“十二五”以来，我国机场建设发展进入了规划建设高峰期、运行安全高压期、转型发展关键期和国际引领机遇期。《中国民航报》在“践行绿色理念建设绿色机场”文中指出，“坚持绿色低碳理念，持续推动绿色机场建设，是民航业满足经济增长需求、推进可持续发展的必然方向，也是推动民航业高质量发展和提高国际竞争力的重要举措，并已经成为全球机场发展的共同选择^[1]”。

如何在机场建设中有效贯彻节能和服务品质提升，是绿色机场建设的主要目标之一。航站楼作为机场最核心、最综合的建筑物，在功能、流程与人性化服务等方面具有显著的行业特点。为满足功能需求，航站楼往往空间高大、玻璃幕墙使用面积大、全年运行时间长、客流集中且变化大。因此，与一般的公共建筑相比，航站楼能耗需求大。此外，航站楼是旅客活动的主要空间，航站楼室内环境品质的好坏对旅客服务质量至关重要。因此，收集既有机场航站楼能耗和室内环境基础运行数据，研究分析其运行特征对于指导绿色机场尤其是绿色航站楼建筑的关键技术研究与应用具有重要意义。

国外已有学者对机场能源使用情况和室内环境水平开展了研究。欧洲学者在2012年对欧洲40个机场用能情况进行了在线调查，最终获得14个机场的用能反馈，结果表明机场航站楼能耗和其规模无线性相关性，各机场主要在供暖、供冷和照明系统上采取节能措施^[2]。希腊的29个机场航站楼能耗调研结果显示，航站楼能耗平均值为234 kWh/m²，其中，空调、采暖与照明能耗所占比例高达48%^[3]。在室内环境研究中，英国学者对伦敦和曼彻斯特机场航站楼室内环境研究发现，航站楼内夏季和冬季均存在过热的现象，并且旅客和工作人员表现出了不同的热满意反馈^[4]。希腊学者对希腊不同气候区3个机场航站楼室内环境参数进行了测试，同时收集了284位工作人员及旅客的满意度反馈，结果表明被访者对室内噪声和空气质量最为不满^[3]。

目前，针对我国机场能耗和室内环境基础运行数据的研究比较匮乏，鲜有的研究也仅是个案分析或短期测试^[5-6]，无法揭示共性规律，一定程度上限制了我国机场绿色建设相关工作的推进。

本文通过对我国不同气候区和规模的大量机场航站楼能耗情况、室内环境品质、旅客的真实感受进行调研和实测，归纳、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和特性问题。研究成果为我国绿色机场的建设和发展提供了较为翔实的数据基础、科学的技术支撑和保障。

1 我国航站楼能耗和室内环境调研实测 1.1 调研实测概况

调研测试工作于2014年7月开始实施，历时2年多，共对国内不同气候区域22个典型机场航站楼开展了函调和7个大型机场的9座航站楼进行了实地测试，内容涉及航站楼的建筑规模、功能区布局、客流量、运行能耗、设备系统及运行策略，以及建筑室内热湿环境、声环境、光环境等环境质量和旅客主观感受及满意度评价等方面。

1.2 航站楼基本信息

22个函调航站楼的基本情况为：

1) 按照所在气候区划分：严寒地区4个，寒冷地区5个，温和地区3个，夏热冬冷地区7个，夏热冬暖地区3个。

2) 按照2013年旅客吞吐量统计：客流量在1 000万以上(含1 000万)的15个，其中2 000万(含2 000万)以上的8个；1 000万以下的7个，其中500万以下的2个。因为函调在2014年7月开展，其中能耗和吞吐量要求各机场分别提供2012、2013和2014年的数据，由于各机场反馈的数据中2013年的最全面，除个别新建机场因投入运营时间晚，采用2014年的数据外，其他机场的吞吐量和能耗数据均来源于2013年的数据。

3) 按照建筑面积分布：分布区间为3~98万m²。

实地测试的7个大型机场9座航站楼为：首都国际机场T1\T2\T3(寒冷地区)、上海虹桥国际机场T2(夏热冬冷地区)、深圳宝安国际机场T3(夏热冬暖地区)、昆明长水国际机场T3(温和地区)、重庆江北国际机场T2(夏热冬冷地区)、武汉天河国际机场T2(夏热冬冷地区)、哈尔滨太平国际机场T1(严寒地区)。

1.3 调研测试方法

航站楼室内环境质量的测试参数及所用仪器如表 1所示。其中，对室内温度、湿度、黑球温度和CO₂质量分数进行了长期连续实时监测(每10 min采集一次数据)，室内照度与噪声采取现场瞬时测试。测试地点主要为各航站楼旅客集中活动的区域，包括值机厅、候机厅、行李提取厅与到达厅。

对各航站楼旅客主观评价回访采用问卷调研方式。问卷涉及了乘客对航站楼内热环境、空气品质、光环境、声环境、空间感受、便携性等的满意度评价以及关心因素和最不满意的因素排序。其中满意度评价采用的刻度标尺为“-3”—“3”，分别代表了“非常不满意”—“非常满意”，如图 1所示。

2 航站楼能耗与室内环境现状与分析

测试与调研时间从2014年8月持续到2016年5月，共获得606个室内环境布点的一年多的历史数据，约700万条环境数据记录，收集约4 500份旅客满意度调查问卷。

通过对大量数据的统计研究分析，发现了既有航站楼在用能情况、室内环境营造以及流程服务方面存在10项主要问题，具体如下。

1) 各机场航站楼运行电耗(包含航站楼自身电耗和为航站楼供冷供热所配套的能源站电耗)存在较大差异，与气候特征、航站楼规模存在一定关联性。如图 2和3所示，航站楼单位建筑面积年电耗区间为129~281 kWh/(m²·a)，均值为180 kWh/(m²·a)；单位旅客电耗0.79~3.15 kWh/人，均值为1.90 kWh/人。无论是单位建筑面积年电耗还是单位旅客电耗，夏热冬暖地区最高，严寒地区最低。各气候区均值为：严寒地区152 kWh/(m²·a)，1.68 kWh/人；寒冷地区192 kWh/(m²·a)，1.92 kWh/人；温和地区148 kWh/(m²·a)，1.90 kWh/人；夏热冬冷地区175 kWh/(m²·a)，1.93 kWh/人；夏热冬暖地区236 kWh/(m²·a)，2.04 kWh/人。对于年旅客量达到1 000万人次以上的航站楼，单位旅客电耗指标与旅客量呈现正相关。对比相同气候区相近旅客量航站楼单位平米能耗和单位旅客运行能耗，最大值约为平均值的50%甚至1倍以上，同时也显著高于同一城市的商场运行能耗水平，总体节能潜力较大。

2) 大部分航站楼未配备用能分项计量系统，不利于运行节能和精细化管理，航站楼能耗分项计量工作急需改进。航站楼用能系统包括空调系统、照明系统、电梯系统、行李传送系统、屏显系统、商铺等。然而，在本次调研机场中，有超过75%的航站楼未安装用能分项计量系统，缺乏对各项能耗的长期精确监测。

3) 空调系统和照明系统运行电耗占比最大，是节能的重点。在缺乏分项计量的情况下，对各用能设备装机功率和运行策略进行了统计分析，得到了航站楼和能源站主要用能设备的电耗情况，结果如图 4所示。空调箱、冷机、照明和商铺电耗是分项电耗中占比最高的前4位。其中：空调箱电耗高，主要集中在34.9~58.4 kWh/(m²·a)；冷机电耗(不考虑吸收机)位居第二，为20.8~49.6 kWh/(m²·a)；照明电耗位居第三，为23.4~30.7 kWh/(m²·a)；商铺电耗位居第四，为11.3~25.2 kWh/(m²·a)。若依据各用能设施单位建筑面积年电耗平均值进行电耗占比统计，可以得到：(1)在航站楼各用能设施中，空调电耗占比61%，照明电耗占比17%，如图 5所示；(2)在夏季空调系统中，冷机和空调箱电耗所占比例最高，二者之和约占空调系统电耗的77%，输配系统(冷冻泵、冷却泵、冷却塔)的电耗占冷站(冷机和输配系统)电耗的35%，如图 6所示。

对于航站楼空调系统，主要有以下特点：(1)大部分航站楼冷源采用离心式冷水机组，有2个航站楼采用了溴化锂制冷机组。此外有3个航站楼采用了蓄冷技术(其中2个航站楼采用了冰蓄冷技术，1个航站楼采用了水蓄冷系统)。热源方面以燃气锅炉为主，部分采用燃油锅炉、燃煤锅炉以及市政热源；(2)夏季空调冷冻水系统普遍采用多级泵(二级甚至三级)直供的方式，最后一级水泵设置在航站楼内；(3)航站楼公共区域主要为全空气系统，风口形式多为喷口送风，部分航站楼设吊顶散流器送风。办公区则多采用风机盘管加新风系统。

4) 从能源中心到航站楼内的输送距离长，输送能耗大。机场能源中心与航站楼之间的平均直线距离约为500 m，长的达到1 000 m以上。由于输送路径较远，大多数机场都采用二级或三级泵供冷，且大部分机场采用的是5℃设计温差，导致冷水输送能耗较大^[7]。

5) 空调系统设计与室内冷热需求不匹配，存在末端容量不足、源测容量过大的情况。空调箱与冷却塔最热月使用率基本在70%以上，个别机场航站楼使用率已达到100%。与之相对的是，供冷能源动力中心的冷机、冷冻泵和冷却泵最热月使用率总体偏低，调研均值分别为52.3%、33.5%和45.5%。末端容量不足可能导致室内热环境无法达标，影响旅客热舒适性，冷源设备容量选型偏大，造成了不必要的投资，同时长时间处于低负荷运行状态，会降低设备能效。

6) 太阳辐射对室内环境控制造成较大影响，尤其是夏季室内太阳辐射直射区域热舒适状况有待改善，部分区域热环境设计指标和运行调控策略有待优化。我国航站楼夏季室内温湿度主要按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736—2012^[8]规定的Ⅰ级舒适度等级进行设计，集中在24~26℃、50%~65%，冬季按照规范Ⅱ级舒适度等级进行设计，主要集中在20℃、30%~40%。实测发现，在夏季各气候区航站楼室内空气温湿度有50%以上时段未达到设计的Ⅰ级舒适度等级(24 ~ 26℃, 40% ~60%)标准，即达标率不足50%。各气候区航站楼夏季温湿度达标时段占比分别为：严寒地区26%，寒冷地区28%，夏热冬冷地区13%，夏热冬暖地区13%，温和地区48%。同时发现，在室内温湿度特征上，航站楼个体之间的差异相比气候区差异更为显著。例如，对于夏热冬冷地区，各航站楼温湿度达标率时段占比在10%~69%，十分悬殊。进一步分析得到，不达标时段主要是室内温度或湿度偏高，但也有2个航站楼偏冷时段占比达到10%以上，其中1个位于温和地区，1个位于夏热冬冷地区。室内温度偏高的位置主要发生在大面积玻璃幕墙对应的室内西南侧区域，并且实测发现太阳直射区域平均辐射温度比空气温度高3~5℃，个别航站楼极端情况可达到10℃以上^[9-10]，旅客也反映出偏热的抱怨。可能原因是航站楼大玻璃幕墙结构特点，夏季室内的太阳辐射的热量大，导致空调冷负荷剧烈增加，空调末端难以及时处理，从而室温升高，也可能是末端供应不足。在冬季，各航站楼室内空气温湿度基本能够达到设计的舒适度等级Ⅱ级以上标准(温度18~24℃，相对湿度≤60%)。各气候区航站楼冬季温湿度达标时段占比为：严寒地区为82%，寒冷地区为75%，夏热冬冷地区为90%，夏热冬暖地区为81%，温和地区为84%。并且，除了温和地区外，其他气候区航站楼室内温湿度不达标主要是存在过热现象。尤其，严寒和寒冷地区室内温度高于24℃的时段占比分别可达到18%和24%，过热供给较为显著，节能运行优化潜力大。此外，受到渗风影响，部分航站楼还存在偏冷现象，其中以温和地区表现最为明显，该地区航站楼偏冷时段(室内温度低于18℃)占比时数可达到11%。而对于夏热冬冷地区，偏冷时段和偏热时段占比时数相当，约为5%。

此外发现，旅客长期停留区域(例如候机区)存在夏季过热、冬季过冷，而旅客短期停留区域(例如到达、行李和迎客区域)却往往出现夏季过冷、冬季过热的现象，存在运行优化空间。

虽然室内热环境达标率不高，但总体而言，相比于其他物理环境，旅客对热环境的满意度最高。

7) 航站楼天然采光较好，夜间照明存在节能优化空间。大玻璃幕墙结构航站楼日间大部分区域天然采光照度值可达到300~500 lx，显著高于《建筑采光设计标准》GB50033—2013^[11]要求。夜间公共区照度远低于《建筑照明设计标准》GB 50034—2013^[12]要求的200 lx，但因按夜间行走标识进行照度设计，便捷性较好，反而极少旅客抱怨^[13]。

8) 由于航站楼频繁开启大门，无组织渗风问题较为突出，影响冬夏季节航站楼室内热舒适，也不利于节能。渗风主要发生在到达厅、出发厅及廊桥区域，导致这些区域冬季室温偏低，个别航站楼登机口冬季室温甚至低于14℃。此外发现，不少航站楼在新风机组不开的条件下，室内公共区域CO₂浓度也基本能低于国家标准《室内空气质量标准》GB/T18883—2002^[14]规定的限值(1 000×10^-6)，平均值约为600×10^-6[9-10]。个别气密性强的航站楼候机厅冬季CO₂质量分数平均值可达到1 500×10^-6以上。

9) 由于旅客频繁流动、交谈、播音广播等原因，并且受航站楼高大空间影响，实测发现各航站楼室内噪声强度都处于较高的水平，平均值在55~70 dB，去除广播时段最低值也高于60 dB。相比于其他物理环境，旅客对声环境的满意度最低，并且在旅客最不满意的因素回访中，得到对声环境表示不满的旅客占比最大。通过进一步分析发现，旅客抱怨的噪声来源主要是室内交谈声和不舒适回声，飞机噪声影响较小^[13]。

10) 航站楼服务便捷性体系建设还需提升，而建筑规模满足基本需求即可，不必投入过大的资源。对于机场服务方面，旅客表示最不满意的因素排序为：登机距离>公用设施便捷性>行李安全便捷性>登机指示>购物便捷性>空间感受>候机大楼美观性。从旅客关心的服务来看，旅客关心的因素排序为：公用设施便捷性>登机指示>登机距离>行李运送安全便捷性>空间感受>机场购物便捷性>候机大楼美观性。这说明航站楼作为交通枢纽，为旅客提供便捷的出港离港流程服务最为重要。然而，对于空间感受，比如建筑规模，只需满足功能需求即可，不必投入过大的资源。例如有的航站楼为了显示出地标性，建筑设计得非常高大，室内净高的增加不仅会造成能耗增加，同时也会给室内环境控制造成一定的难度，并且规模的增大还可能带来登机距离的增加，给旅客带来不便。

3 主要启示与优化建议

针对调研实测发现的问题，为促进航站楼运行节能和提升室内环境品质及旅客满意度，体现绿色环保理念，本文提出了11条技术和管理优化建议：

1) 将能耗数据作为机场年度报告的必须内容，形成用能检查与节能绩效考核的长效机制。对客流年吞吐量达1 000万以上的机场，制定航站楼能耗控制指标红线，鼓励开展节能试点工作。

2) 应落实完善各机场用能分项计量系统，明确航站楼的供暖空调、行李输送、室内照明、电梯和租户能耗等需独立计量，并加快建立完善机场用能监测分析平台。

3) 重视空调系统和照明系统的节能设计，应充分利用自然通风和天然采光，合理采用建筑围护结构保温隔热和遮阳措施，结合采用高效空调和照明设备。

4) 能源中心尽量靠近负荷中心布置。并且，采用大温差、小流量的冷冻水直供系统，以及水泵、风机的变频控制，减少输配能耗。条件适宜时结合采用水蓄冷系统。

5) 在航站楼以大玻璃幕墙结构较为普遍形式的情况下，空调系统设计应适量控制冷站容量，适当加大末端容量。

6) 严格控制航站楼玻璃幕墙和透明天窗比例，重视天窗和西、南透光区域的遮阳设计和空调供冷末端系统设计，推广辐射空调末端方式，改善航站楼夏季太阳辐射区旅客室内舒适性。

7) 修编适应于航站楼室内热环境和人工照度环境的设计标准，依据旅客流程特点和真实需求，给出不同功能区域合理的设计指标要求。

8) 重视航站楼无组织渗风问题，以CO₂质量分数为监控指标，优化新风系统运行节能、合理控制无组织渗风，实现运行节能且改善室内舒适度；严寒和寒冷地区航站楼出入口应合理设置错开门或加装风幕，以减少渗风影响。

9) 重视航站楼内声混响控制，建议开展专项声学优化设计，保证广播清晰度。

10) 重视航站楼流程和公用设施便捷性的设计，提升便捷服务水平。落实中央城市工作会议精神和新时期建筑方针，以《绿色航站楼标准》(MH/T 5033—2017)^[15]为依据，强化对航站楼建筑规模和高度的控制。

11) 推广航站楼室内环境实时在线监测与预警反馈系统，并逐步建立航站楼能耗、环境品质和旅客满意度的运行管理大数据系统，为航站楼绿色运行管理提供智能化信息平台。

相关研究成果已通过民航局信息通告^[16]发布，并形成了航站楼用能和室内环境数据库，为我国绿色机场的建设和运营提供了科学的技术支撑和指导。一些技术和管理优化建议也已在国内新机场的建设和既有机场的管理运营中得到了应用。

4 研究成果时效性分析

近年来，新建和既有航站楼的节能和室内环境提升主要体现在室内自然通风的改善、降低太阳辐射的影响，空调、照明系统和设备的节能优化等，技术应用强调“被动式优先，主动式优化，并且重视智能化管理系统的使用”。

例如，在北京大兴国际机场航站楼节能和室内环境优化设计中，应用的技术包括：1)采用了大量的模拟分析，进行了建筑被动式优化设计，实现了较好的天然采光、自然通风；2)通过遮阳隔热设计，以及在局部高密度太阳辐射区域和渗风区域采用辐射空调和供暖末端，提高了室内热舒适性；3)通过将冷站就近设置于停车楼内、9℃大温差供水的冰蓄冷系统以及风机变频技术等应用，从而降低空调系统能耗，并且结合高性能冷热源、排风热回收机组等节能设计，进一步提高暖通空调系统节能率^[17]；4)严格控制室内照明功率密度，大量应用LED灯具，减少照明能耗；5)配置了分项计量和能源管理系统以及室内环境监测系统，为运行阶段节能管理和室内环境保障提供了较好的基础和条件。

在上海虹桥机场T1航站楼改造中，将天窗改造为通风塔、利用高大空间区域的高差开设高侧窗，改善了室内自然通风效果。在航站楼西南侧透明立面设置外遮阳、在登机桥位置设置不同倾角的竖向遮阳百叶以及在天窗处设置了遮阳铝板，有效降低了夏季太阳辐射量。并且，在空调系统改造中采用了水蓄冷技术。通过实测发现，与改造前(2013年同期)相比，改造后航站楼单位面积电耗强度下降12.8%^[18]。

此外，渗透风的影响及作用规律在近年来的航站楼空调系统设计和室内环境改善中也被作为重点研究内容之一^[19]。

由此可见，本文研究成果在现阶段航站楼节能和室内环境品质提升的实践及研究趋势中具有较好的体现，一定程度上反映了本文研究成果的时效性。

5 总结与展望

针对我国民用机场航站楼能耗和室内环境等方面的绿色性能基础数据缺失的问题，本文在我国不同气候区和规模的大量机场航站楼开展了运行电耗和运行策略的调研，建筑室内热湿环境、声环境、光环境等环境服务品质的实测，以及旅客真实感受和满意度评价的回访，积累了大规模的能源、环境和旅客主观评价的基础数据。基于对这些数据的统计分析，发现了我国航站楼在节能和室内环境及服务提升建设上还存在较大优化空间，归纳总结了10项关键问题，并提出了11条针对性的技术和管理建议。其成果在新机场航站楼的建设和既有机场改造中得到了应用与实践。同时，笔者希望研究发现的问题和关联建议能够在更多的绿色机场航站楼设计和运行中进行指导和应用。此外，随着气候变化、年旅客吞吐量增长、以及节能和室内环境提升设施改造建设或运行管理优化，航站楼用能和室内环境特征将会发生变化。因此，笔者希望相关管理部门继续重视机场绿色性能基础数据研究工作，加快开发建立绿色机场性能数据的监测系统，持续收集、积累基础数据和推进数据库建设，以期完善绿色机场节能和环境品质提升体系建设，为我国绿色机场的建设和发展提供更为坚实的数据基础、科学的技术支撑和保障，更好地助力绿色机场的健康发展。

致谢

本研究工作得到了中国民用航空局机场司、北京新机场建设指挥部、北京中企卓创科技发展有限公司、各调研测试机场的大力支持，在此一并致谢。