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)能改造項目為例,以綠色建筑二星級為目標,對其改造方案進行介紹,分析其如何在不影響運營的基礎(chǔ)上達到既定目標要求。
暖通系統(tǒng)單項節(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)能改造實踐——以上海市某辦公樓為例》
1、案例背景
項目概況
項目位于上海市外灘中央商務(wù)區(qū)核心地段,2012年投入運行。 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。 項目已獲得 GB/T 51141—2015《既有建筑綠色改造評價標準》中的二星級運行標識、上海市既有建筑綠色更新改造評定金獎、LEED O+M 鉑金級認證。 問題分析 針對改造項目的特點、上海地區(qū)的地理及氣候特點,結(jié)合目前投資建設(shè)的整體經(jīng)濟水平進行了有益的探索,從建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣、施工、運營等各方面出發(fā),分析項目現(xiàn)狀,提出可實施、有針對性、高性價比、強體驗感的改造措施以提升建筑的綠色性能。 通過現(xiàn)狀分析,本項目在結(jié)構(gòu)、機電方面的硬件設(shè)備基礎(chǔ)較好。在改造前,通過節(jié)能診斷和能源審計,本項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,無法實現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能舒適性運行的同時,還大大增加了人力成本。 運行維護缺少依據(jù),如:沒有完善的設(shè)備操作手冊,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)的維護保養(yǎng),整個系統(tǒng)處于不節(jié)能運行模式。 硬件、軟件、管理方面的具體問題如下。 硬件方面:新風機過濾網(wǎng)臟堵,影響新風風量;新風機新風閥為手動風閥,無法實現(xiàn)變風量運行;新風機電動水閥無法正常開關(guān),無法實現(xiàn)變流量運行;全熱交換機缺少常規(guī)保養(yǎng),無法正常開啟;樓層水管銹蝕嚴重,經(jīng)常漏水,存在安全隱患;風機盤管無檢修口,無法進行過濾器清洗等常規(guī)保養(yǎng);末端風機盤管側(cè)送風,吊頂回風,各風機盤管供能區(qū)域回風與室外走道聯(lián)通,室內(nèi)氣流組織不暢,影響室內(nèi)舒適度等;大堂無燈光場景控制等。 軟件方面:冷凍機、鍋爐及冷水、熱水系統(tǒng) BA 只監(jiān)不控;現(xiàn)場溫度、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行狀態(tài);冷凍機等大機運營抄表記錄,缺乏專業(yè)指導(dǎo),數(shù)據(jù)準確性影響系統(tǒng)分析和后期改進;物業(yè)管理團隊在空調(diào)系統(tǒng)運營的安全性、節(jié)能性和舒適性方面存在較大的提升空間等。 綜上,本項目制定了以調(diào)適優(yōu)化為主、機電系統(tǒng)改造提升為輔的改造方案,以下將對改造的主要內(nèi)容和改造效果進行介紹。
2、改造方案
本項目改造方案以 BA 系統(tǒng)調(diào)試優(yōu)化為主,增設(shè)了能耗分項計量系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、新風機組過濾段、地下車庫一氧化碳(CO)聯(lián)動通風系統(tǒng)、灌溉水表、給水水箱超高水位報警裝置、充電樁車位等系統(tǒng)和設(shè)施,同時將燈具改造為發(fā)光二極管(LED),將節(jié)水器具改造為一級水效,全面提升本項目的綠色健康水平。
BA系統(tǒng)調(diào)適優(yōu)化 冷熱源調(diào)適工作 項目冷源為冷水機組,熱源為鍋爐。冷源部分工作包括:冷機群控優(yōu)化高效控制,如冷機出水溫度自動優(yōu)化、冷機自動加減控制等;冷凍水泵和冷卻水泵的頻率自動調(diào)優(yōu)控制;冷卻塔開啟臺數(shù)自動調(diào)優(yōu)控制;冷機的運行參數(shù)、電機狀態(tài) / 故障、主管供回水溫度 / 壓力和室外溫濕度的實時監(jiān)測等。熱源部分工作包括:板換二次側(cè)采暖泵的頻率自動調(diào)優(yōu)控制,供回水溫度、流量、壓力的實時監(jiān)測等。末端部分工作包括:新風機組性能及控制算法優(yōu)化,風機盤管聯(lián)動控制,照明系統(tǒng)聯(lián)動控制,樓層電動蝶閥聯(lián)動控制等。 調(diào)適過程中按照國際水力平衡標準,對水力系統(tǒng)進行全面水力平衡調(diào)適,同時更換了冷凍機房和鍋爐房控制模塊,冷源控制系統(tǒng)控制邏輯包括定時開關(guān)機、開機選機、溫度設(shè)定、水泵調(diào)頻與臺數(shù)控制、冷機和冷卻塔加減載、過渡季間歇運行等。 調(diào)適后,冷源系統(tǒng)主要分為過渡季模式與夏季模式,開機前系統(tǒng)根據(jù)焓值自動選擇開啟冷機和水泵臺數(shù),冷凍泵頻率控制在保障供回水壓差基礎(chǔ)上根據(jù)供回水溫差自動調(diào)頻。其中,冷卻側(cè)采用自學習尋優(yōu)控制方式,根據(jù)系統(tǒng)最佳效率點自動優(yōu)化冷卻泵和冷卻塔的運行調(diào)節(jié)。熱源控制系統(tǒng)可實現(xiàn)二次側(cè)采暖泵調(diào)頻優(yōu)化控制,二次側(cè)采暖泵開啟臺數(shù)通過自學習自動增減,供回水管實時監(jiān)測管道運行參數(shù)等。 BA 系統(tǒng)修復(fù)工作 項目在調(diào)適工作時,同步開展 BA 系統(tǒng)修復(fù)工作,對樓宇設(shè)備的控制系統(tǒng)進行修復(fù),對其控制策略進行優(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)機和新風機的監(jiān)控,標準層照明、風機盤管的監(jiān)控,屋頂排風機及水箱液位的監(jiān)控等。 經(jīng)過修復(fù),BA 系統(tǒng)解決了運行中出現(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,無法達到大樓空調(diào)運營的基本需求;自控系統(tǒng)只能進行簡單定時開關(guān)機,無法根據(jù)末端負荷變化進行流量自動調(diào)節(jié);自控系統(tǒng)缺少冷熱量、機組運行效率等量化數(shù)據(jù),無法判斷系統(tǒng)運行狀態(tài);原有空調(diào)系統(tǒng)新風量不足等。 通過以上精細化技術(shù)調(diào)節(jié)及修復(fù)手段,冷熱源和末端系統(tǒng)可實現(xiàn)設(shè)備自動、穩(wěn)定運行,可通過場景和模式控制對其樓宇設(shè)備進行控制,系統(tǒng)具有報警功能、歷史記錄查詢、歷史回放功能,并可通過現(xiàn)場本地和遠程自控 2 種方式進行控制,減少大量人工,同時也提高自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和便捷性。經(jīng)測算,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)單項節(jié)能率為 24.1%。 能耗分項計量 項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)備等多個方面的能耗特性,實施了一項全面的分項計量改造工程。該工程的核心目標在于通過精確的能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測,為建筑的能源管理提供堅實的數(shù)據(jù)支撐,進而實現(xiàn)能源的有效節(jié)約和優(yōu)化利用。 具體而言,項目對 90 個關(guān)鍵點位進行了細致的分項計量儀表安裝工作,這些點位涵蓋了建筑物內(nèi)的主要能耗設(shè)備和區(qū)域。通過這些儀表,可以實時監(jiān)測到各個點位的能耗數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的實時采集和準確計量,為后續(xù)的能耗分析和優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。 為了進一步提升能耗數(shù)據(jù)的利用率和管理效率,項目還增設(shè)了能耗監(jiān)測系統(tǒng)平臺。該平臺具備強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力,能夠?qū)崿F(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和顯示、實時數(shù)據(jù)報表生成、實時數(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 項目地上主要為辦公樓層,空調(diào)形式為風機盤管加新風系統(tǒng)。在此次改造過程中,為了提升項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)測平臺 項目在每層辦公區(qū)域均新增設(shè)了空氣質(zhì)量傳感器,對室內(nèi)二氧化碳、細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、總揮發(fā)性有機物(TVOC)、溫度、濕度 6 項指標進行監(jiān)測,所有傳感器均接入室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測平臺和 BA 系統(tǒng),可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測、顯示、記錄、傳輸?shù)裙δ?,并在相關(guān)參數(shù)超標時報警提示物業(yè)人員采取措施,通過室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)問題并解決,保障樓內(nèi)人員的健康舒適。 新風機組過濾段提升 項目對建筑新風系統(tǒng)過濾段進行了提升改造,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)動系統(tǒng) 項目在地下車庫各層設(shè)置 CO 濃度傳感器,當車庫內(nèi) CO 濃度超標時,自動開啟車庫內(nèi)的排風系統(tǒng),實現(xiàn)通風換氣,降低有害氣體濃度,保障地下空間的空氣質(zhì)量。 經(jīng)檢測,項目改造后的室內(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值低于 GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》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結(jié)果

照明系統(tǒng)改造提升
項目對地上部分照明燈具進行了全面更新,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 燈具均為無危險類照明產(chǎn)品,確保了照明的安全性和舒適性。同時,燈具的光輸出波形波動深度符合 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。對于地下車庫的照明系統(tǒng),雖然目前仍采用熒光燈具,但項目已將其納入二期改造計劃,將進一步提升整個建筑的照明能效。
在照明控制策略上,項目團隊充分考慮了自然采光的利用,對照明回路進行了內(nèi)外區(qū)分設(shè)。當自然采光條件良好時,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,實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標。
通過以上措施,既提升了項目照明系統(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
為了實現(xiàn)水資源的精細化管理,項目對水表設(shè)置情況進行了全面梳理,并增設(shè)了室外綠化的灌溉水表。這一舉措使得項目能夠?qū)崿F(xiàn)三級水表計量,即從總水表到分區(qū)水表,再到末端用水點的水表,形成了一個完整的水耗監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。三級水表計量不僅為水耗的分析提供了準確的數(shù)據(jù)支撐,而且有助于及時發(fā)現(xiàn)和解決水資源浪費的問題,為水資源的合理分配和調(diào)度提供了科學依據(jù)。
一級節(jié)水器具
項目已建設(shè) 10 a 之久,部分用水器具已不符合當前的節(jié)水標準,項目團隊對這些用水器具進行了改造提升。通過采用一級能效的水嘴、座便器、小便器等節(jié)水器具,項目在日常用水中實現(xiàn)了顯著的節(jié)約效果。
給水水箱超高水位報警裝置
為了確保供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,項目對給水水箱超高水位報警與閥門聯(lián)動功能進行了改造。通過增設(shè)控制系統(tǒng),實現(xiàn)了對供水系統(tǒng)的雙保險。當水箱水位超過設(shè)定的超高水位時,報警裝置會立即啟動,同時聯(lián)動閥門自動關(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,而且避免了因水泵長時間運行可能帶來的安全隱患,保障了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
其他
增設(shè)充電樁停車位
項目充分考慮了新能源汽車的發(fā)展趨勢和市場需求,對停車場進行了改造,增設(shè)了充電樁停車位。在項目總停車位 242 個的基礎(chǔ)上,通過精心規(guī)劃和設(shè)計,共設(shè)置了 32 個充電樁,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,而且通過鼓勵使用新能源汽車,有效減少了溫室氣體排放,對節(jié)能減碳產(chǎn)生了積極影響。
廣場綠化改造
通過對廣場綠化的優(yōu)化設(shè)計,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性和觀賞性。同時,對外圍綠化隔離帶進行了優(yōu)化設(shè)計,既提升了項目的美觀度,又增強了生態(tài)功能。這些改造措施提升了項目的整體價值,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。
3、經(jīng)驗總結(jié)
因地制宜,根據(jù)項目本身情況,制定適宜建筑的、有針對性的改造措施。
在不影響項目運營情況下開展改造工作,項目周期較長,需合理安排各項改造工作的時間,并進行統(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 用者等多方團隊共同配合,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。
項目改造完成后,綠色節(jié)能成效明顯,可實現(xiàn)暖通系統(tǒng)單項節(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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