宋亚杉
来源:绿色建筑杂志
我国既有建筑存量大,随着“双碳”目标的提出,既有建筑绿色节能改造将成为未来研究的重要方向。
本文以上海市某办公楼绿色节能改造项目为例,以绿色建筑二星级为目标,对其改造方案进行介绍,分析其如何在不影响运营的基础上达到既定目标要求。
暖通系统单项节能率24.1%
室内空气品质提升明显
物业人员的信息化管理水平大大提升
本期案例来自绿色建筑杂志2025年第5期:
《既有办公建筑绿色节能改造实践——以上海市某办公楼为例》
1、案例背景
项目概况
项目位于上海市外滩中央商务区核心地段,2012年投入运行。 为一栋 21 层的高层办公楼,地上总建筑面积为30 579.2 m2。 目前已完成一期改造内容,一期改造于2020年初开始,2021年底结束。 项目已获得 GB/T 51141—2015《既有建筑绿色改造评价标准》中的二星级运行标识、上海市既有建筑绿色更新改造评定金奖、LEED O+M 铂金级认证。 问题分析 针对改造项目的特点、上海地区的地理及气候特点,结合目前投资建设的整体经济水平进行了有益的探索,从建筑、结构、给排水、暖通、电气、施工、运营等各方面出发,分析项目现状,提出可实施、有针对性、高性价比、强体验感的改造措施以提升建筑的绿色性能。 通过现状分析,本项目在结构、机电方面的硬件设备基础较好。在改造前,通过节能诊断和能源审计,本项目存在的问题主要包括以下两方面。 施工质量存在缺陷,如:空调水管内部锈蚀严重,导致漏水;BA 楼宇自控系统基本只监不控,数据断线率高,无法实现优化节能舒适性运行的同时,还大大增加了人力成本。 运行维护缺少依据,如:没有完善的设备操作手册,加上之前系统没有做过调适,设施设备缺少系统的维护保养,整个系统处于不节能运行模式。 硬件、软件、管理方面的具体问题如下。 硬件方面:新风机过滤网脏堵,影响新风风量;新风机新风阀为手动风阀,无法实现变风量运行;新风机电动水阀无法正常开关,无法实现变流量运行;全热交换机缺少常规保养,无法正常开启;楼层水管锈蚀严重,经常漏水,存在安全隐患;风机盘管无检修口,无法进行过滤器清洗等常规保养;末端风机盘管侧送风,吊顶回风,各风机盘管供能区域回风与室外走道联通,室内气流组织不畅,影响室内舒适度等;大堂无灯光场景控制等。 软件方面:冷冻机、锅炉及冷水、热水系统 BA 只监不控;现场温度、压力等传感器数据,BA 无显示;历史数据记录缺失,无法故障和报警追溯等。 管理方面:空调过滤清洗更换等常规设施保养有所遗漏;处于大流量小温差的低效运行状态;冷冻机等大机运营抄表记录,缺乏专业指导,数据准确性影响系统分析和后期改进;物业管理团队在空调系统运营的安全性、节能性和舒适性方面存在较大的提升空间等。 综上,本项目制定了以调适优化为主、机电系统改造提升为辅的改造方案,以下将对改造的主要内容和改造效果进行介绍。
2、改造方案
本项目改造方案以 BA 系统调试优化为主,增设了能耗分项计量系统、环境监测系统、新风机组过滤段、地下车库一氧化碳(CO)联动通风系统、灌溉水表、给水水箱超高水位报警装置、充电桩车位等系统和设施,同时将灯具改造为发光二极管(LED),将节水器具改造为一级水效,全面提升本项目的绿色健康水平。
BA系统调适优化 冷热源调适工作 项目冷源为冷水机组,热源为锅炉。冷源部分工作包括:冷机群控优化高效控制,如冷机出水温度自动优化、冷机自动加减控制等;冷冻水泵和冷却水泵的频率自动调优控制;冷却塔开启台数自动调优控制;冷机的运行参数、电机状态 / 故障、主管供回水温度 / 压力和室外温湿度的实时监测等。热源部分工作包括:板换二次侧采暖泵的频率自动调优控制,供回水温度、流量、压力的实时监测等。末端部分工作包括:新风机组性能及控制算法优化,风机盘管联动控制,照明系统联动控制,楼层电动蝶阀联动控制等。 调适过程中按照国际水力平衡标准,对水力系统进行全面水力平衡调适,同时更换了冷冻机房和锅炉房控制模块,冷源控制系统控制逻辑包括定时开关机、开机选机、温度设定、水泵调频与台数控制、冷机和冷却塔加减载、过渡季间歇运行等。 调适后,冷源系统主要分为过渡季模式与夏季模式,开机前系统根据焓值自动选择开启冷机和水泵台数,冷冻泵频率控制在保障供回水压差基础上根据供回水温差自动调频。其中,冷却侧采用自学习寻优控制方式,根据系统最佳效率点自动优化冷却泵和冷却塔的运行调节。热源控制系统可实现二次侧采暖泵调频优化控制,二次侧采暖泵开启台数通过自学习自动增减,供回水管实时监测管道运行参数等。 BA 系统修复工作 项目在调适工作时,同步开展 BA 系统修复工作,对楼宇设备的控制系统进行修复,对其控制策略进行优化,修复工作主要包括多功能电表数据采集,集水井、送排风系统监控,给水系统及水箱液位监控,CO 浓度监视,地上空调机和新风机的监控,标准层照明、风机盘管的监控,屋顶排风机及水箱液位的监控等。 经过修复,BA 系统解决了运行中出现的主要问题,主要包括:自控系统多品牌混搭,系统稳定性差;自控系统操作不便,无法达到大楼空调运营的基本需求;自控系统只能进行简单定时开关机,无法根据末端负荷变化进行流量自动调节;自控系统缺少冷热量、机组运行效率等量化数据,无法判断系统运行状态;原有空调系统新风量不足等。 通过以上精细化技术调节及修复手段,冷热源和末端系统可实现设备自动、稳定运行,可通过场景和模式控制对其楼宇设备进行控制,系统具有报警功能、历史记录查询、历史回放功能,并可通过现场本地和远程自控 2 种方式进行控制,减少大量人工,同时也提高自控系统的稳定性和便捷性。经测算,通过调适优化,全年暖通系统节能量约为15 万 kW·h,暖通系统单项节能率为 24.1%。 能耗分项计量 项目通过综合考虑冷热源、输配系统、冷却塔、公共区域照明插座、电梯以及特殊用电设备等多个方面的能耗特性,实施了一项全面的分项计量改造工程。该工程的核心目标在于通过精确的能耗数据监测,为建筑的能源管理提供坚实的数据支撑,进而实现能源的有效节约和优化利用。 具体而言,项目对 90 个关键点位进行了细致的分项计量仪表安装工作,这些点位涵盖了建筑物内的主要能耗设备和区域。通过这些仪表,可以实时监测到各个点位的能耗数据,这些数据的实时采集和准确计量,为后续的能耗分析和优化提供了基础。 为了进一步提升能耗数据的利用率和管理效率,项目还增设了能耗监测系统平台。该平台具备强大的数据处理和分析能力,能够实现能耗数据的实时监测和显示、实时数据报表生成、实时数据曲线绘制、历史数据查询以及历史数据图表分析等功能。通过这些功能,管理者能够直观地了解建筑的能耗状况,及时发现能耗异常,制定相应的节能措施。 舒适健康水平提升 项目地上主要为办公楼层,空调形式为风机盘管加新风系统。在此次改造过程中,为了提升项目整体的舒适健康水平,相关改造工作主要如下。 增设室内环境监测平台 项目在每层办公区域均新增设了空气质量传感器,对室内二氧化碳、细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、总挥发性有机物(TVOC)、温度、湿度 6 项指标进行监测,所有传感器均接入室内环境监测平台和 BA 系统,可实现数据的监测、显示、记录、传输等功能,并在相关参数超标时报警提示物业人员采取措施,通过室内环境数据及时发现问题并解决,保障楼内人员的健康舒适。 新风机组过滤段提升 项目对建筑新风系统过滤段进行了提升改造,增加了静电过滤和臭氧去除过滤段,PM2.5 一次通过净化效率大于92%,除菌率大于99%,微生物净化效率大于95%,臭氧去除效果均大于 50%。 增设地下车库 CO 联动系统 项目在地下车库各层设置 CO 浓度传感器,当车库内 CO 浓度超标时,自动开启车库内的排风系统,实现通风换气,降低有害气体浓度,保障地下空间的空气质量。 经检测,项目改造后的室内空气中的氨、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、颗粒物等污染物浓度的检测值低于 GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》的 70%,空气品质效果较好。数据具体如表 1 所示。 表 1 室内空气污染物浓度检测结果

照明系统改造提升
项目对地上部分照明灯具进行了全面更新,将原有的传统照明灯具替换为节能高效的 LED 灯具。根据 GB/T 20145—2006《灯和灯系统的光生物安全性》,更换后的 LED 灯具均为无危险类照明产品,确保了照明的安全性和舒适性。同时,灯具的光输出波形波动深度符合 GB/T 31831—2015《 LED 室内照明应用技术要求》的规定,保证了照明质量的稳定性和均匀性。对于地下车库的照明系统,虽然目前仍采用荧光灯具,但项目已将其纳入二期改造计划,将进一步提升整个建筑的照明能效。
在照明控制策略上,项目团队充分考虑了自然采光的利用,对照明回路进行了内外区分设。当自然采光条件良好时,关闭外区照明回路,减少不必要的能耗;在自然光照不足的情况下,则开启外区照明回路,确保充足的照明需求。这种基于自然采光条件的智能照明控制策略,不仅提高了照明系统的灵活性和适应性,而且有效降低了能耗,实现了节能降耗的目标。
通过以上措施,既提升了项目照明系统的能效和舒适度,又通过自然采光的充分利用和控制技术的应用,实现了照明系统的节能降耗。
优化水资源利用效率
增设灌溉水表
为了实现水资源的精细化管理,项目对水表设置情况进行了全面梳理,并增设了室外绿化的灌溉水表。这一举措使得项目能够实现三级水表计量,即从总水表到分区水表,再到末端用水点的水表,形成了一个完整的水耗监测网络。三级水表计量不仅为水耗的分析提供了准确的数据支撑,而且有助于及时发现和解决水资源浪费的问题,为水资源的合理分配和调度提供了科学依据。
一级节水器具
项目已建设 10 a 之久,部分用水器具已不符合当前的节水标准,项目团队对这些用水器具进行了改造提升。通过采用一级能效的水嘴、座便器、小便器等节水器具,项目在日常用水中实现了显著的节约效果。
给水水箱超高水位报警装置
为了确保供水系统的安全稳定,项目对给水水箱超高水位报警与阀门联动功能进行了改造。通过增设控制系统,实现了对供水系统的双保险。当水箱水位超过设定的超高水位时,报警装置会立即启动,同时联动阀门自动关闭,有效避免了因第一套系统失灵而导致的水泵持续供水现象。这一改造不仅消除了水资源的浪费,而且避免了因水泵长时间运行可能带来的安全隐患,保障了供水系统的稳定运行。
其他
增设充电桩停车位
项目充分考虑了新能源汽车的发展趋势和市场需求,对停车场进行了改造,增设了充电桩停车位。在项目总停车位 242 个的基础上,通过精心规划和设计,共设置了 32 个充电桩,占到了总停车位的 10% 以上。这一改造不仅为新能源车主提供了便利,而且通过鼓励使用新能源汽车,有效减少了温室气体排放,对节能减碳产生了积极影响。
广场绿化改造
通过对广场绿化的优化设计,将原本封闭的角落绿化转变为开放式,不仅增加了绿化面积,而且提高了绿化的可达性和观赏性。同时,对外围绿化隔离带进行了优化设计,既提升了项目的美观度,又增强了生态功能。这些改造措施提升了项目的整体价值,也为顾客和商务人士提供了更加优质的商务休闲体验。
3、经验总结
因地制宜,根据项目本身情况,制定适宜建筑的、有针对性的改造措施。
在不影响项目运营情况下开展改造工作,项目周期较长,需合理安排各项改造工作的时间,并进行统筹。
优先采用感知度高、节能效益明显、低成本的低投入改造措施。
改造工作需要建设方、物业方、使 用者等多方团队共同配合,改造工作开始前应与各方共同商讨工作方案,避免后续出现问题。
项目改造完成后,绿色节能成效明显,可实现暖通系统单项节能率 24.1%;室内空气中的氨、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC、颗粒物等污染物浓度的检测值低于 GB/T 18883—2002 的 70%;大大提升物业人员的信息化管理水平。
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