2010年上海世博會(huì)—世博村E地塊綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

周有娣 （北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，北京 100045）

1 建筑概況

世博村E地塊項(xiàng)目位于世博村生活區(qū)南端，為世博村配套設(shè)施。建筑以原有廠房改造為主，結(jié)合局部新建，主要包括辦公、會(huì)議、商業(yè)及餐飲等配套服務(wù)功能。

本項(xiàng)目力求新建筑和改建廠房有機(jī)的結(jié)合，協(xié)調(diào)建筑的整體性、內(nèi)部空間的流動(dòng)性和趣味性，創(chuàng)造世博村中唯一新舊結(jié)合的特色建筑。

E地塊原址廠房為由南向北四排單層連跨建筑，最南側(cè)一排空間較高，因具有較高的商業(yè)價(jià)值，予以全部保留，在內(nèi)部設(shè)兩個(gè)夾層，形成高效的城市商業(yè)界面。

南起第二排廠房設(shè)計(jì)為商業(yè)中庭空間，將南北側(cè)廠房與辦公樓門(mén)廳部分相連接，形成流動(dòng)空間連接體，提供人員交通、休息及商業(yè)展示的功能。

最北側(cè)兩排廠房高度相對(duì)較低，只做一個(gè)夾層。首層設(shè)置餐飲配套空間，2層設(shè)置辦公會(huì)議中心，提供多種規(guī)模的會(huì)議和多功能空間。

E地塊西北角為新建辦公建筑，總建筑高度99m，地面以上23層。首層、2層為大堂、咖啡廳、會(huì)議室等，層高4.8m；3層及以上為高標(biāo)準(zhǔn)、高舒適性的辦公空間，層高4m；地下2層主要作為設(shè)備用房和停車(chē)庫(kù)。

該項(xiàng)目總建筑面積60246m2，屬一類高層建筑，耐火等級(jí)為一級(jí)。建筑設(shè)計(jì)中，新建辦公樓立面采用玻璃幕墻體系，在嚴(yán)格保證節(jié)能要求的前提下，充分體現(xiàn)出現(xiàn)代辦公建筑的造型特征。在與整個(gè)世博村項(xiàng)目風(fēng)格相協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，突出其與居住及酒店等不同的建筑身份。

本工程已在世博期間投入運(yùn)營(yíng)使用，得到了世博官方以及使用者的認(rèn)可及好評(píng)，獲上海市白玉蘭獎(jiǎng)，并獲2011年度全國(guó)優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)獎(jiǎng)——建筑工程設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)。

2 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

（1） 依據(jù)公共建筑節(jié)能規(guī)范劃分標(biāo)準(zhǔn)，按甲類建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2） 屋頂采用40mm厚擠塑板保溫。

（3） 人造板材外墻(包括非透明幕墻等部分)均在外圍護(hù)墻外側(cè)做30mm厚硬泡聚氨酯保溫。

（4） 采用中空幕墻，玻璃幕、玻璃窗設(shè)百葉內(nèi)遮陽(yáng)，保溫節(jié)能。

3 設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)

（1） 空調(diào)冷源由直燃型溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)組提供，加熱源為天然氣；冬季空調(diào)熱源由直燃機(jī)組提供；

（2） 空調(diào)水系統(tǒng)采用分區(qū)二管制異程式系統(tǒng)。主樓辦公區(qū)域分內(nèi)外區(qū)，并按內(nèi)外區(qū)分別設(shè)置冷熱型風(fēng)機(jī)盤(pán)管和單冷型風(fēng)機(jī)盤(pán)管。

（3） 主樓辦公區(qū)域新風(fēng)機(jī)組全部采用帶轉(zhuǎn)輪熱回收裝置的熱回收型機(jī)組。

（4） 裙房首層餐廳和2層會(huì)議廳多功能廳也采用帶轉(zhuǎn)輪熱回收裝置的熱回收型空調(diào)機(jī)組。

（5） 商業(yè)部分的空調(diào)機(jī)組由于空間條件有限無(wú)法采用熱回收型空調(diào)機(jī)組，但設(shè)置了回風(fēng)風(fēng)機(jī)。

（6） 部分通風(fēng)風(fēng)機(jī)選用變頻風(fēng)機(jī)，適應(yīng)不同風(fēng)量的通風(fēng)要求并降低風(fēng)機(jī)能耗。

（7） 主樓外區(qū)風(fēng)盤(pán)水系統(tǒng)按南北朝向分別設(shè)置供回水立管，便于根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

（8） 空調(diào)水系統(tǒng)用戶側(cè)的空調(diào)機(jī)組和風(fēng)盤(pán)均設(shè)置電動(dòng)兩通閥進(jìn)行變水量運(yùn)行。

（9） 生活熱水的熱源采用冷凝燃?xì)忮仩t，其熱效率高于一般鍋爐。

（10） 生活熱水采用干管和立管全循環(huán)系統(tǒng)，保證用水點(diǎn)水溫，減少用水量浪費(fèi)。

（11） 公共建筑衛(wèi)生間洗手盆、小便斗和大便器均采用遠(yuǎn)紅外感應(yīng)式?jīng)_洗閥。

4 電氣專業(yè)綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 供配電系統(tǒng)

（1） 電壓等級(jí)及變配電系統(tǒng)設(shè)置原則

合理確定配電系統(tǒng)電壓等級(jí)，宜選用較高的配電電壓深入負(fù)荷中心。變電或配電所應(yīng)深入或接近負(fù)荷中心，從而盡量減少低壓側(cè)線路長(zhǎng)度，降低線損。

本工程設(shè)備安裝功率：一級(jí)負(fù)荷1306kW、二級(jí)負(fù)荷772kW、三級(jí)負(fù)荷4769kW，經(jīng)計(jì)算，選用2臺(tái)1600kVA和2臺(tái)1250kVA變壓器，變壓器安裝總?cè)萘?700kVA，負(fù)載率75%左右。上海電業(yè)局規(guī)定，市政供電電壓等級(jí)以變壓器裝機(jī)容量6000kVA為劃分界限，大于6000kVA選用35kV，不大于6000kVA選用10kV。本工程屬一類高層重要辦公樓，按一級(jí)負(fù)荷用戶供電：由市政引兩路10kV雙重電源，經(jīng)電纜埋地引入，接在10kV高壓進(jìn)線柜入線端。兩路電源同時(shí)供電，分列運(yùn)行；每路電源均能獨(dú)立承受全部負(fù)荷，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不會(huì)同時(shí)受到損壞。

因直燃機(jī)房、生活泵房、消防泵房等大功率用電設(shè)備設(shè)于主樓地下2層，大量用電負(fù)荷集中于主樓，故10kV變配電所設(shè)在主樓地下1層，位于生活泵房正上方。

低壓配電電壓采用!380V/220V，低壓配電系統(tǒng)遵循綜合考慮供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性、選擇性等合理選用放射式、樹(shù)干式以及分區(qū)樹(shù)干式相結(jié)合的配出方式原則。如：消防泵房、消防電梯等容量較大的消防負(fù)荷以及大容量的直燃機(jī)房、商場(chǎng)、廚房、電梯、VRV空調(diào)用電等采用放射式配電；辦公樓的各層箱及各層空調(diào)機(jī)組以及距離較近的動(dòng)力設(shè)備等采用樹(shù)干式配電；2層的商鋪用電、3層的會(huì)議用電采用分區(qū)樹(shù)干式配電；單相負(fù)荷平衡分配于三相配電干線，以減少不平衡負(fù)荷所造成的用電損耗。低壓配電干線系統(tǒng)圖詳見(jiàn)圖1。

（2） 計(jì)量

在高壓側(cè)設(shè)上海電業(yè)局提供的高壓表計(jì)，用于對(duì)電業(yè)局的繳費(fèi)管理。在變配電所低壓側(cè)設(shè)總計(jì)量表，空調(diào)、照明插座回路加裝分計(jì)量表，用于電能損耗的計(jì)量、分析及能源管理等。同時(shí)按建筑功能和管理模式設(shè)置電能計(jì)量，并按單位分別計(jì)量和考核照明用電量。冷熱源、消防泵房、生活泵房、不同商業(yè)區(qū)以及各辦公樓層等各部分能耗進(jìn)行獨(dú)立分項(xiàng)計(jì)量。

裝設(shè)具有分時(shí)計(jì)量功能的復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量及多功能電能計(jì)量裝置。

（3） 設(shè)備選擇

本工程干式變壓器選用高效、低損耗、低噪聲、過(guò)載能力強(qiáng)的SCB10。

本過(guò)程中不大于30kW的電機(jī)采用全壓?jiǎn)?dòng)方式；30kW以上的非消防專用電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)方式。

生活水泵采用變頻泵，根據(jù)末端用水量需求進(jìn)行變頻控制。

非穿管暗埋敷設(shè)場(chǎng)所的線纜均采用低煙無(wú)鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣阻燃銅芯電纜或?qū)Ь€。

（4） 無(wú)功補(bǔ)償

提高用電單位的自然功率因數(shù)：采取正確選擇電動(dòng)機(jī)、變壓器的容量以及照明燈具啟動(dòng)器、降低線路感抗等措施。

無(wú)功補(bǔ)償采用變配電所低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式，選用干式非燃型電容器，自動(dòng)分組投切，并設(shè)有過(guò)電壓自動(dòng)切除保護(hù)裝置。補(bǔ)償容量為2×400kVar(2臺(tái)1250kVA變壓器低壓側(cè))、2×（2×250）kVar(2臺(tái)1600kVA變壓器低壓側(cè))共計(jì)1800 kVar，補(bǔ)償后功率因數(shù)高于0.90。

本工程冷凝式燃?xì)忮仩t房設(shè)在改建裙房3層，考慮其容量較大、長(zhǎng)期運(yùn)行、負(fù)載穩(wěn)定且離變電所較遠(yuǎn)，因此，在冷凝式燃?xì)忮仩t房動(dòng)力配電柜處設(shè)就地?zé)o功補(bǔ)償。補(bǔ)償后功率因數(shù)高于0.90，用以減少無(wú)功負(fù)荷所造成的用電損耗。

（5） 諧波治理

在首層的世博村園區(qū)消防兼保安監(jiān)控中心、本樓保安監(jiān)控中心以及2層的網(wǎng)絡(luò)程控交換中心內(nèi)的設(shè)備多為電子設(shè)備等非線性負(fù)載，易產(chǎn)生高次諧波。因此，在上述場(chǎng)所的末端配電箱處設(shè)置了有源諧波吸收濾波裝置，用以消除高次諧波；在變配電所低壓側(cè)電容補(bǔ)償柜內(nèi)設(shè)配套電感用作無(wú)源吸收諧波裝置，進(jìn)一步凈化電源質(zhì)量。

表1 照度及功率密度值計(jì)算表

4.2 照明

（1） 照明配電

各房間或場(chǎng)所的照明功率密度值均滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034規(guī)定的現(xiàn)行值，并接近目標(biāo)值。

● 室內(nèi)照度、統(tǒng)一眩光值、一般顯色指數(shù)等指標(biāo)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50034中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行選取。

● 設(shè)計(jì)中照明配電箱的位置盡量設(shè)在負(fù)荷中心，并盡量靠近電源側(cè)。

● 照明負(fù)荷三相配電干線的各相負(fù)荷平均分配，盡量做到三相負(fù)荷平衡，減少中性線上電流。

● 氣體放電燈均采用單燈就地補(bǔ)償，其功率因數(shù)值不低于0.9。

● 供夜景照明的配電回路單獨(dú)由變配電所低壓側(cè)配出。

（2） 照明設(shè)備選擇

室內(nèi)外照明選用發(fā)光效率高、顯色性好、使用壽命長(zhǎng)、色溫相宜、符合環(huán)保要求的光源、高效燈具和低損耗鎮(zhèn)流器等附件。

室內(nèi)地下停車(chē)場(chǎng)、商業(yè)、辦公室等均選用顯色指數(shù)(Ra)大于80的三基色T5型節(jié)能熒光燈，配高功率因數(shù)的電子鎮(zhèn)流器，熒光燈就地補(bǔ)償，功率因數(shù)不低于0.9；餐廳及公共走廊選用節(jié)能筒燈；辦公樓首層9.6m高門(mén)廳選用管吊型150W金鹵燈；裙房2層會(huì)議室采用格柵熒光燈，配T5 28W光源，并且在大會(huì)議室輔以光導(dǎo)管照明燈，直接利用陽(yáng)光作為大進(jìn)深空間的日間照明。充分利用日間太陽(yáng)能，減少照明電能消耗。

室外照明采用高功率金鹵燈，在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中控制出光角，在保證整體效果前提下最大程度地減少眩光。所有初始燈光超過(guò)1000 lx的外部光源均采用了遮光罩，減少了光污染。

建筑物疏散標(biāo)志、廣告照明采用發(fā)光二極管LED作光源，大量降低用電能耗。

將景觀照明設(shè)施直接結(jié)合在立面幕墻系統(tǒng)中，采用豎向彩色LED燈帶陣列，既豐富了建筑形象和光影層次，在夜間營(yíng)造科技時(shí)尚的城市氣氛，又節(jié)約了有限的電能。

（3） 照明控制

建筑物內(nèi)的走廊、樓梯間、門(mén)廳、候梯廳等公共場(chǎng)所照明，采用分區(qū)域、分組集中控制。

景觀及夜景照明分平時(shí)、節(jié)日以及重大節(jié)日采用不同場(chǎng)景以及開(kāi)燈方式控制。

房間照明在滿足功能需要的前提下，每個(gè)開(kāi)關(guān)控制的燈數(shù)盡量不太多，所控?zé)袅信c采光側(cè)窗墻面平行，最大限度減少白天對(duì)人工照明的依賴。

采用智能樓宇控制系統(tǒng)對(duì)停車(chē)場(chǎng)、公共區(qū)域的公共空間照明以及室外照明實(shí)行分區(qū)域、分組、分時(shí)監(jiān)控。

建筑物夜間景觀照明和室外照明采用智能燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行多場(chǎng)景、多時(shí)段的自動(dòng)控制。

4.3 建筑設(shè)備電氣節(jié)能

（1） 采用建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BA ）對(duì)機(jī)電設(shè)備實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)和節(jié)能控制。

采用直接數(shù)字集散型樓宇自動(dòng)化管理控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)具有對(duì)建筑機(jī)電設(shè)備（冷熱源、空調(diào)、通風(fēng)、給排水設(shè)備、扶電梯、照明等）進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和控制的功能，確保各類設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全和可靠，并達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的管理要求。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)有建筑物環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、CO2濃度）的監(jiān)測(cè)功能。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足對(duì)建筑物的物業(yè)管理需要，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、能耗累計(jì)，以生成節(jié)能及優(yōu)化管理所需的各種相關(guān)信息分析和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

共享所需的公共安全等相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息等資源。

控制要點(diǎn)

● 送排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)啟停控制、運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警；風(fēng)機(jī)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制。

● 給水系統(tǒng)的水泵自動(dòng)啟停控制、運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警；水箱液位監(jiān)測(cè)、超高與超低水位報(bào)警。污水處理系統(tǒng)的水泵啟?？刂?、運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警；污水集水井、中水處理池監(jiān)視、超高與超低液位報(bào)警；漏水報(bào)警監(jiān)視。

● 空氣處理機(jī)組(二管制)：夏季送冷風(fēng)、冬季送熱風(fēng)、過(guò)渡季送新風(fēng)以節(jié)能。串級(jí)調(diào)節(jié)電動(dòng)閥調(diào)節(jié)冷或熱水量控制送風(fēng)溫度，使回風(fēng)（室內(nèi)）溫度維持在設(shè)定范圍內(nèi)；根據(jù)回風(fēng)空氣質(zhì)量(CO2含量)及室內(nèi)外空氣焓值比較控制各風(fēng)閥達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，可設(shè)置最小新風(fēng)量；設(shè)過(guò)濾網(wǎng)失效報(bào)警、盤(pán)管防凍、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警，風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥和水閥等聯(lián)鎖；風(fēng)機(jī)按時(shí)間程序自動(dòng)啟/停，運(yùn)行時(shí)間累計(jì)，用壓差開(kāi)關(guān)監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

● 新風(fēng)處理機(jī)組(二管制)：夏季送冷風(fēng)、冬季送熱風(fēng)、過(guò)渡季送新風(fēng)以節(jié)能。根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差，控制電動(dòng)閥調(diào)節(jié)冷或熱水量，使送風(fēng)溫度維持在設(shè)定范圍內(nèi)；設(shè)新風(fēng)門(mén)控制、過(guò)濾網(wǎng)失效報(bào)警、盤(pán)管防凍、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警，風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥和水閥等聯(lián)鎖；送風(fēng)機(jī)按時(shí)間程序自動(dòng)啟/停，運(yùn)行時(shí)間累計(jì)，用壓差開(kāi)關(guān)監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

● 風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)設(shè)置房間溫度自動(dòng)控制裝置。

● 大空間、門(mén)廳、樓梯間及走道等公共場(chǎng)所的照明按時(shí)間程序控制（值班照明除外）；航空障礙燈按時(shí)間程序控制、故障報(bào)警；景觀照明的場(chǎng)景、亮度按時(shí)間程序控制、故障報(bào)警；廣場(chǎng)及停車(chē)場(chǎng)照明按時(shí)間程序控制。

● 電梯管理系統(tǒng)采用自成體系的專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)通信接口納入建筑設(shè)備管理系統(tǒng)。

● 中央制冷系統(tǒng)、冷凝燃?xì)忮仩t采用自成體系的專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)通信接口納入建筑設(shè)備管理系統(tǒng)。

（2） 世博組委會(huì)根據(jù)本建筑在世博會(huì)中和會(huì)后的功能以及其所處的重要商業(yè)地理位置等因素，將本工程定位為綜合5A寫(xiě)字樓。5A智能寫(xiě)字樓應(yīng)具有快速暢通、功能完善的信息系統(tǒng)，具有信息共享和處理的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，具有節(jié)能、省力、防災(zāi)、安全的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等，最終為本大廈工作人員創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、便利的工作環(huán)境。

據(jù)此原則，本工程設(shè)計(jì)智能弱電系統(tǒng)如下：

● 信息設(shè)施系統(tǒng)：包括通信接入、程控電話交換、信息網(wǎng)絡(luò)、綜合布線、室內(nèi)移動(dòng)通信覆蓋、有線電視及衛(wèi)星電視接收、公共廣播、會(huì)議、信息導(dǎo)引及發(fā)布系統(tǒng)。

● 信息化應(yīng)用系統(tǒng)：辦公工作業(yè)務(wù)、物業(yè)運(yùn)營(yíng)管理、公共服務(wù)管理、公共信息服務(wù)、智能卡應(yīng)用、信息網(wǎng)絡(luò)安全管理等。

● 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

● 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

● 公共安全防范系統(tǒng)：安全防范綜合管理系統(tǒng)、入侵報(bào)警、視頻安防監(jiān)控、出入口控制、無(wú)線電子巡更、停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)。

● 智能弱電集成系統(tǒng)：將分散、相互獨(dú)立的各弱電子系統(tǒng)，用相同的軟件界面進(jìn)行集中監(jiān)視。實(shí)現(xiàn)跨子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共享信息資源等，從而實(shí)現(xiàn)提高工作效率、降低運(yùn)行成本、提高大廈的功能水平的功效。

（3） 在變配電室設(shè)監(jiān)控管理站，采用變配電管理主機(jī)對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量等，據(jù)此調(diào)整電能的輸配，最大可能地節(jié)約電能。本系統(tǒng)涉及內(nèi)容為供配電系統(tǒng)的中壓開(kāi)關(guān)與主要低壓開(kāi)關(guān)的狀態(tài)監(jiān)視及故障報(bào)警；中壓與低壓主母排的電壓、電流及功率因數(shù)測(cè)量；電能計(jì)量；變壓器溫度監(jiān)測(cè)及超溫報(bào)警；備用及應(yīng)急電源的手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)、電壓、電流及頻率監(jiān)測(cè)；主回路及重要回路的諧波監(jiān)測(cè)與記錄。

（4） 當(dāng)控制電器能滿足控制要求時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間通電的控制電器選用節(jié)能型產(chǎn)品。

5 結(jié)束語(yǔ)

世博村E地塊項(xiàng)目為世博村配套設(shè)施。設(shè)計(jì)充分考慮上海地區(qū)城市生態(tài)環(huán)境因素的影響，營(yíng)造典雅大方、安全便捷、尺度宜人并別具特色的場(chǎng)所空間與可持續(xù)發(fā)展的辦公環(huán)境。本著堅(jiān)持以人為本、堅(jiān)持綠色和健康的理念，從設(shè)備、材料和智能等多方面的設(shè)計(jì)和選擇上，滿足環(huán)保和節(jié)能的理念。希望藉本文的介紹，為更好、更全面的推進(jìn)建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)技術(shù)參考。