《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）——第一部分公铁水《绿色机场标准体系和性能提升关键技术研究及工程应用》

1 项目名称: 绿色机场标准体系和性能提升关键技术研究及工程应用

2 完成单位: 北京新机场建设指挥部、 北京中企卓创科技发展有限公司、 清华大学

3 主要完成人: 李强、 林波荣、 孙施曼、 易巍、 余娟、 张雯、 潘建、 韩黎明、 李博、 徐军库、赵亮、 耿爱民、 黄丹、 王路兵、 王继东

　　(一)项目背景

　　总体上看,我国绿色机场发展在理论架构、数据积累、方法应用、标准建设等方面仍存在很大的提升空间。具体包括绿色机场内涵、表征、指标体系以及评价方法等绿色机场理论体系不健全;机场绿色发展评价和改进所需基础数据统计水平不高,口径不统一;机场绿色性能提升的关键技术系统性不强;行业内外已出台的相关绿色标准用于机场评价不适用等。而当时国外发达国家和地区机场建设已进入成熟的发展阶段,机场可持续发展的项目多集中在局部优化,尚缺少全面开展可持续发展实践的机场工程实施条件,没有现成的经验和成果可以直接应用。因此,有必要开展项目研究,进一步健全理论、完善数据库、改进性能提升技术方法、建立标准体系,以实现我国绿色机场有序健康发展。

　　(二)技术概况

　　项目从机场绿色发展的需求和亟须解决的共性问题出发,围绕机场缺乏绿色机场理论与方法指导,缺乏绿色性能收集、分析方法,缺乏适应绿色机场发展标准体系的需求,从理论方法层面、数据与关键技术层面、标准层面分别设置三个课题开展专题研究,项目总体思路及技术方案详见图1。同时,在项目推进过程中,积极促进项目已有成果在绿色机场建造和运行中实现应用示范,最终形成标准、技术方案、专利、产品、示范工程等系列研究成果。

　　(三)适用范围

　　本项目成果适用范围广泛,可全面指导国内及国际绿色机场建设。一方面,项目成果全面指导了大兴机场的绿色建设与和运行,并在成都天府、青岛胶东、西安咸阳、南宁吴圩、上饶三清山等机场实现推广应用示范,未来将继续在国内机场建设中发挥重要作用。另一方面,项目所形成的《绿色航站楼标准》MH/T5033-2017已推广实施三年有余,对指导和促进我国航站楼绿色建设发挥了重要推进作用,并推荐为“一带一路冶面向国际宣传中国工程建设标准,成为中国民航标准走出去的先头兵,将为全球绿色机场建设贡献中国智慧。

　　(四)获奖情况

　　创新点1:建立了数据驱动的航站楼能耗和室内环境性能提升关键技术

　　针对航站楼绿色性能数据的获取、收集、分析缺乏标准化的问题,结合大规模调研揭示了航站楼能耗和室内环境特征,建立了航站楼能耗和室内环境参数监测部署标准化方法,研发了室内环境质量多参数感知与反馈系统(获得发明专利1项,申请发明专利1项),构建了等效航站楼能耗模型,为营造健康、舒适、节能的航站楼室内环境和绿色运行提供了科技支撑。

　　创新点2:建立了绿色机场理论、方法与平台

　　针对机场大规模建设下缺乏绿色机场相关理论和方法指导的问题,提出了机场绿色性能表征与指标体系,建立了绿色机场评价方法,编制了《绿色机场评价理论与实践》专著,构建了国内首个机场室内环境测试数据库,为机场的绿色发展提供了理论支撑。

　　创新点3:建立了绿色机场建设标准体系

　　针对行业内外现有绿色标准难以反映机场特点的问题,建立了绿色机场标准框架体系,提出了航站楼、飞行区绿色评价指标和航站楼绿色设计指标,完成了民航行业标准《绿色航站楼标准》和民航局信息通告《民用机场航站楼绿色性能调研测试报告》,规范和指导了绿色机场建设和运行,为相关标准制定奠定了基础。

　　(一)建立了数据驱动的航站楼能耗和室内环境性能提升关键技术与方法

　　1揭示了航站楼能耗和室内环境特征

　　通过对机场航站楼能耗、室内环境质量以及用户满意度的大规模函调和现场实测工作,总结了影响机场节能与室内环境服务提升性能建设与发展的共性问题和优化建议,形成了民航局咨询通告《民用机场航站楼绿色性能调研测试报告》IB-CA-2017-01。

　　2建立了航站楼能耗和室内环境参数监测部署标准化方法

　　基于大规模函调实测经验及文献标准的比较研究,提出了机场能耗和室内环境监测计量标准化方法,分别对能耗和室内环境监测参数、监测计量终端部署、数据云平台搭建提出了标准化要求。

　　3研发了室内环境质量多参数感知与反馈系统

　　研发了室内环境质量多参数感知与反馈系统,实现了室内环境多参数高效率、低成本、长周期实时连续采集,以及环境质量感知、互联、评估预警和优化反馈,探索了航站楼内空调冷热量、新风量、照明等按需供给和室内环境的精准调控方法,为营造健康、舒适、节能的室内环境和绿色运行提供了科技支撑。

　　4构建了等效航站楼能耗模型

　　基于三种典型构型航站楼模型的模拟计算分析,给出了5个气候区典型构型特征下的4类围护结构热工性能参数推荐值。同时基于优化后的围护结构热工参数及能源系统优化设计,结合航站楼调研实测结果,给出了各气候区航站楼等效能耗阈值。

　　(二)建立了绿色机场理论、方法与平台

　　1提出了机场绿色性能表征与指标体系

　　围绕绿色机场集约性、生态性、高效性和人本性特征,通过分析机场的设施与基本功能特点,提炼机场的绿色性能关键要素,构建了机场绿色性能指标体系。

　　2建立了绿色机场评价方法

　　归纳总结国内外各机场绿色建设实践,分析绿色建筑和机场可持续发展评价体系,选择适宜绿色机场的评价方法和模型,分析各种综合评价方法的使用特点,并确定了适宜绿色机场评价的方法。

　　3构建了机场绿色性能数据库平台

　　以机场绿色性能指标体系为基础,构建了机场绿色性能数据库平台,并在此基础上,将航站楼大规模测试得到的数据进行标准化分类整理和导入,建立了国内首个机场室内环境测试数据库。

　　(三)建立了绿色机场建设标准体系

　　1建立了绿色机场标准框架体系

　　基于绿色机场理论与表征方法研究成果,结合地域特点、机场特征和我国民航绿色发展要求,建立了具有我国机场发展特色的绿色机场三维度标准框架体系,并提出了我国绿色机场发展路线图。

　　2建立了航站楼绿色评价体系

　　结合航站楼功能使用特点,充分借鉴和继承绿色建筑评价体系研究成果,构建了航站楼绿色评价框架体系,建立了航站楼绿色评价指标权重体系以及分级标准,并分别选取昆明长水机场和北京大兴机场作为代表性机场开展试评价,规范和引导了航站楼绿色规划、建设和发展,奠定了航站楼绿色评价标准的研究基础。

　　3建立了飞行区绿色评价体系

　　在机场可持续发展及评价调研基础上,以飞行区绿色特征为主线,构建飞行区绿色评价的指标体系;通过专家打分方法确定合理的权重体系,以北京大兴机场为对象开展了试评价,奠定了绿色飞行区评价标准建设的研究基础。

　　4建立了绿色机场评价体系

　　在系统总结分析国内外典型绿色评价体系的基础上,建立了绿色机场评价指标体系,并分析了指标在不同规模等级机场的适用性,研究了适用于绿色机场评价的方法,分别选取昆明长水机场和北京大兴机场作为代表性机场开展试评价,奠定了行业标准《绿色机场评价导则》建设的研究基础。

　　5建立了航站楼绿色设计体系

　　结合公共建筑绿色设计和航站楼功能特点,构建了航站楼绿色设计的基本框架,凝练出航站楼设计应重点控制的指标,并基于调研与统计分析给出了可参考的指标值,成果纳入《绿色航站楼标准》MH/T5033-2017中,奠定了航站楼绿色设计标准建设的研究基础。

同类项目情况比较见表 2。

　　项目研究成果成功在北京大兴国际机场示范应用。成果应用于大兴机场绿色建设纲要、框架体系、指标体系、绿色专项设计任务书(系列)等绿色机场建设指导性文件中,确保绿色理念在机场各功能区建设中贯彻落实,从“资源节约、环境友好、高效运行、人性化服务冶4个方面为大兴机场提出了54项绿色指标,其中提炼了21项先进绿色性能指标。在绿色性能指标指导下,大兴机场在地源热泵、太阳能光伏、太阳能热水、污水源热泵等方面充分利用可再生能源,可再生能源利用规划比例超过16%;对全场水资源收集、处理、回用等统一规划,构建了高效合理的复合生态水系统,实现机场年径流总量控制率85%;大兴机场规划并建设了机场能源管理系统和机场环境管理系统,为机场运行中能源与环境的精细化管理提供了基本保障。

　　项目研究成果形成了《北京大兴机场绿色性能监测计量系统规划》,开发了北京大兴机场绿色性能数据平台,为大兴机场运行阶段绿色性能基础数据的有效采集与利用乃至资源和环境方面综合管控能力提升奠定了基础。大兴机场2018年12月正式被评为“北京市绿色生态示范区冶。

　　(一)社会效益

　　项目提高了绿色机场的国内外影响力。以项目为基础,在我国绿建大会创设了绿色机场论坛,连续多次成功举办。行业标准引领了我国绿色机场建设,绿色机场成为民航要求的“四型机场冶建设的重要内容。项目团队及主要成员入选民航科技创新团队及人才,为行业贡献了绿色研究创新平台、培养了绿色科技创新人才。同时,项目研究成果受到国际民航组织(ICAO)关注和高度肯定,希望在绿色机场领域开展合作研究,推广中国经验。民航局副局长将大兴机场绿色建设作为示范案例向全球分享。

　　(二)经济效益

　　以大兴机场为例测算经济效益。航站楼年建筑能耗费用6亿~8亿元,运行期间可实现年平均单位建筑能耗降低20%,年约节省运行费用1.2亿元以上,同时,每个航班可节省地面滑行时间1分钟,每个航班约500元,2020年大兴机场年起降架次13余万,年约节约0.7亿燃油费。共计年可节约费用1.9亿元。如将已推广应用的成都、青岛、西安、兰州、上饶等机场效益均考虑进来,本项目年可节约航站楼运行费用约4.1亿元,节约航油费7.1亿元。经济效益显著。