环境。

空调系统冷量分类统计（按末端冷量）

为了使空调负荷计算更加接近于真实，同时相对降低计算强度。在负荷计算中，将航站楼建筑进行有效分区，对于复杂、高大空间（如围护结构为玻璃幕墙的值机出港大厅、到港大厅、行李提取大厅等公共区域），运用动态模拟软件DeST进行全年逐时空调负荷模拟计算分析，对于建筑内区运用传统的冷负荷系数法完成维护结构负荷计算。室内发热部分按传统计算方法计算。

空调系统冷量指标

四、空调冷热源及设备选择

1、机场能源中心

深圳地区采用“分时电价”的电价政策（峰谷电价比为4：1）、政府部门的鼓励性补贴、航站楼建筑的负荷特性（空调负荷在电峰、谷时段的不均衡性；空调负荷的规律性、周期性强；空调负荷在使用时段及非使用时段的变化大等）及运行管理部门对降低运行费用的强烈需求，都为“蓄冷空调技术”的应用提供了有利的前提。设置“蓄冷空调技术”能在满足建筑空调需求，达到“削峰填谷”，平衡电力供应，提高电能的有效利用的目的。

由于以水作为蓄冷介质的“蓄冷系统”具备传热性能好、性能稳定，且初投资少、系统简单、维修方便、技术要求低、可以使用常规空调制冷系统等特点，深圳机场能源中心冷源采用了温度自然分层式水蓄冷系统。利用水在温度大于4℃，随温度升高、水的密度减少；在温度0 - 4℃范围内，随温度升高，水的密度增大，在3.98℃时水的密度最大。在分层水蓄冷中，温度为4 - 6℃的冷水聚集在蓄冷罐的下部，而10- 18℃的温水自然聚集在蓄冷罐的上部，实现冷温水的自然分层。蓄冷温度为5℃，航站楼空调冷水供、回水温度按5.5 / 14.0℃设计。

采用相对较低的冷冻水温度（5.5℃），使空调系统具备更强的除湿能力，符合地处高温高湿气候条件下的深圳地区，对空调系统的除湿能力的较高要求。而且，通过采用标准单工况冷水机组，实现空调水系统“大温差、小流量”模式运行，不仅可有效降低输送系统的输送能效比（ER），达到输送系统节能的要求。而且，可降低冷源及输送设备及管材、电力方面的投资。

能源中心内为航站楼服务的水蓄冷系统的设计日最大负荷为907125 kWh（2587999RTh），逐时最大负荷62500 kWh（17868RTh），峰值负荷应该出现在设计日的16:00左右。系统配置电力驱动冷水机组6台，单台机组制冷量为7.034MW（2000RTh）；蓄冷水罐两座，单座水罐水容量为13800m3，蓄冷量为12.7X104 kWh。总制冷量42.204MW（12000RTh）；总蓄冷量为25.4X104 kWh。

2、空调水系统确定

机场能源中心为整个深圳机场航管区规划内的各个建筑提供空调冷源及备用电力，坐落在航站楼的西南侧。根据深圳机场规划区内各个建筑的使用功能、建设规模及运行周期，以及运行管理部门对能源管理的规划，在能源中心内将为航站楼服务的冷源系统与为其他建筑服务的冷源系统独立设置。为航站楼服务的空调水系统采用“多级泵”系统，为其他建筑服务的空调水系统采用“板式换热器和二次循环泵”系统。

基于上述冷源供给模式的变化，将标准的空调冷水输送“三级泵”（“一次泵”负担能源中心内系统的压降、“二级泵”负担能源中心至航站楼外网内系统的压降、“三次泵”负担系统航站楼内水系统分区空调系统末端管路的压降、）系统中的“二级泵”和“三级泵”合并，变为“扩大二级泵”系统。简化了相应的控制系统，提高了整个空调冷水系统的可靠性和稳定性。

航站楼空调水系统利用蓄冷水罐中的水位进行系统定压，“一级泵”与“二级泵”分界处的“盈亏管”设置在能源中心内。

五、空调系统形式

① 航站楼内诸如值机大厅、候机大厅、行李提取大厅、安检大厅等人员密集，有较严格室内环境的温、湿度控制要求，并同时满足室内噪音、空气洁净度及空调区域微正压需求的空间，设置一次回风、可变新风比、变风量全空气系统。全空气机组采用风机变频运行，并配置相应的排风机组。

② 对于建筑层高超过10米的高大空间），采用分层空调的气流方式，形成多股平行非等温射流，将空间隔断为上下两部分，仅对下部空间形成“空调区”，对上部空间形成“非空调区”。

③ 高大空间空调末端采用喷口送风，利用射流在室内形成强烈的回旋气流，带动室内空气进行充分混合，从而是空调区获得较均匀的速度场和速度场。

④ 照明及室内设备发热量较大的内区围合商业区域，设置全年供冷风机盘管系统，另在开放商业空间设置全空气系统。

⑤ 航站楼内各房间要求温、湿度独立调节室内温、湿度的内区办公区域设置新风加风机盘管系统。新风机组设置排风热回收装置。

⑥ 厨房送风（含全面送风、灶具排风补风）及变配电间、开闭站送风均采用直流送风系统，送风机组为普通新风机组。

⑦ 除PCR、DCR、UPS及部分SCR（兼广播）等有特殊要求的弱电机房按要求设置机房专用精密空调机组外，其余弱电机房均设置明装落地风机盘管。

六、空调系统自控设计

1、新风机组控制表

2、定风量全空气系统

3、变风量全空气系统

七、心得与体会

在深圳宝安国际机场T3航站楼项目空调系统的设计过程中，我们实现了复杂空间的空调负荷整体计算，并结合航站楼项目的冷量需求特点及深圳市的能源结构，将“蓄冷技术”应用于航站楼建筑的空调冷源设置；同时，利用CFD模拟计算的结果，规划了航站楼内全空间、全区域的送风形式；另外，通过深度参与诸如“幕墙体系构造”、“复杂空间烟气控制”、“楼字自控设计”等专项设计；最后，结合航站楼内民航专项流程，最终确定了整个航站楼建筑的整个空调系统的设计框架，并在此框架指导下，完成了整个空调系统的设计。

从2013年底正式投入运行以来，空调系统也历经了三个完整“空调季”的磨合，经历了从调试、初运行、修正、再调试，直到系统稳定的漫长历程。这不但是饱受各种困扰的过程，同时，也是我们在“先进设计理念”的指导下，协调航站楼建筑在观感及创新上的需求、航站楼建筑所处的地域特色、超大规模建筑的工程的建设工期限制及建设成本控制杠杆、航站楼运行维护成本及经营管理诉求等多方面因素的艰苦前行的过程。

如果有机会再完成一次类似深圳机场T3航站楼这样的大型公共交通类建筑的空调系统设计，我们应打破固有设计理念对自己的束缚，依据对航站楼建筑的建设理念、运营模式等多方面的理解，在空调系统的设置上首先要简洁可靠、其次要更加灵活而富有“弹性”、在CFD模拟技术的软件应用及边界条件设定、人员密集场所的气流组织、BIM技术应用等环节更加细化，从而在降低改造的成本的同时，达到“真正”的可持续发展。

本项工程设计荣获第六届中国建筑学会优秀暖通空调工程设计奖一等奖，收录于《暖通空调工程优秀设计图集⑥》（ISBN：978-7-112-21147-0）。第六届中国建筑学会优秀暖通空调工程设计奖于2016年6月启动，共征集稿件118项，由17位评审专家按照公开、公正、公平、严谨的原则，经预评、初评、评审小组提议、全体评审专家无记名投票表决等一系列严格程序后，最终评选出获奖项目一等奖14项、二等奖39项、三等奖59项，淘汰6项。优秀设计案例近期将陆续通过学会公众号发布，敬请关注。返回搜狐，查看更多