湿热地区超大型航站楼围护结构被动节能技术体系研究——以广州白云国际机场T2 航站楼为例

倪俍 陈哲超 宋文馨

1 研究背景

我国湿热地区地处东亚季风气候区南部，具有热带、亚热带季风海洋性气候特征，高温多雨，夏长冬短，全年室内外温差小，太阳辐射总量大，日照时间长。基于此，建筑遮阳、通风、隔热、防雨、防潮成为当地建筑应考虑的重点[1]。

随着我国民用航空业的快速发展，机场运营规模不断提升，“十三五”时期，规划建设湿热地区航站楼规模超100万m2[2]，“十四五”时期重点打造的湿热地区航站楼建筑规模超200万m2。与一般公共建筑相比，机场航站楼室内环境控制难度大、能源与材料消耗高[3]、旅客体验要求高。我国不同气候区航站楼能耗特征如表1所示。

2 超大型航站楼围护结构被动节能技术体系

超大型航站楼具有空间高大、金属屋面比例大、玻璃幕墙占比大、运行时间长、客流集中且变化大等特征，增加了围护结构被动节能设计难度（见图1）。当前，我国多数现代大型交通建筑均采用轻质+透明围护结构体系，适应气候区的相关节能标准缺失，制约了湿热地区超大型航站楼围护结构被动节能水平的提升。

1 超大型航站楼特征

针对湿热地区航站楼节能设计难题，广州白云国际机场T2航站楼在设计过程中首次采用超大型航站楼节能指标体系，提出屋面、幕墙关键热工参数适宜取值范围，系统化应用气候适应的围护结构被动节能技术。

2.1 围护结构体系

在围护结构设计中应优先考虑幕墙与屋面隔热性能及幕墙与天窗遮阳效果。将广州白云国际机场T2航站楼与GB 50189-2015《公共建筑节能设计标准》中参照建筑[4]进行对比，提炼湿热地区超大型航站楼建筑围护结构节能关键技术指标，结合其他参数构建航站楼围护结构技术体系，以减少进入室内的热量，降低空调能耗，有效提升旅客舒适度（见表2）。

表2 湿热地区超大型航站楼建筑围护结构技术体系推荐

2.2 屋面结构体系

广州白云国际机场T2航站楼金属屋面总面积约26万m2，采用直立锁边铝镁锰金属屋面板系统，保温层错缝铺设2层50mm厚玻璃丝棉，支撑岩棉板为35mm厚并下带加筋铝箔贴面[5]，以确保屋面节能效果，以及适应台风、暴雨等气候条件（见图2）。

2 广州白云国际机场T2航站楼屋面构造

2.3 天窗构造

针对采光难题，结合T2航站楼空间尺度及平面功能对典型功能空间进行自然采光专项设计，航站楼出发大厅、安检大厅屋面均匀设置采光天窗，指廊屋面中央区域设置长大带形天窗，办票大厅设计“长大带形天窗+渐变旋转式吊顶”自然采光系统，解决了长、大、高空间采光及防眩光问题，有效增加航站楼全年可利用自然采光小时数。

2.4 幕墙构造

T2航站楼采用“绝热型材配置高透绝热玻璃+活动机翼型百叶遮阳系统”，具体构造做法为铝合金（断热型）+双银Low-E中空玻璃，其中幕墙整体传热系数为2.7、玻璃遮阳系数为0.32。采用横明竖隐的玻璃幕墙系统，横向铝合金横梁为抗风构件，铝合金横梁与水平遮阳板采用挤压铝型材。西侧玻璃幕墙同时采用活动机翼型铝合金穿孔百叶遮阳系统，幕墙整体遮阳系数达0.28。百叶选用微孔板以实现遮阳及透影效果。

2.5 光伏发电

研发并应用光伏一体化技术，提升了航站楼可再生能源利用率。根据超大型航站楼屋面设计特点，利用湿热地区气象数据，通过模拟计算确定屋面可安装光伏系统容量及位置，结合金属屋面构造节点形成“光伏建筑一体化”安装方案（见图3）。T2航站楼将光伏系统安装于标高为31.2m的安检大厅及北指廊顶部钢结构金属屋面，装机总容量为2.2MW，年CO2减排量为2043.12t，可再生能源占比约1.62%。

3 广州白云国际机场T2航站楼金属屋面光伏建筑一体化技术3a屋面光伏系统实景3b屋面光伏系统分布3c屋面光伏构造

3 围护结构节能效果

通过湿热地区多个航站楼设计积累的节能技术经验，广州白云国际机场T2航站楼采用相关围护结构构造技术，通过计算机模拟对整体能耗进行验证（见表3），计算结果表明航站楼供暖空调全年计算负荷较《公共建筑节能设计标准》中参照建筑降低25.71%，较GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》参照建筑提高约5%。

表3 广州白云国际机场T2航站楼模拟模型及节能数据

广州白云国际机场T2航站楼通过围护结构被动节能技术应用，降低了建筑能耗水平及碳排放，整体环境效益显著，获得我国超大型枢纽首个三星级绿色建筑设计及运营“双标识”。相较于T1航站楼，其全年节电约5265.23万kW·h，节约标煤6471.2t；太阳能光伏发电系统全年节电约226.1万kW·h，节约标煤277.9t；整个项目年节约标煤6749.10t，年减排CO216670.20t、SO2135.00t、NOx4.99t、粉尘67.50t。

4结语

基于“粤港澳大湾区世界级机场群”节能降碳需求，针对航站楼室内环境控制难度大、能源和材料消耗需求高、湿热气候区航站楼节能标准规范缺失等问题，开展以湿热地区超大型航站楼围护结构被动节能技术为核心的全过程节能技术体系研究。经大量工程技术人员联合攻关，由相关科技成果支撑建成的广州白云国际机场T2航站楼成为我国首座取得三星级绿色建筑设计标识与运营标识的航站楼建筑。