民航机场节能减排实施途径

民航机场节能减排实施途径

1机场实施节能减排意义

目前，我国已经成为继美国之后的世界第二石油和电力消费大国，随着经济的快速发展，中国主要能源和初级品的供求格局发生了较大变化，资源对经济发展的制约作用开始显现，且差距呈越来越大之势。“电荒”、“水荒”、“煤荒”、“油荒”等现象相继出现，如何摆脱能源困扰已成为政府、企业和个人共同的关注热点。

机场行业在我国以超常规的发展轨迹实现了高速增长，具有极大的经济辐射效应和产业乘数效应，特别是第三产业作用和地位日益上升的几天，机场业的地位和作用也随之提升，节能减排工作已成为机场业贯彻国家战略方针、降低运输成本、增加市场竞争力、提高经济效益的一项重要工作。同时，由于机场的窗口和涉外属性，在机场提倡节能减排、绿色环保等理念有助于改善和强化行业整体乃至区域综合形象，而且对交通行业和全社会的可持续发展意义深远。

2机场节能减排分析

2.1机场的能耗分析

机场的能耗品种分为电能、天然气、燃煤和燃油等。机场作为旅客服务的节点，其用于跑道灯光、航站楼照明、暖通空调以及各种运行设备的能耗是惊人的，其中主要就是对电能的消耗。从机场各分区能耗来看，在飞行区、航站区、工作区、生活区四区的能耗差别很大。航站区因其聚集大量旅客，进行各种活动，运行各种设备，成为机场耗能的中心。其他三区相对于航站区能耗比重较低。航站区能耗中中央空调、照明占据主要地位，另外还有很多传送设备、室内空调、弱电设备等。航站区消耗的能源主要是电能，其次是天然气、燃煤和燃油。

2.2机场的减排分析

机场的排放问题主要包括噪声、废弃物和污水等。其中最受关注的是噪声排放。机场噪声是不可避免的，它是飞机运行必然的副产品，是一个世界性的难题。机场噪声控制是综合性的，不仅包含隔声降噪技术，还关系到机场建设、城市规划、经济条件等多方面因素，需要多方共同参与、协调工作，联合解决。

废弃物包括航空垃圾、生活垃圾、污油和污泥等，是机场运行中一个重要的污染源。在这些废弃物中，有部分是可以充分回收再利用的，不能回收的基本上都通过焚烧进行无害化处理。机场污水主要来源于生活污水、生产废水及初期雨污水等。这些污水经过一系列的处理达标后进行排放，也可用于厂区内的绿化，不会对周围的水环境产生影响。

3机场节能减排途径

3.1机场的节能

机场的节能途径有很多，包括合理的节能设计，充分利用新能源，提高围护结构的保温隔热性能，积极应用新技术、新材料和新设备，并逐步优化能源管理等，概括下来主要就是被动式节能设计和主动式节能方法的应用。被动式节能是指建筑物本身通过各种自然的方式来收集和储存能量，建造物与其周围的环境之间形成自循环的系统，不需要耗能的机械设备支持而能充分利用自然资源，达到节约传统能源的效果。被动式节能设计主要应用在新建和改扩建的机场，在机场规划设计之初就要根据机场当地的气象条件，机场的建筑概况等导入自然通风利用和自然采光应用等被动式节能设计。主动式节能是指利用各种机电设备组成主动系统（自身需要耗能）来收集、转化和储存能量，以充分利用太阳能、风能、水能、生物能等再生能源，同时提高传统能源的使用效率。主动性节能不同于被动式节能，在使用过程中不仅需要消耗能源，而且对设备和技术的要求较高。另外，实施主动性节能需要的一次性投资较大，这就要求在进行主动性节能项目投资中，国家要在政策上给予保障，在资金上给予支持。

3.1.1机场被动式节能

3.1.1.1自然通风利用

自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。而这一过程有两点至关重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气（新风），有利于人的生理和心里健康。

3.1.1.2自然采光与遮阳的应用

机场能耗中，照明的能耗占有较高的比例，因此通过建筑设计挖掘建筑利用自然光照明的可能性是节能的有效途径。自然采光即通过建筑设计的手段，把自然光引入室内空间。其在机场航站楼的应用就是利用航站楼的形态将自然光线引导至航站楼内，同时避免眩光的形成以及太阳光的直射。自然采光方式的选择要根据航站楼的结构设置，一般包括天窗、侧窗、导光管法和平面镜反射等。

由于四季气候的更替，航站楼内的自然采光与遮阳也应交替使用，对夏季炎热地区的机场航站楼遮阳也很重要，遮阳方式分为外遮阳、内遮阳和可控遮阳等。目前采用较多的是可控遮阳，在夏季使用遮阳，春、秋、冬季打开遮阳，既可以解决夏季遮阳，春、秋、冬季采光的问题，又可以节约用电。

3.1.2机场主动式节能

对于机场来说，主动式节能方法也多种多样，涵盖了机场能耗的各个方面，但仍然以空调、照明等主要能耗节能为主。如空调系统的水蓄冷和冰蓄冷、废热回收、雨水回用等都属于主动式节能方法。

3.1.2.1楼宇自控系统的应用

机场内拥有规模庞大的空调系统、照明系统，以及众多功能各异且相对独立的子系统，将这些设备设施及其子系统全部集成在楼宇自控系统的管理平台上，通过软件，系统地管理相互关联的设备，发挥设备整体的优势和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间（但并不影响设备的工效），从而可延长设备的使用寿命，降低能源消耗，减低维护人员的劳动强度和工作数量。最终，降低了设备的运行成本。例如，机场楼宇自控系统对其主要监控设备——空调系统和照明系统的控制方式是通过调节空调机组的媒介水的流量以控制空调机组的送风湿度，从而达到控制公共区域的现场温度；利用现场光照度阈值比对设定值来控制照明系统的开关。

3.1.2.2空调系统节能

由于空调系统的工作性质，在空调系统的设计及设备选型中均以最大负荷作为设计工况，而实际运行中的空调负荷则随多种因素而变化，最小时甚至还不到设计负荷的十分之一，存在很大的能源浪费现象。因此，空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键。针对机场航站楼的功能特性和建筑特性可以从以下几个方面进行空调节能。

1）合理选择冷热源

空调能耗一般包括三部分：空调冷热源，空调机组及末端设备，水或空气输送系统。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的主要内容。根据国家的能源政策，鼓励采用电制冷机组，限制采用燃煤锅炉的产品。同时，积极发展太阳能空调与燃气空调（直燃机），合理利用其他热源。

太阳能空调：建立在太阳能热水器应用基础上的太阳能空调，可充分利用夏天的太阳能，具有很好的经济性。利用太阳能供冷与供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护更有重要意义。

燃气空调：燃气空调具有削减夏季电力高峰，填补夏季燃气低估的益处。

土壤热源的有效利用：土壤温度相对稳定，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度，从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。

2）冰蓄冷和冷水蓄冷

冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间，从而节约运行费用。对于传统的冰蓄能系统，主机所耗的总能量变化不大，可节约运行费用但不节能；如采用再冷式冰蓄能系统因采用了新型的冰剥离法，而减少了剥离能耗，即可节约运行费用又可节能。

3）合适的空调送风方式、置换通风、变风量系统

因为航站楼空间大，高度高，要在送风的同时满足温度、湿度的稳定性和舒适性，宜采用置换通风的方法，就是把新鲜的冷空气由房间的底部以极低的速度送入，因其密度大既而慢慢扩散，当遇到热源时便被加热，以自然对流的形式向上慢慢升起，最后带走余热和污染物。

当需要使室内余热值发生变化而又要使室内温度保持不变时，最好采用变风量的方法。即将送风温度值固定，而改变进风量。变风量空调控制系统可以根据各个房间的温度要求的不同进行独立温度控制。同时，采用变风量系统也可以解决一天中各朝向房间的最大负荷不在同一时刻的问题，从而减少系统的总送风量。这样即可减小空调设备的容量，又可节省设备投资，同时降低了系统的运行能耗。

4）利用能量回收系统节能

在室内外温差较大的情况下，可在系统中增设热回收系统，可得到较为明显的节能效果。

5）热电冷联产系统

热电冷联产是同时生产电能（或机械能）、热能和冷媒水的一种联合生产方式，由热电联产发展而来，是热电联产技术与制冷技术（吸收式或压缩式）的结合。这是一项较适合我国国情的、利国利民的系统工程，但在我国尚处于研究和建设的初步阶段，还有许多相关的政策和技术问题有待深入研究。

6）通过控制设备进行调节控制

随着用能计量收费体制的改革，室内空调系统装配温控阀后整个空调系统如何配备控制设备是非常重要的。每一个有效节能的空调系统都应配置相应的调节控制设备，如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等。在控制模式上需要根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活处理。

7）空调的操作管理

一是根据每天的天气和不同时间不同温度的特点，使中央空调适当地采取间歇式工作，最大限度地利用余热，也尽可能地缩短运行时间；二是做好对航班及楼内温度的实时监控，使之准确地反应楼内的实际感受，在不降低旅客舒适度的前提下调高空调的调控温度；三是加强设备维护保养，保持设备良好的性能，充分发挥空调的最佳效果，有利于减少能耗；四是按区域进行控制。

3.1.2.3照明节能

机场照明节能是一种直观的节电方式。目前，一般照明的节能方案都能节约20%~30%，所以在机场照明问题上节能潜力巨大。机场照明包括航站楼照明、站坪照明和场道助航灯光系统。其中航站楼的照明又可分为三类：办公室照明、公共区域照明和泛光照明。办公室照明指通常房间内的照明，这部分照明是楼宇自控系统无法涉及的。公共区域照明是指走廊、过道、部分室外长廊等区域的照明。泛光照明是指为了建筑物的美观，在晚间照射建筑物的屋顶和外观，使建筑在晚间呈现色彩斑斓的美感。

1）合理设置照明效果

航站楼照明宜采用主要照明和辅助照明结合的方式，使照明效果具有更大的灵活性，并且可以节省能耗和运行费用。利用在航站楼内部，不同区域所进行相关活动所需照度的区别，控制灯具的照射方向或者改变光强以达到满足照明需要的目的。

2）选择高效的节能灯具

以紧凑型节能荧光灯为主，紧凑型节能灯发光材料采用荧光粉，结构紧凑，高效节能，美观实用，安全舒适，与振流器配套使用后，可直接与白炽灯互换，是一种新型节能光源，是国家绿色照明工程重点推广产品。可广泛用于航站楼内的餐厅、走廊等场所。安装了电子振流器的灯具不仅节能，还能使光线柔和，在交通量低的时候还可以利用振流器及附属电子元件的作用，降低光通量，既可避免眩光，又可降低能耗。

近年来，LED节能灯越来越受到人们的广泛关注。LED是半导体照明的简称，它是以半导体芯片为材料的固态光源，依靠电子空穴复合发光，将电能转换成光能的效率高达80%以上。LED能耗仅为白炽灯的10%，荧光灯的50%；采用固体封装，寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍；不使用玻璃真空封装，不产生毒气和汞污染。LED灯光系统在机场照明中有着广泛的应用前景，不仅可以应用在航站楼照明节能，还可以应用在机场助航灯光系统和站坪灯光系统中。

3）加强航站楼灯具的维护和管理

航站楼灯具的维护和管理可以结合楼宇自动控制，分区控制开灯的数量，对某些区域的灯进行合理的自停启控制。也可以在保障机场正常运行的前提下，分析机场业务流量和时间的关系，合理控制开关灯的时间。

3.1.2.4新能源的利用

使用新科技和新技术可以利用多种可再生能源，如美国洛杉机国际机场利用机场每天丢弃的大量食品垃圾发电，每天把从机场餐厅和各航班上收集来的食品垃圾运送到垃圾处理厂，这些垃圾被碾成细小颗粒后装入一个闷罐，加入水进

行发酵，然后与其他经过处理的垃圾混合在一起经高温蒸发处理，所产生的甲烷和一氧化碳通过管子被输送到发电厂作为燃料。

太阳能是利用最多的也是最有效的新能源。我国具有较丰富的太阳能资源，年太阳能辐射时数超过2200小时的地区占国土的2/3，故充分开发利用太阳能是机场节能减排的有效措施。

在机场中，太阳能的从热利用主要是采光和集热蓄热方面。从热利用的关键是根据所在地太阳辐射时间和长度，合理设计太阳能的集热面积。另外，太阳能热水系统由于成本低、效益高、经济环保等优点，故在机场中有着广泛的应用前景。

太阳能利用的另外一项技术就是太阳能光电技术，目前已经在某些方面应用于机场，如光伏发电、新型太阳能机场灯，机场光电玻璃幕墙等。太阳能光电技术涉及的成本较高，适用范围也有限制。随着技术的发展，会有更多的机场利用这种清洁环保的新能源。

3.1.3机场的节能管理

在机场规划之初就导入节能设计，并拥有一流的节能技术和设备，还不能真正保障机场节能工作的成功进行。只有科学的管理工作，才是先进节能技术使用的保障，也是节能型机场规划的有机延续。机场管理层在节约能源上的主要工作是深入了解机场能源消耗的情况，能源的比例和种类，能源的使用效率，并在此基础上制定全方位的机场能源管理计划，调动各部门挖潜节能的动力和积极性，才能确保能源计划的实施和计划目标的实现。

按照机场节能管理工作的性质可以将其分为使用管理和维护管理两种。使用管理是对机场经营活动中的能源使用情况进行合理的制约和引导，保证能源的有序、经济、健康的供应。如对于机场照明（包括助航灯光系统）可根据情况进行时间控制、数量控制和亮度控制等措施减少照明的能耗；空调的温度要严格按照国家要求设置；适当控制锅炉压力。

维护管理主要是对机场设备进行定期的保养和维护，是降低机场能耗行之有

效的途径。如锅炉的除垢、空调机组的清洗、电机的保养以及水、暖气、蒸气管道的检漏等。

3.1.4机场的节能监测

节能监测是通过仪器仪表和设备测试、能质检验等技术手段对用能单位的能源利用状况进行定量分析，依据国家有关能源法规和技术标准对用能单位的能源利用状况作出评价，帮助企业掌握和了解设备的耗能情况，针对设备存在的能源浪费问题，查找原因，有的放矢地对设备进行节能改造。因此，企业的节能工作只有与节能监测工作联系在一起，才能收到事半功倍的效果。

机场节能监测的功能目标主要有：

1）能源统计：进行能源消耗量统计、能源消耗成本统计、能源平衡统计和能源指标完成情况统计；

2）能源分析：采用图形、图表等方式进行能源消耗量、能源指标完成情况、能源成本等分析，为能源管理提供决策依据；

3）节能管理：实现能源指标计划管理、定额指标及节能奖励管理等。

3.2机场的减排

3.2.1机场噪声

噪声污染已成为与空气污染和饮水污染并列的三大公害之一。机场噪声来源主要有飞机发动机运行噪声和飞机在空中飞行时机身与气流摩擦产生的噪声。

3.2.1.1限制和减少机场噪声的措施

机场噪声是一个复杂的问题，只有采取综合降噪手段才能予以解决。

第一，要降低飞机的噪音，鼓励和生产低噪音的飞机。对一些仍在使用的、噪声大的老旧飞机，可以对其发动机采取消音措施。一般来说，经过消音处理后，这类飞机着陆时噪声降低10~15EPNdB，起飞时降低3 EPNdB。但是对一架飞机进行消音处理需要花费数十万美圆。

第二，根据噪声影响大小随着距离增加而衰减的规律，增大飞机噪声源与人之间的距离，可以有效地降低飞机噪声影响。增加距离有两个方法：一是移开噪声源，二是远离噪声源。“移开噪声源”通常从两方面着手：一是机场选址及其布局，二是消音飞行程序。“远离噪声源”主要是靠土地使用的有效规划和管理，避免在噪声地带有居民住宅、学校和医院等。

第三，采取隔音措施。对于位于机场噪声干扰区内的居民住宅、学校、医院等噪声敏感建筑可以考虑增加建筑维护结构的隔音量。利用隔声墙体、隔音窗等综合解决建筑隔声问题。还可以充分利用建筑的隔音结构设计，把对噪声最敏感的房间放在受噪声影响最小的部位。

3.2.1.2机场噪声监测

机场的噪音监测主要是利用电脑辅助的飞机噪音及航迹监测系统，监测飞机航道附近地区的噪音。该系统主要由噪音监测站、控制中心、相关软件三部分组成，辅以“地理信息系统”和“飞机雷达轨迹追踪系统”。

1）监测站点的选择

噪音自动监测站设置的数量并没有统一的规定，主要视机场的运营情况与飞机的起降架次，噪音影响范围与机场周边地区建筑物和人口密度程度，以及设置单位的财力等情况而定。站点的选择可依据美国联邦飞行规则（FAA PART 150）和国际民航组织（ICAO ANNEX 16 Volume 1）等相关规定按如下原则确定：

1）跑道两端、航道下、试车区附近等及其他敏感地点；

2）航空噪音最大音量与背景噪音相差10分贝以上的地点；

3）平均风速不超过每秒5米；

4）监测点3.5米范围内无遮蔽物及反射物；

5）设站地点附近无电力供应及通讯等问题；

6）设站地点如容易成为雷击目标，应作好系统的接地。

2）等噪音线的绘制

根据等噪音线可了解机场周边地区受噪音干扰的程度，以美国联邦航空局提出的整合噪音模式（INM），将机场跑道坐标、气温、飞机型号、起降操作参数、每条航线的空间定义及各时段运行架次等资料输入，并依据各监测站点的记录加以修正得到等噪音线。等噪音线的准确性是十分重要且关键的。目前等噪音线的修正方式主要有两种：第一种方式是加入飞行动态资料（包括飞行时间、飞机机型、航线、跑道等）修正INM中的各项飞行参数；第二种方式是设置雷达轨迹追踪系统，此系统可以辅助修正INM的飞行参数。

3.2.2机场固体和液体废弃物的处理

3.2.2.1处理原则与方法

机场废弃物的处理主要是本着无害化、腐败性有机物的稳定化、最终处理减量化、资源化、能源化和工厂化的原则进行。处理方法主要是分检、回收、填埋、焚烧。对塑料制品、易拉罐、纸张等消毒处理后回收。

3.2.2.2固体废弃物的处理流程

机场固体废弃物常规处理流程：

3.2.2.3液体废弃物的处理流程

液体废弃物的常规处理流程：

3.2.2.4垃圾焚烧发电

垃圾的焚烧发电是利用焚烧炉对垃圾中可燃物质进行焚烧处理，通过高温焚烧后消除垃圾中大量的有害物质，达到无害化、减量化的目的，同时利用回收到的热能进行供热、供电，达到资源化。

垃圾焚烧发电工艺流程如下：

垃圾焚烧发电系统的关键环节是焚烧炉和烟气处理，随着垃圾焚烧处理技术的不断完善，垃圾发电的效率和环保性逐步提高。垃圾焚烧发电产生的电能除部分自用外，其余可并入电网为企业创造经济效益。

3.2.3中水回用

缺水已成为一个全球面临的紧迫性问题。我国是世界上最缺水的国家之一，水资源已成为我国最严重的资源问题之一。对于这一缺水现状，节水是缓解这一问题直接而有效的办法，中水回用就是其中一条有效的途径。

所谓中水，是将生产和生活中的优质杂排水（不含粪便和厨房排水）、生活污水、工业废水和雨水等城市污水，在污水厂中经过处理，使污水水质达到河湖排放标准，然后将水送到深度处理厂，经过混凝、沉淀、过滤、消毒等工艺过程或利用膜技术深度处理，从而可做为非饮用水的称为中水。

机场在运营过程中会产生大量的生活污水、生产废水和雨水等，同时，又需要大量的工业用水、绿化用水和环卫用水，其中部分需要对水质的要求不高，若使用中水不仅在水质上完全符合用水标准，而且将节约大量的新鲜水源，有着极大的发展前景。

中水处理目前已比较完善和成熟，常用的处理方法有以下几种：

1）生物处理法：利用微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物的处理方法，

包括好氧生物处理和厌氧生物处理。中水处理多采用好氧生物处理技术，包括活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等处理技术。

2）膜处理技术：污水经过粗滤后，再经过膜过滤分离。其特点是装置紧凑，容易操作，受负荷变动的影响小。

3）物理化学法：以混凝沉淀（汽浮）技术及洗性炭吸附相组合为基本方式。与传统二级处理相比，提高了水质。

4）生物与物化法相结合的组合工艺：包括活性污泥法与膜法分离的组合工艺以及生物接触氧化与流动床过滤的组合工艺。

中水回用在设计中应尽可能采用自动控制运行方式，处理构筑物与设备的布时监测，并记录在案。

样管及流量计量装置，工作人员应根据操作规程的要求为中水水质、水量进行定置合理、紧凑，为工作人员操作管理提供方便。处理设施的进、出管处应设置取