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上達到既定目標要求。
暖通系統單項節能率24.1%
室內空氣品質提升明顯
物業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區核心地段,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容,一期改造于2020年初開始,2021年底結束。 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、上海地區的地理及氣候特點,結合目前投資建設的整體經濟水平進行了有益的探索,從建筑、結構、給排水、暖通、電氣、施工、運營等各方面出發,分析項目現狀,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。 通過現狀分析,本項目在結構、機電方面的硬件設備基礎較好。在改造前,通過節能診斷和能源審計,本項目存在的問題主要包括以下兩方面。 施工質量存在缺陷,如:空調水管內部銹蝕嚴重,導致漏水;BA 樓宇自控系統基本只監不控,數據斷線率高,無法實現優化節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,如:沒有完善的設備操作手冊,加上之前系統沒有做過調適,設施設備缺少系統的維護保養,整個系統處于不節能運行模式。 硬件、軟件、管理方面的具體問題如下。 硬件方面:新風機過濾網臟堵,影響新風風量;新風機新風閥為手動風閥,無法實現變風量運行;新風機電動水閥無法正常開關,無法實現變流量運行;全熱交換機缺少常規保養,無法正常開啟;樓層水管銹蝕嚴重,經常漏水,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保養;末端風機盤管側送風,吊頂回風,各風機盤管供能區域回風與室外走道聯通,室內氣流組織不暢,影響室內舒適度等;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 BA 只監不控;現場溫度、壓力等傳感器數據,BA 無顯示;歷史數據記錄缺失,無法故障和報警追溯等。 管理方面:空調過濾清洗更換等常規設施保養有所遺漏;處于大流量小溫差的低效運行狀態;冷凍機等大機運營抄表記錄,缺乏專業指導,數據準確性影響系統分析和后期改進;物業管理團隊在空調系統運營的安全性、節能性和舒適性方面存在較大的提升空間等。 綜上,本項目制定了以調適優化為主、機電系統改造提升為輔的改造方案,以下將對改造的主要內容和改造效果進行介紹。
2、改造方案
本項目改造方案以 BA 系統調試優化為主,增設了能耗分項計量系統、環境監測系統、新風機組過濾段、地下車庫一氧化碳(CO)聯動通風系統、灌溉水表、給水水箱超高水位報警裝置、充電樁車位等系統和設施,同時將燈具改造為發光二極管(LED),將節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系統調適優化 冷熱源調適工作 項目冷源為冷水機組,熱源為鍋爐。冷源部分工作包括:冷機群控優化高效控制,如冷機出水溫度自動優化、冷機自動加減控制等;冷凍水泵和冷卻水泵的頻率自動調優控制;冷卻塔開啟臺數自動調優控制;冷機的運行參數、電機狀態 / 故障、主管供回水溫度 / 壓力和室外溫濕度的實時監測等。熱源部分工作包括:板換二次側采暖泵的頻率自動調優控制,供回水溫度、流量、壓力的實時監測等。末端部分工作包括:新風機組性能及控制算法優化,風機盤管聯動控制,照明系統聯動控制,樓層電動蝶閥聯動控制等。 調適過程中按照國際水力平衡標準,對水力系統進行全面水力平衡調適,同時更換了冷凍機房和鍋爐房控制模塊,冷源控制系統控制邏輯包括定時開關機、開機選機、溫度設定、水泵調頻與臺數控制、冷機和冷卻塔加減載、過渡季間歇運行等。 調適后,冷源系統主要分為過渡季模式與夏季模式,開機前系統根據焓值自動選擇開啟冷機和水泵臺數,冷凍泵頻率控制在保障供回水壓差基礎上根據供回水溫差自動調頻。其中,冷卻側采用自學習尋優控制方式,根據系統最佳效率點自動優化冷卻泵和冷卻塔的運行調節。熱源控制系統可實現二次側采暖泵調頻優化控制,二次側采暖泵開啟臺數通過自學習自動增減,供回水管實時監測管道運行參數等。 BA 系統修復工作 項目在調適工作時,同步開展 BA 系統修復工作,對樓宇設備的控制系統進行修復,對其控制策略進行優化,修復工作主要包括多功能電表數據采集,集水井、送排風系統監控,給水系統及水箱液位監控,CO 濃度監視,地上空調機和新風機的監控,標準層照明、風機盤管的監控,屋頂排風機及水箱液位的監控等。 經過修復,BA 系統解決了運行中出現的主要問題,主要包括:自控系統多品牌混搭,系統穩定性差;自控系統操作不便,無法達到大樓空調運營的基本需求;自控系統只能進行簡單定時開關機,無法根據末端負荷變化進行流量自動調節;自控系統缺少冷熱量、機組運行效率等量化數據,無法判斷系統運行狀態;原有空調系統新風量不足等。 通過以上精細化技術調節及修復手段,冷熱源和末端系統可實現設備自動、穩定運行,可通過場景和模式控制對其樓宇設備進行控制,系統具有報警功能、歷史記錄查詢、歷史回放功能,并可通過現場本地和遠程自控 2 種方式進行控制,減少大量人工,同時也提高自控系統的穩定性和便捷性。經測算,通過調適優化,全年暖通系統節能量約為15 萬 kW·h,暖通系統單項節能率為 24.1%。 能耗分項計量 項目通過綜合考慮冷熱源、輸配系統、冷卻塔、公共區域照明插座、電梯以及特殊用電設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據監測,為建筑的能源管理提供堅實的數據支撐,進而實現能源的有效節約和優化利用。 具體而言,項目對 90 個關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的主要能耗設備和區域。通過這些儀表,可以實時監測到各個點位的能耗數據,這些數據的實時采集和準確計量,為后續的能耗分析和優化提供了基礎。 為了進一步提升能耗數據的利用率和管理效率,項目還增設了能耗監測系統平臺。該平臺具備強大的數據處理和分析能力,能夠實現能耗數據的實時監測和顯示、實時數據報表生成、實時數據曲線繪制、歷史數據查詢以及歷史數據圖表分析等功能。通過這些功能,管理者能夠直觀地了解建筑的能耗狀況,及時發現能耗異常,制定相應的節能措施。 舒適健康水平提升 項目地上主要為辦公樓層,空調形式為風機盤管加新風系統。在此次改造過程中,為了提升項目整體的舒適健康水平,相關改造工作主要如下。 增設室內環境監測平臺 項目在每層辦公區域均新增設了空氣質量傳感器,對室內二氧化碳、細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、總揮發性有機物(TVOC)、溫度、濕度 6 項指標進行監測,所有傳感器均接入室內環境監測平臺和 BA 系統,可實現數據的監測、顯示、記錄、傳輸等功能,并在相關參數超標時報警提示物業人員采取措施,通過室內環境數據及時發現問題并解決,保障樓內人員的健康舒適。 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%。 增設地下車庫 CO 聯動系統 項目在地下車庫各層設置 CO 濃度傳感器,當車庫內 CO 濃度超標時,自動開啟車庫內的排風系統,實現通風換氣,降低有害氣體濃度,保障地下空間的空氣質量。 經檢測,項目改造后的室內空氣中的氨、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《室內空氣質量標準》的 70%,空氣品質效果較好。數據具體如表 1 所示。 表 1 室內空氣污染物濃度檢測結果

照明系統改造提升
項目對地上部分照明燈具進行了全面更新,將原有的傳統照明燈具替換為節能高效的 LED 燈具。根據 GB/T 20145—2006《燈和燈系統的光生物安全性》,更換后的 LED 燈具均為無危險類照明產品,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 室內照明應用技術要求》的規定,保證了照明質量的穩定性和均勻性。對于地下車庫的照明系統,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外區分設。當自然采光條件良好時,關閉外區照明回路,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的靈活性和適應性,而且有效降低了能耗,實現了節能降耗的目標。
通過以上措施,既提升了項目照明系統的能效和舒適度,又通過自然采光的充分利用和控制技術的應用,實現了照明系統的節能降耗。
優化水資源利用效率
增設灌溉水表
為了實現水資源的精細化管理,項目對水表設置情況進行了全面梳理,并增設了室外綠化的灌溉水表。這一舉措使得項目能夠實現三級水表計量,即從總水表到分區水表,再到末端用水點的水表,形成了一個完整的水耗監測網絡。三級水表計量不僅為水耗的分析提供了準確的數據支撐,而且有助于及時發現和解決水資源浪費的問題,為水資源的合理分配和調度提供了科學依據。
一級節水器具
項目已建設 10 a 之久,部分用水器具已不符合當前的節水標準,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、小便器等節水器具,項目在日常用水中實現了顯著的節約效果。
給水水箱超高水位報警裝置
為了確保供水系統的安全穩定,項目對給水水箱超高水位報警與閥門聯動功能進行了改造。通過增設控制系統,實現了對供水系統的雙保險。當水箱水位超過設定的超高水位時,報警裝置會立即啟動,同時聯動閥門自動關閉,有效避免了因第一套系統失靈而導致的水泵持續供水現象。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,保障了供水系統的穩定運行。
其他
增設充電樁停車位
項目充分考慮了新能源汽車的發展趨勢和市場需求,對停車場進行了改造,增設了充電樁停車位。在項目總停車位 242 個的基礎上,通過精心規劃和設計,共設置了 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,對節能減碳產生了積極影響。
廣場綠化改造
通過對廣場綠化的優化設計,將原本封閉的角落綠化轉變為開放式,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化設計,既提升了項目的美觀度,又增強了生態功能。這些改造措施提升了項目的整體價值,也為顧客和商務人士提供了更加優質的商務休閑體驗。
3、經驗總結
因地制宜,根據項目本身情況,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,并進行統籌。
優先采用感知度高、節能效益明顯、低成本的低投入改造措施。
改造工作需要建設方、物業方、使 用者等多方團隊共同配合,改造工作開始前應與各方共同商討工作方案,避免后續出現問題。
項目改造完成后,綠色節能成效明顯,可實現暖通系統單項節能率 24.1%;室內空氣中的氨、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%;大大提升物業人員的信息化管理水平。
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