宋亞杉
來源:綠色建筑雜志
我國既有建筑存量大,隨著“雙碳”目標(biāo)的提出,既有建筑綠色節(jié)能改造將成為未來研究的重要方向。
本文以上海市某辦公樓綠色節(jié)能改造項(xiàng)目為例,以綠色建筑二星級(jí)為目標(biāo),對(duì)其改造方案進(jìn)行介紹,分析其如何在不影響運(yùn)營的基礎(chǔ)上達(dá)到既定目標(biāo)要求。
暖通系統(tǒng)單項(xiàng)節(jié)能率24.1%
室內(nèi)空氣品質(zhì)提升明顯
物業(yè)人員的信息化管理水平大大提升
本期案例來自綠色建筑雜志2025年第5期:
《既有辦公建筑綠色節(jié)能改造實(shí)踐——以上海市某辦公樓為例》
1、案例背景
項(xiàng)目概況
項(xiàng)目位于上海市外灘中央商務(wù)區(qū)核心地段,2012年投入運(yùn)行。 為一棟 21 層的高層辦公樓,地上總建筑面積為30 579.2 m2。 目前已完成一期改造內(nèi)容,一期改造于2020年初開始,2021年底結(jié)束。 項(xiàng)目已獲得 GB/T 51141—2015《既有建筑綠色改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的二星級(jí)運(yùn)行標(biāo)識(shí)、上海市既有建筑綠色更新改造評(píng)定金獎(jiǎng)、LEED O+M 鉑金級(jí)認(rèn)證。 問題分析 針對(duì)改造項(xiàng)目的特點(diǎn)、上海地區(qū)的地理及氣候特點(diǎn),結(jié)合目前投資建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行了有益的探索,從建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、施工、運(yùn)營等各方面出發(fā),分析項(xiàng)目現(xiàn)狀,提出可實(shí)施、有針對(duì)性、高性價(jià)比、強(qiáng)體驗(yàn)感的改造措施以提升建筑的綠色性能。 通過現(xiàn)狀分析,本項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)、機(jī)電方面的硬件設(shè)備基礎(chǔ)較好。在改造前,通過節(jié)能診斷和能源審計(jì),本項(xiàng)目存在的問題主要包括以下兩方面。 施工質(zhì)量存在缺陷,如:空調(diào)水管內(nèi)部銹蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致漏水;BA 樓宇自控系統(tǒng)基本只監(jiān)不控,數(shù)據(jù)斷線率高,無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能舒適性運(yùn)行的同時(shí),還大大增加了人力成本。 運(yùn)行維護(hù)缺少依據(jù),如:沒有完善的設(shè)備操作手冊(cè),加上之前系統(tǒng)沒有做過調(diào)適,設(shè)施設(shè)備缺少系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng),整個(gè)系統(tǒng)處于不節(jié)能運(yùn)行模式。 硬件、軟件、管理方面的具體問題如下。 硬件方面:新風(fēng)機(jī)過濾網(wǎng)臟堵,影響新風(fēng)風(fēng)量;新風(fēng)機(jī)新風(fēng)閥為手動(dòng)風(fēng)閥,無法實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量運(yùn)行;新風(fēng)機(jī)電動(dòng)水閥無法正常開關(guān),無法實(shí)現(xiàn)變流量運(yùn)行;全熱交換機(jī)缺少常規(guī)保養(yǎng),無法正常開啟;樓層水管銹蝕嚴(yán)重,經(jīng)常漏水,存在安全隱患;風(fēng)機(jī)盤管無檢修口,無法進(jìn)行過濾器清洗等常規(guī)保養(yǎng);末端風(fēng)機(jī)盤管側(cè)送風(fēng),吊頂回風(fēng),各風(fēng)機(jī)盤管供能區(qū)域回風(fēng)與室外走道聯(lián)通,室內(nèi)氣流組織不暢,影響室內(nèi)舒適度等;大堂無燈光場(chǎng)景控制等。 軟件方面:冷凍機(jī)、鍋爐及冷水、熱水系統(tǒng) BA 只監(jiān)不控;現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力等傳感器數(shù)據(jù),BA 無顯示;歷史數(shù)據(jù)記錄缺失,無法故障和報(bào)警追溯等。 管理方面:空調(diào)過濾清洗更換等常規(guī)設(shè)施保養(yǎng)有所遺漏;處于大流量小溫差的低效運(yùn)行狀態(tài);冷凍機(jī)等大機(jī)運(yùn)營抄表記錄,缺乏專業(yè)指導(dǎo),數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性影響系統(tǒng)分析和后期改進(jìn);物業(yè)管理團(tuán)隊(duì)在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營的安全性、節(jié)能性和舒適性方面存在較大的提升空間等。 綜上,本項(xiàng)目制定了以調(diào)適優(yōu)化為主、機(jī)電系統(tǒng)改造提升為輔的改造方案,以下將對(duì)改造的主要內(nèi)容和改造效果進(jìn)行介紹。
2、改造方案
本項(xiàng)目改造方案以 BA 系統(tǒng)調(diào)試優(yōu)化為主,增設(shè)了能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組過濾段、地下車庫一氧化碳(CO)聯(lián)動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)、灌溉水表、給水水箱超高水位報(bào)警裝置、充電樁車位等系統(tǒng)和設(shè)施,同時(shí)將燈具改造為發(fā)光二極管(LED),將節(jié)水器具改造為一級(jí)水效,全面提升本項(xiàng)目的綠色健康水平。
BA系統(tǒng)調(diào)適優(yōu)化 冷熱源調(diào)適工作 項(xiàng)目冷源為冷水機(jī)組,熱源為鍋爐。冷源部分工作包括:冷機(jī)群控優(yōu)化高效控制,如冷機(jī)出水溫度自動(dòng)優(yōu)化、冷機(jī)自動(dòng)加減控制等;冷凍水泵和冷卻水泵的頻率自動(dòng)調(diào)優(yōu)控制;冷卻塔開啟臺(tái)數(shù)自動(dòng)調(diào)優(yōu)控制;冷機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、電機(jī)狀態(tài) / 故障、主管供回水溫度 / 壓力和室外溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。熱源部分工作包括:板換二次側(cè)采暖泵的頻率自動(dòng)調(diào)優(yōu)控制,供回水溫度、流量、壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。末端部分工作包括:新風(fēng)機(jī)組性能及控制算法優(yōu)化,風(fēng)機(jī)盤管聯(lián)動(dòng)控制,照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制,樓層電動(dòng)蝶閥聯(lián)動(dòng)控制等。 調(diào)適過程中按照國際水力平衡標(biāo)準(zhǔn),對(duì)水力系統(tǒng)進(jìn)行全面水力平衡調(diào)適,同時(shí)更換了冷凍機(jī)房和鍋爐房控制模塊,冷源控制系統(tǒng)控制邏輯包括定時(shí)開關(guān)機(jī)、開機(jī)選機(jī)、溫度設(shè)定、水泵調(diào)頻與臺(tái)數(shù)控制、冷機(jī)和冷卻塔加減載、過渡季間歇運(yùn)行等。 調(diào)適后,冷源系統(tǒng)主要分為過渡季模式與夏季模式,開機(jī)前系統(tǒng)根據(jù)焓值自動(dòng)選擇開啟冷機(jī)和水泵臺(tái)數(shù),冷凍泵頻率控制在保障供回水壓差基礎(chǔ)上根據(jù)供回水溫差自動(dòng)調(diào)頻。其中,冷卻側(cè)采用自學(xué)習(xí)尋優(yōu)控制方式,根據(jù)系統(tǒng)最佳效率點(diǎn)自動(dòng)優(yōu)化冷卻泵和冷卻塔的運(yùn)行調(diào)節(jié)。熱源控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)二次側(cè)采暖泵調(diào)頻優(yōu)化控制,二次側(cè)采暖泵開啟臺(tái)數(shù)通過自學(xué)習(xí)自動(dòng)增減,供回水管實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道運(yùn)行參數(shù)等。 BA 系統(tǒng)修復(fù)工作 項(xiàng)目在調(diào)適工作時(shí),同步開展 BA 系統(tǒng)修復(fù)工作,對(duì)樓宇設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù),對(duì)其控制策略進(jìn)行優(yōu)化,修復(fù)工作主要包括多功能電表數(shù)據(jù)采集,集水井、送排風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控,給水系統(tǒng)及水箱液位監(jiān)控,CO 濃度監(jiān)視,地上空調(diào)機(jī)和新風(fēng)機(jī)的監(jiān)控,標(biāo)準(zhǔn)層照明、風(fēng)機(jī)盤管的監(jiān)控,屋頂排風(fēng)機(jī)及水箱液位的監(jiān)控等。 經(jīng)過修復(fù),BA 系統(tǒng)解決了運(yùn)行中出現(xiàn)的主要問題,主要包括:自控系統(tǒng)多品牌混搭,系統(tǒng)穩(wěn)定性差;自控系統(tǒng)操作不便,無法達(dá)到大樓空調(diào)運(yùn)營的基本需求;自控系統(tǒng)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單定時(shí)開關(guān)機(jī),無法根據(jù)末端負(fù)荷變化進(jìn)行流量自動(dòng)調(diào)節(jié);自控系統(tǒng)缺少冷熱量、機(jī)組運(yùn)行效率等量化數(shù)據(jù),無法判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài);原有空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量不足等。 通過以上精細(xì)化技術(shù)調(diào)節(jié)及修復(fù)手段,冷熱源和末端系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行,可通過場(chǎng)景和模式控制對(duì)其樓宇設(shè)備進(jìn)行控制,系統(tǒng)具有報(bào)警功能、歷史記錄查詢、歷史回放功能,并可通過現(xiàn)場(chǎng)本地和遠(yuǎn)程自控 2 種方式進(jìn)行控制,減少大量人工,同時(shí)也提高自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和便捷性。經(jīng)測(cè)算,通過調(diào)適優(yōu)化,全年暖通系統(tǒng)節(jié)能量約為15 萬 kW·h,暖通系統(tǒng)單項(xiàng)節(jié)能率為 24.1%。 能耗分項(xiàng)計(jì)量 項(xiàng)目通過綜合考慮冷熱源、輸配系統(tǒng)、冷卻塔、公共區(qū)域照明插座、電梯以及特殊用電設(shè)備等多個(gè)方面的能耗特性,實(shí)施了一項(xiàng)全面的分項(xiàng)計(jì)量改造工程。該工程的核心目標(biāo)在于通過精確的能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),為建筑的能源管理提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的有效節(jié)約和優(yōu)化利用。 具體而言,項(xiàng)目對(duì) 90 個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行了細(xì)致的分項(xiàng)計(jì)量?jī)x表安裝工作,這些點(diǎn)位涵蓋了建筑物內(nèi)的主要能耗設(shè)備和區(qū)域。通過這些儀表,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到各個(gè)點(diǎn)位的能耗數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和準(zhǔn)確計(jì)量,為后續(xù)的能耗分析和優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。 為了進(jìn)一步提升能耗數(shù)據(jù)的利用率和管理效率,項(xiàng)目還增設(shè)了能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)。該平臺(tái)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力,能夠?qū)崿F(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表生成、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線繪制、歷史數(shù)據(jù)查詢以及歷史數(shù)據(jù)圖表分析等功能。通過這些功能,管理者能夠直觀地了解建筑的能耗狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)能耗異常,制定相應(yīng)的節(jié)能措施。 舒適健康水平提升 項(xiàng)目地上主要為辦公樓層,空調(diào)形式為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。在此次改造過程中,為了提升項(xiàng)目整體的舒適健康水平,相關(guān)改造工作主要如下。 增設(shè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái) 項(xiàng)目在每層辦公區(qū)域均新增設(shè)了空氣質(zhì)量傳感器,對(duì)室內(nèi)二氧化碳、細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)、溫度、濕度 6 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè),所有傳感器均接入室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)和 BA 系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、顯示、記錄、傳輸?shù)裙δ埽⒃谙嚓P(guān)參數(shù)超標(biāo)時(shí)報(bào)警提示物業(yè)人員采取措施,通過室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決,保障樓內(nèi)人員的健康舒適。 新風(fēng)機(jī)組過濾段提升 項(xiàng)目對(duì)建筑新風(fēng)系統(tǒng)過濾段進(jìn)行了提升改造,增加了靜電過濾和臭氧去除過濾段,PM2.5 一次通過凈化效率大于92%,除菌率大于99%,微生物凈化效率大于95%,臭氧去除效果均大于 50%。 增設(shè)地下車庫 CO 聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 項(xiàng)目在地下車庫各層設(shè)置 CO 濃度傳感器,當(dāng)車庫內(nèi) CO 濃度超標(biāo)時(shí),自動(dòng)開啟車庫內(nèi)的排風(fēng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣,降低有害氣體濃度,保障地下空間的空氣質(zhì)量。 經(jīng)檢測(cè),項(xiàng)目改造后的室內(nèi)空氣中的氨、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、顆粒物等污染物濃度的檢測(cè)值低于 GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的 70%,空氣品質(zhì)效果較好。數(shù)據(jù)具體如表 1 所示。 表 1 室內(nèi)空氣污染物濃度檢測(cè)結(jié)果

照明系統(tǒng)改造提升
項(xiàng)目對(duì)地上部分照明燈具進(jìn)行了全面更新,將原有的傳統(tǒng)照明燈具替換為節(jié)能高效的 LED 燈具。根據(jù) GB/T 20145—2006《燈和燈系統(tǒng)的光生物安全性》,更換后的 LED 燈具均為無危險(xiǎn)類照明產(chǎn)品,確保了照明的安全性和舒適性。同時(shí),燈具的光輸出波形波動(dòng)深度符合 GB/T 31831—2015《 LED 室內(nèi)照明應(yīng)用技術(shù)要求》的規(guī)定,保證了照明質(zhì)量的穩(wěn)定性和均勻性。對(duì)于地下車庫的照明系統(tǒng),雖然目前仍采用熒光燈具,但項(xiàng)目已將其納入二期改造計(jì)劃,將進(jìn)一步提升整個(gè)建筑的照明能效。
在照明控制策略上,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)充分考慮了自然采光的利用,對(duì)照明回路進(jìn)行了內(nèi)外區(qū)分設(shè)。當(dāng)自然采光條件良好時(shí),關(guān)閉外區(qū)照明回路,減少不必要的能耗;在自然光照不足的情況下,則開啟外區(qū)照明回路,確保充足的照明需求。這種基于自然采光條件的智能照明控制策略,不僅提高了照明系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性,而且有效降低了能耗,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。
通過以上措施,既提升了項(xiàng)目照明系統(tǒng)的能效和舒適度,又通過自然采光的充分利用和控制技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了照明系統(tǒng)的節(jié)能降耗。
優(yōu)化水資源利用效率
增設(shè)灌溉水表
為了實(shí)現(xiàn)水資源的精細(xì)化管理,項(xiàng)目對(duì)水表設(shè)置情況進(jìn)行了全面梳理,并增設(shè)了室外綠化的灌溉水表。這一舉措使得項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)三級(jí)水表計(jì)量,即從總水表到分區(qū)水表,再到末端用水點(diǎn)的水表,形成了一個(gè)完整的水耗監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。三級(jí)水表計(jì)量不僅為水耗的分析提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐,而且有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決水資源浪費(fèi)的問題,為水資源的合理分配和調(diào)度提供了科學(xué)依據(jù)。
一級(jí)節(jié)水器具
項(xiàng)目已建設(shè) 10 a 之久,部分用水器具已不符合當(dāng)前的節(jié)水標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)這些用水器具進(jìn)行了改造提升。通過采用一級(jí)能效的水嘴、座便器、小便器等節(jié)水器具,項(xiàng)目在日常用水中實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)約效果。
給水水箱超高水位報(bào)警裝置
為了確保供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,項(xiàng)目對(duì)給水水箱超高水位報(bào)警與閥門聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行了改造。通過增設(shè)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水系統(tǒng)的雙保險(xiǎn)。當(dāng)水箱水位超過設(shè)定的超高水位時(shí),報(bào)警裝置會(huì)立即啟動(dòng),同時(shí)聯(lián)動(dòng)閥門自動(dòng)關(guān)閉,有效避免了因第一套系統(tǒng)失靈而導(dǎo)致的水泵持續(xù)供水現(xiàn)象。這一改造不僅消除了水資源的浪費(fèi),而且避免了因水泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能帶來的安全隱患,保障了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
其他
增設(shè)充電樁停車位
項(xiàng)目充分考慮了新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求,對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行了改造,增設(shè)了充電樁停車位。在項(xiàng)目總停車位 242 個(gè)的基礎(chǔ)上,通過精心規(guī)劃和設(shè)計(jì),共設(shè)置了 32 個(gè)充電樁,占到了總停車位的 10% 以上。這一改造不僅為新能源車主提供了便利,而且通過鼓勵(lì)使用新能源汽車,有效減少了溫室氣體排放,對(duì)節(jié)能減碳產(chǎn)生了積極影響。
廣場(chǎng)綠化改造
通過對(duì)廣場(chǎng)綠化的優(yōu)化設(shè)計(jì),將原本封閉的角落綠化轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式,不僅增加了綠化面積,而且提高了綠化的可達(dá)性和觀賞性。同時(shí),對(duì)外圍綠化隔離帶進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),既提升了項(xiàng)目的美觀度,又增強(qiáng)了生態(tài)功能。這些改造措施提升了項(xiàng)目的整體價(jià)值,也為顧客和商務(wù)人士提供了更加優(yōu)質(zhì)的商務(wù)休閑體驗(yàn)。
3、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
因地制宜,根據(jù)項(xiàng)目本身情況,制定適宜建筑的、有針對(duì)性的改造措施。
在不影響項(xiàng)目運(yùn)營情況下開展改造工作,項(xiàng)目周期較長(zhǎng),需合理安排各項(xiàng)改造工作的時(shí)間,并進(jìn)行統(tǒng)籌。
優(yōu)先采用感知度高、節(jié)能效益明顯、低成本的低投入改造措施。
改造工作需要建設(shè)方、物業(yè)方、使 用者等多方團(tuán)隊(duì)共同配合,改造工作開始前應(yīng)與各方共同商討工作方案,避免后續(xù)出現(xiàn)問題。
項(xiàng)目改造完成后,綠色節(jié)能成效明顯,可實(shí)現(xiàn)暖通系統(tǒng)單項(xiàng)節(jié)能率 24.1%;室內(nèi)空氣中的氨、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、顆粒物等污染物濃度的檢測(cè)值低于 GB/T 18883—2002 的 70%;大大提升物業(yè)人員的信息化管理水平。
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