楊 靖 Yang Jin 張 蕊 Zhang Rui

0 引言

近年來，建筑能耗已經(jīng)成為繼工業(yè)、交通能耗之后的第三大社會(huì)能源消耗主體。上海市目前既有建筑存量大，既有建筑的節(jié)能改造成為建筑節(jié)能領(lǐng)域工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了有效推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造工作，上海市先后出臺(tái)了《上海市“十二五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃》、《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2014-2016）》等政策文件，明確了既有建筑節(jié)能改造的目標(biāo)和實(shí)施路徑；同時(shí)，發(fā)布了《上海市建筑節(jié)能項(xiàng)目專項(xiàng)扶持辦法》、《組織申報(bào)上海市公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市示范項(xiàng)目》等資金激勵(lì)政策，對(duì)既有建筑節(jié)能改造示范項(xiàng)目實(shí)施資金扶持。在上海市大力推進(jìn)既有建筑節(jié)能改造的背景下，結(jié)合自身發(fā)展需求，某大型商業(yè)建筑實(shí)施了建筑節(jié)能綜合改造與功能提升，改造后的建筑為消費(fèi)者帶來了全新的購(gòu)物體驗(yàn)，并納入了上海市既有建筑節(jié)能改造示范工程。

1 項(xiàng)目概況

某大型商業(yè)建筑位于上海市淮海中路，始建于2001年，是淮海路上的地標(biāo)式建筑，由裙房和塔樓組成，裙房（含地下3層）為高檔商場(chǎng)，塔樓為甲級(jí)寫字樓（圖1）。由于之前商場(chǎng)商業(yè)定位不夠明確，交通通路及疏散等不夠清晰，無(wú)法很好地聚集人流，商業(yè)氛圍較差，且經(jīng)過10年的使用室內(nèi)裝修顯得陳舊過時(shí)。因此，根據(jù)“藝術(shù)、人文、自然”理念對(duì)商場(chǎng)進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)改造，重新進(jìn)行商業(yè)定位包裝，以期成為真正的服務(wù)于各層次顧客的商業(yè)地標(biāo)。

該商業(yè)建筑改造內(nèi)容包括裙房?jī)?nèi)部各層室內(nèi)精裝修及外立面改造。改造范圍由地下3層及地上5層（包括6層裙房屋面），裝修總面積37 522 m2，裙房高度23.75m。項(xiàng)目改造過程中，遇到了諸多技術(shù)難點(diǎn)，比如在改建裙房外觀時(shí)，出現(xiàn)了關(guān)于留舊和創(chuàng)新的需求沖突：一方面，要保護(hù)淮海路的歷史遺產(chǎn)以及原有設(shè)計(jì)；另一方面，建設(shè)單位和承租人要求建筑物外觀醒目和新穎的設(shè)計(jì)。對(duì)于280m2的中庭自由形態(tài)玻璃天棚，由于它設(shè)計(jì)獨(dú)特，必須依賴特殊軟件才能對(duì)其進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、幾何控制，并需在施工過程中精確放置特別定制的窗欞。另外，9層樓高的“瀑布”也是個(gè)技術(shù)難題，這個(gè)在高度方面亞洲第一、世界前列的戶外水幕瀑布，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)運(yùn)行，在環(huán)境不適宜的情況下，風(fēng)和溫度控制器會(huì)自動(dòng)斷水。

圖1 項(xiàng)目實(shí)景圖

2 綜合改造措施

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造措施

節(jié)能改造前圍護(hù)結(jié)構(gòu)未采取節(jié)能措施。改造后屋面采用120mm/45mm厚防火酚醛復(fù)合夾芯板外保溫系統(tǒng)和165mm厚玻璃棉內(nèi)保溫系統(tǒng)；外墻采用80mm/65mm厚巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)和70mm厚酚醛板外保溫系統(tǒng)；主樓玻璃幕墻采用斷熱鋁合金中空玻璃（8Low-E+12A+8），屋頂透明部分采用斷熱鋁合金中空玻璃（8Low-E+12A+6透明+1.52Pvb+6透明）。

2.2 空調(diào)采暖系統(tǒng)改造措施

2.2.1 空調(diào)冷熱源

大廈低區(qū)（地下3層～地上33層）原有4臺(tái)制冷量為3 000kW的特靈離心式冷水機(jī)組，位于10層的冷凍機(jī)房，從中劃分出2臺(tái)（CH1002、CH1004）供改造范圍內(nèi)的商場(chǎng)使用，兩臺(tái)機(jī)組總制冷量為6 000kW，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)與原大廈系統(tǒng)分離，確保主機(jī)與水系統(tǒng)單獨(dú)供改造區(qū)域使用。冷凍水供回水溫度為7℃/12℃。

空調(diào)熱源部分，選取大廈原有3臺(tái)熱水鍋爐中的1臺(tái)，單獨(dú)出一路熱水供回水支路，為改造范圍內(nèi)的商場(chǎng)提供空調(diào)熱水。熱水一次側(cè)溫度為90℃/70℃，經(jīng)過熱水板換后提供二次側(cè)供回水溫度為60℃/40℃。

2.2.2 水系統(tǒng)

大廈低區(qū)4臺(tái)冷水機(jī)組原配有5臺(tái)冷卻水泵，5臺(tái)冷凍水一次泵，4臺(tái)冷凍水二次泵。節(jié)能改造時(shí)，新增3臺(tái)冷凍水循環(huán)泵（圖2），經(jīng)集管與制冷機(jī)組連接，冷凍水采用開式膨脹水箱補(bǔ)水定壓，定壓值約55mH2O，開式膨脹水箱沿用原有設(shè)于上部設(shè)備層的設(shè)備；空調(diào)熱水一次側(cè)、二次側(cè)分別新增2臺(tái)水泵，水泵效率均達(dá)到83%以上，為高效水泵，其中空調(diào)熱水二次泵為變頻泵，根據(jù)系統(tǒng)末端壓差控制，可實(shí)現(xiàn)在滿足使用要求的情況下，降低二次泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到節(jié)能目的，空調(diào)熱水系統(tǒng)采用開式膨脹水箱補(bǔ)水定壓，開式膨脹水箱設(shè)于上部設(shè)備層。

圖2 新增冷凍水泵照片

圖3 空調(diào)送風(fēng)口照片

2.2.3 風(fēng)系統(tǒng)

該項(xiàng)目首層辦公大堂采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，過渡季節(jié)加大新風(fēng)量以實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行（圖3）。餐飲、商鋪、購(gòu)物廊/中庭及其它走道區(qū)域等采用風(fēng)機(jī)盤管加中央處理新風(fēng)的空調(diào)方式。節(jié)能改造時(shí)，重新規(guī)劃新風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)，并采用轉(zhuǎn)輪熱回收，節(jié)約運(yùn)行能耗。節(jié)能改造區(qū)域共設(shè)有16臺(tái)新排風(fēng)熱回收機(jī)組，5臺(tái)空調(diào)箱，12臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管。新排風(fēng)熱回收機(jī)組的熱回收率為65%。

2.2.4 空調(diào)自控系統(tǒng)

該項(xiàng)目空調(diào)設(shè)備自控系統(tǒng)采用直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC控制系統(tǒng)），并與BAS系統(tǒng)相連。制冷機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)制冷系統(tǒng)群控裝置，制冷機(jī)組啟停、冷凍水泵啟停及頻率控制、冷卻塔啟停、冷卻水泵啟停由制冷系統(tǒng)群控裝置統(tǒng)一控制。

空調(diào)箱送風(fēng)管設(shè)風(fēng)管壓力傳感器，空調(diào)箱送風(fēng)機(jī)均為變頻風(fēng)機(jī)，根據(jù)壓力傳感器調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量功能（圖4）；空調(diào)箱新風(fēng)管上設(shè)定風(fēng)量閥，冬、夏季為最小新風(fēng)開度，過渡季節(jié)為最大新風(fēng)開度（圖5）；在排風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置CO2感應(yīng)檢測(cè)裝置，根據(jù)檢測(cè)排風(fēng)系統(tǒng)中CO2的濃度控制調(diào)節(jié)新風(fēng)風(fēng)閥開度，在滿足較好空氣質(zhì)量的情況下通過調(diào)節(jié)新風(fēng)量達(dá)到節(jié)能目的（圖6）。

新排風(fēng)熱回收空調(diào)箱送、排風(fēng)機(jī)均為變頻風(fēng)機(jī)，根據(jù)新風(fēng)管內(nèi)壓力變化變頻控制，集中排風(fēng)機(jī)與新風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖控制。過渡季節(jié)新排風(fēng)通過跨接管，不通過轉(zhuǎn)輪回收裝置；非過渡季節(jié)，跨接管電動(dòng)閥關(guān)閉，新排風(fēng)通過轉(zhuǎn)輪熱回收裝置。

圖4 風(fēng)機(jī)壓差開關(guān)

圖5 新風(fēng)管風(fēng)量、溫濕度傳感器

圖6 排風(fēng)管CO2傳感器

2.3 照明系統(tǒng)改造措施

該項(xiàng)目改造時(shí)，公共場(chǎng)所選用緊湊型熒光燈、LED燈、金屬鹵化燈等類型的照明燈具。大廳、走廊、電梯廳照明由BA系統(tǒng)分時(shí)段控制；泛光照明及立面照明由BA系統(tǒng)分季分時(shí)段自動(dòng)集中控制。

2.4 能源計(jì)量系統(tǒng)

該項(xiàng)目設(shè)置有線遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理處理分析統(tǒng)計(jì)三部分組成，具體包括遠(yuǎn)傳表、采集器、集中器、交換機(jī)、管理計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)軟件等部分。數(shù)據(jù)采集器采集各遠(yuǎn)傳表的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的能耗數(shù)，數(shù)據(jù)集中器通過RS485總線采集各數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給管理中心計(jì)算機(jī)（圖7）。

圖7 能源計(jì)量管理系統(tǒng)

圖8 屋面花園

圖9 外墻垂直綠化

圖10 能耗計(jì)算模型圖

2.5 綠化設(shè)施

該項(xiàng)目在6樓設(shè)置了屋面花園（圖8），在外墻建成了1 100m2多的垂直綠化（圖9），綠化植物長(zhǎng)勢(shì)良好，有效減少熱島效應(yīng)。

3 工程效果分析

3.1 項(xiàng)目空間布局及外觀呈現(xiàn)

商場(chǎng)的6個(gè)樓層，在視覺上透過位于中庭由地面展開的天棚達(dá)到良好的連接及延續(xù)，此由玻璃建造的有機(jī)形態(tài)天棚總面積達(dá)到280m2，其獨(dú)特的輻射三角狀玻璃擁有極佳的透視性。商場(chǎng)出入口及循環(huán)的動(dòng)線在配置上透過節(jié)節(jié)圍繞中庭的方式，將“想象之旅”和藝術(shù)展示、公共區(qū)域、高科技縱橫錯(cuò)落地交織在一起，并藉由生活元素與自然素材增添其人文內(nèi)涵。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造效果分析

采用PKPM能效測(cè)評(píng)分析軟件，分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能和建筑能耗，經(jīng)計(jì)算分析，外墻平均傳熱系數(shù)為0.45W/（m2·K），主力店屋面、自動(dòng)扶梯屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.64W/（m2·K），地下室室外頂板傳熱系數(shù)為0.72W/（m2·K），3樓公共開放空間屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.26W/（m2·K），東、南、西、北向幕墻傳熱系數(shù)分別為2.54W/（m2·K）、2.45W/（m2·K）、2.52W/（m2·K）、2.30 W/（m2·K），綜合遮陽(yáng)系數(shù)分別為0.28、0.28、0.32、0.34，屋頂透明部分傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)分別為2.30W/（m2·K）、0.34，除了地下室室外頂板傳熱系數(shù)大于《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2005）指標(biāo)限值外，其余參數(shù)均能滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求（圖10）。

經(jīng)權(quán)衡計(jì)算，該商業(yè)建筑改造部分全年單位面積能耗為120.45kWh/m2，參照建筑全年單位面積能耗為123.70kWh/m2，節(jié)能率為51.31%，滿足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2005）的要求，且同未改造前相比，節(jié)能效果較為明顯。

3.3 用能設(shè)備系統(tǒng)改造效果分析

3.3.1 空調(diào)采暖系統(tǒng)

為了解該項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果，對(duì)改造區(qū)域空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了抽檢，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，抽檢冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)為5.18（W/W）?！墩羝麎嚎s循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組 第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機(jī)組》（GBT 18430.1—2007）中規(guī)定，冷水機(jī)組名義工況時(shí)，冷卻水供水溫度為30℃，按照式（1）進(jìn)行修正，得到抽檢冷水機(jī)組修正后的制冷性能系數(shù)為5.50（W/W），符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189—2005）中相應(yīng)冷水機(jī)組制冷性能系數(shù)5.10（W/W）的限值要求。

該項(xiàng)目為既有建筑節(jié)能改造工程，考慮到原有鍋爐尚可使用，且鍋爐額定熱效率接近標(biāo)準(zhǔn)限值要求，因此，節(jié)能改造時(shí)，未對(duì)鍋爐進(jìn)行更換，而是沿用了原有鍋爐。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)燈具照片

3.3.2 照明系統(tǒng)

依據(jù)照明現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，各功能區(qū)域的照度、照明功率密度滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2004）目標(biāo)值的要求（圖11）。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過綜合改造與功能提升，該大型商業(yè)建筑為消費(fèi)者呈現(xiàn)的，不僅是一座購(gòu)物中心，更是一座藝術(shù)樂園、環(huán)保體驗(yàn)中心、主題旅游景點(diǎn)和展示人文歷史絕佳的時(shí)尚創(chuàng)意新地標(biāo)。該商業(yè)建筑采用的系統(tǒng)化節(jié)能改造措施具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，適合建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較差，能源消耗較大的商業(yè)建筑，適宜的改造措施主要有以下幾個(gè)方面：①與新建建筑相比，既有公共建筑更換冷熱源設(shè)備的難度和成本相對(duì)較高，因此，既有公共建筑冷熱源系統(tǒng)節(jié)能改造應(yīng)以挖掘現(xiàn)有設(shè)備的節(jié)能潛力為主。②照明系統(tǒng)應(yīng)合理選用高效節(jié)能燈具，降低照明能耗，并通過智能照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，對(duì)室內(nèi)照明進(jìn)行綜合統(tǒng)一控制，在滿足需求的前提下，達(dá)到節(jié)能的效果。③運(yùn)用樓宇自控系統(tǒng)，把所有能耗系統(tǒng)集成在一個(gè)平臺(tái)上面進(jìn)行控制與管理，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的要求。建立分項(xiàng)計(jì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)建筑能耗進(jìn)行整體監(jiān)控，有助于建筑節(jié)能潛力的進(jìn)一步挖掘。 ④優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)上海的氣候特征以及公共建筑本身圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行改造，并且合理選用保溫和外窗節(jié)能技術(shù)來達(dá)到節(jié)能的目的。