TOD模式下商業(yè)建筑節(jié)能管理研究

【摘要】在“雙碳”背景下，建筑能源使用的合理性和節(jié)能率成為非常重要的議題。文中以深圳某TOD開發(fā)建設(shè)的商業(yè)綜合體建筑為例，對(duì)建筑中主要用電負(fù)荷設(shè)備設(shè)施、使用管理方案和場(chǎng)所經(jīng)營(yíng)使用需求等方面進(jìn)行研究分析。通過不斷完善、精細(xì)化執(zhí)行設(shè)備設(shè)施的管理細(xì)則，逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、節(jié)省經(jīng)營(yíng)成本的目的，為其他同類管理項(xiàng)目積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】TOD；精細(xì)化；組控模式；場(chǎng)景化管理；節(jié)能減排

【中圖分類號(hào)】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0062-03

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，在深圳每年都有大量的建筑體啟動(dòng)開發(fā)或竣工交付。近年來，特別是在區(qū)域一體化發(fā)展、城市片區(qū)開發(fā)新格局、產(chǎn)業(yè)升級(jí)等新發(fā)展概念下，以軌道交通為大脈絡(luò)，周邊的TOD站城一體化開發(fā)建設(shè)如火如荼。先后投入的建筑綜合體，普遍面積較大、能耗基數(shù)較高。在設(shè)計(jì)之初，雖然按照綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)配置了節(jié)能措施和智能化樓宇系統(tǒng)，但在系統(tǒng)集成、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行模式、現(xiàn)場(chǎng)操作標(biāo)準(zhǔn)等方面，還沒有形成具有指導(dǎo)意義的節(jié)能操作指引和管理標(biāo)準(zhǔn)，在用電量和高能耗等方面仍有很大的提升空間[1]。

1 TOD模式

TOD模式是以有效遏制城市蔓延與提高土地使用效率為目的進(jìn)行的城市規(guī)劃，通過提高同站點(diǎn)附近的土地建設(shè)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。因此，TOD模式具備高密度性，有效地支持了周圍零售業(yè)、商場(chǎng)、大型超市等公共設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展[2]。例如，深圳某關(guān)聯(lián)開發(fā)項(xiàng)目是一個(gè)集軌道交通用地、商業(yè)用地、教育配套、保障住房用地為一體的TOD站城一體案例。通過前瞻考量用地范圍、周邊環(huán)境、立體周邊、片區(qū)城市功能規(guī)劃、商業(yè)經(jīng)營(yíng)需求以及深鐵集團(tuán)長(zhǎng)期以來軌道建設(shè)、軌道運(yùn)營(yíng)、站城一體、資源經(jīng)營(yíng)“四位一體”的核心價(jià)值鏈導(dǎo)向，項(xiàng)目規(guī)劃方案實(shí)現(xiàn)以地鐵站點(diǎn)為起點(diǎn)，打造完成集軌道列車檢修、保障用房、配套學(xué)校、運(yùn)動(dòng)公園、商業(yè)住宅綜合體及地鐵通廊的立體社群。

2 碳達(dá)峰、碳中和

2020年國(guó)內(nèi)相關(guān)部門承諾，提高應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[3]。

此前，中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)、重慶大學(xué)發(fā)布的《2021中國(guó)建筑能耗與碳排放研究報(bào)告》中指出，2019年建筑全過程能耗達(dá)到全國(guó)總量的46%，碳排放達(dá)到全國(guó)總量的50%。其中，以追求空調(diào)效果提升顧客體驗(yàn)為運(yùn)營(yíng)條件的商業(yè)綜合體，建筑能耗占比較大。在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下，公共建筑行業(yè)如何節(jié)能降碳是一個(gè)重要課題。建筑的節(jié)能降碳，不僅是綠色節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用、設(shè)備智能化的不斷提升，還需要在日常運(yùn)維過程中不斷提升完善和精細(xì)現(xiàn)場(chǎng)管理措施，為“雙碳”目標(biāo)提供助力。

3 TOD節(jié)能運(yùn)維管理

例如，某TOD站城項(xiàng)目中的一座商業(yè)綜合體，建筑面積約4.7萬 m2，室內(nèi)設(shè)置三組室內(nèi)中庭，其中兩組為玻璃幕墻穹頂中庭，公區(qū)與租賃面積一般按45/55劃分。為合理管控經(jīng)營(yíng)期間的能耗費(fèi)用，商業(yè)管理企業(yè)會(huì)根據(jù)不同定位的商業(yè)體設(shè)定公共單位能耗費(fèi)用，范圍在每月7～12元/m2（建筑面積）之間。項(xiàng)目因考慮TOD綜合開發(fā)、交通便利、商業(yè)地塊狹長(zhǎng)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)為多首層、多出入口結(jié)構(gòu)以及兩座單體建筑，通過室外露天連廊連通的方案，室外熱負(fù)荷干擾較大。另外，建設(shè)收尾、安裝零星工程延后等問題，也增加了場(chǎng)內(nèi)能耗監(jiān)管的工作難度。以科學(xué)合理、不斷節(jié)省經(jīng)營(yíng)能耗成本為目標(biāo)，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，制定合理的節(jié)能運(yùn)維管理方案。

3.1 空調(diào)機(jī)組精細(xì)化組控運(yùn)行管理

3.1.1 系統(tǒng)設(shè)備概況

項(xiàng)目建筑能耗中通風(fēng)空調(diào)能耗占比為40%～60%，而通風(fēng)空調(diào)中冷水系統(tǒng)主機(jī)的能耗占比超過80%，其中包含冷水主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、水處理設(shè)備等。①冷水系統(tǒng)采用一次泵定流量（工頻、預(yù)留變頻條件）系統(tǒng)，空調(diào)總冷負(fù)荷為6 850 kW，采用機(jī)載變頻離心式冷水機(jī)組3臺(tái)（兩大一?。?，制冷量、功率分別為2 813/536 kW，1 406/268 kW；②冷水系統(tǒng)配置冷水泵4臺(tái)（分為兩組），其中一組2臺(tái)（兩用）功率為90 kW，另一組2臺(tái)（一用一備）功率為45 kW；③冷卻水系統(tǒng)配置冷卻水泵5臺(tái)（分為兩組），其中一組3臺(tái)功率為90 kW（兩用一備），另一組2臺(tái)功率為45 kW（一用一備）；④配置橫流式玻璃鋼超靜音冷卻塔5臺(tái)，功率為11 kW，安裝在裙樓屋頂，并聯(lián)運(yùn)行。商業(yè)綜合體通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包含冷水主機(jī)系統(tǒng)（集中冷水源）、集中新風(fēng)子系統(tǒng)、組合式空氣處理機(jī)組的低風(fēng)速單風(fēng)道全空氣子系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)盤管子系統(tǒng)。

3.1.2 調(diào)整前系統(tǒng)運(yùn)行模式

試運(yùn)營(yíng)前期，按照機(jī)組運(yùn)行設(shè)計(jì)說明，機(jī)組制冷溫度統(tǒng)一設(shè)定為7 ℃。其中1—2月全天開啟冷水小機(jī)組：3—4月及11—12月全天開啟1臺(tái)冷水大機(jī)組；5—10月全天開啟2臺(tái)冷水大機(jī)組，并配套全部開啟集中新風(fēng)子系統(tǒng)新風(fēng)柜、組合式空氣處理機(jī)組及盤管機(jī)組。因未按照實(shí)際負(fù)荷變化細(xì)化機(jī)組運(yùn)行模式，公區(qū)用電能耗較大。

3.1.3 節(jié)能運(yùn)維方案

結(jié)合社區(qū)型商業(yè)的特點(diǎn)，空調(diào)運(yùn)行啟停模式涵蓋商場(chǎng)低、中、高峰期。在一年周期內(nèi)的不同季節(jié)，以室外溫度、濕度為主要因素，冷水機(jī)組供回水溫度差為次要因素，可以動(dòng)態(tài)確定冷水機(jī)組組控模式以及新風(fēng)柜和空調(diào)柜開啟模式（除空鋪）見表1，場(chǎng)內(nèi)良好通風(fēng)情況下做到能耗最大利用。

①當(dāng)室外溫度低于20 ℃ ，主機(jī)停機(jī)開啟新風(fēng)柜供應(yīng)新風(fēng)，中、晚高峰時(shí)段開啟餐飲鋪空調(diào)柜通風(fēng)換氣；②當(dāng)室外溫度在20～24 ℃之間，開啟新風(fēng)、空調(diào)柜通風(fēng)換氣，中、晚高峰時(shí)段開啟冷水小主機(jī)系統(tǒng)供冷，主機(jī)制冷溫度設(shè)定至9 ℃；③當(dāng)室外溫度在25 ℃以上，根據(jù)環(huán)境濕度情況開啟1臺(tái)冷水大、小主機(jī)（濕度70以下開小主機(jī)，濕度70以上開啟大主機(jī)），因項(xiàng)目為社區(qū)型商業(yè)，晚高峰應(yīng)開啟冷水大主機(jī)系統(tǒng)；④過渡季節(jié)（1—4月、11—12月），冷水主機(jī)制冷溫度可考慮設(shè)定為≥9 ℃；⑤空調(diào)季節(jié)（5—10月），冷水主機(jī)制冷溫度設(shè)定調(diào)節(jié)≤7 ℃ 。

3.2 通風(fēng)設(shè)施時(shí)段啟停管理

公共區(qū)域設(shè)計(jì)安裝了一套大功率機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備（9臺(tái)3/4 kW風(fēng)機(jī)），實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)機(jī)械通風(fēng)換氣的功能。對(duì)比試運(yùn)營(yíng)前期全天開啟模式，考慮經(jīng)營(yíng)時(shí)段因已有帶新風(fēng)的空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)正壓換氣的效果，結(jié)合場(chǎng)內(nèi)工作人員主要工作時(shí)段為9：30—閉店，僅在9：30—10：00有空當(dāng)時(shí)段，可設(shè)置機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)群控開機(jī)時(shí)段為9：30—10：00，其他營(yíng)業(yè)時(shí)段不開機(jī)，減少非必要的用電能耗，同時(shí)減少室內(nèi)空調(diào)的損耗。

針對(duì)餐飲鋪位，按照GB 18483—2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》和相關(guān)部門環(huán)保要求，主體專用排油煙井道集中設(shè)置排油煙凈化裝置，根據(jù)業(yè)態(tài)分布設(shè)置6組共計(jì)12臺(tái)（11～15 kW）大功率風(fēng)機(jī)。結(jié)合餐飲備餐、就餐時(shí)段性特點(diǎn)，對(duì)配電箱進(jìn)行分組時(shí)控改造。備餐時(shí)段開啟1臺(tái)風(fēng)機(jī)排油煙，就餐高峰時(shí)段補(bǔ)充開啟第2臺(tái)風(fēng)機(jī)增強(qiáng)排放，兼顧經(jīng)營(yíng)環(huán)境的同時(shí)，以節(jié)省不必要的電量損失。

3.3 照明亮化設(shè)施場(chǎng)景化管理

商業(yè)綜合體電氣設(shè)施，除動(dòng)力配電外還包含室內(nèi)外照明（含導(dǎo)向標(biāo)識(shí)）、室內(nèi)外廣告燈箱、外立面發(fā)光字體、精神堡壘立塔、室外泛光照明、室外亮化燈具等。室內(nèi)外照明設(shè)施屬于室內(nèi)精裝修內(nèi)容，設(shè)計(jì)安裝包含智能照明控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)集中控制，其他照明亮化設(shè)施屬于各專業(yè)補(bǔ)充內(nèi)容，常規(guī)做法是通過增加時(shí)控開關(guān)進(jìn)行區(qū)域控制。

對(duì)比試運(yùn)營(yíng)前期全天開啟模式，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，公區(qū)照明按照室內(nèi)外區(qū)分設(shè)置場(chǎng)景模式：①室外連廊部分，采用日間保留應(yīng)急照明、夜間經(jīng)營(yíng)時(shí)段燈具全開、閉店后保留應(yīng)急照明的管控模式，根據(jù)季節(jié)微調(diào)夜間全開起始時(shí)間；②室內(nèi)部分，根據(jù)營(yíng)業(yè)時(shí)間定啟停模式為營(yíng)業(yè)期啟用普通照明及應(yīng)急照明模式，非營(yíng)業(yè)期啟用應(yīng)急照明模式。

其他電氣設(shè)施均采用夜間自動(dòng)定時(shí)控制啟停模式（帶經(jīng)緯度時(shí)控開關(guān)），并根據(jù)季節(jié)微調(diào)夜間全開起始時(shí)間，使照明強(qiáng)度符合要求的情況下達(dá)到最大節(jié)能效益。

3.4 電扶梯及電梯空調(diào)差異控制

以兩棟單體建筑通過中間連廊連通的商業(yè)綜合體為例，主要營(yíng)業(yè)樓層為1～4層。顧客通行范圍包含商場(chǎng)內(nèi)部及地下停車負(fù)一層，為實(shí)現(xiàn)上下樓層、人車通行、客貨分離等動(dòng)線功能需求，場(chǎng)內(nèi)設(shè)置24臺(tái)扶梯（含室外）及13臺(tái)垂直電梯，運(yùn)行功率分別為10 kW、18～22 kW，設(shè)備使用頻繁、用電功率大，屬于建筑能耗占比較高的設(shè)施。

考慮到商業(yè)綜合體人流時(shí)段特征明顯，即午、晚高峰人流聚集，其他閑時(shí)期間人流分散偏少。在電扶梯選型安裝時(shí)，考慮選用變頻及人員響應(yīng)感應(yīng)控制功能，其他閑時(shí)期間以電扶梯低速、垂直電梯靜止待命狀態(tài)為主，顧客進(jìn)入或觸發(fā)乘梯功能時(shí)，快速轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)[4]。因電梯獨(dú)立配置空調(diào)的特點(diǎn)，考慮經(jīng)營(yíng)時(shí)段空調(diào)自動(dòng)啟停、閉店后調(diào)整為通風(fēng)模式，根據(jù)使用場(chǎng)所區(qū)分，大廳空調(diào)溫度設(shè)定為26 ℃ 、貨梯空調(diào)溫度設(shè)定為28 ℃ ，兼顧顧客良好體驗(yàn)，同時(shí)達(dá)到節(jié)能效果。

3.5 零星節(jié)能改造

項(xiàng)目總冷負(fù)荷為6 850 kW，冷指標(biāo)約為179.19 W/m2，屋面的總面積為4 250 m2（含穹頂天窗）。屋頂玻璃天窗面積為398.74 m2，天窗輻射冷負(fù)荷為129.93 kW，傳熱冷負(fù)荷為7.34 kW，屋面不透明部分總負(fù)荷約為43.9 kW，屋面總冷負(fù)荷為181.17 kW。天窗僅占屋頂面積9.38%，但天窗的輻射冷負(fù)荷占整個(gè)屋頂冷負(fù)荷的75.76%。為解決減少天窗輻射負(fù)荷，減少對(duì)室內(nèi)空調(diào)效果影響的同時(shí)降低空調(diào)能耗，啟動(dòng)中庭玻璃遮陽隔熱改造[5]。

按能量守恒定律，太陽輻射經(jīng)過玻璃只有3種方式：穿透玻璃、玻璃吸收、玻璃反射。由于這個(gè)原理，通過在玻璃外側(cè)使用反射輻射的隔熱方式，隔熱效果會(huì)更加明顯。為了不產(chǎn)生光污染，選用漫反射技術(shù)的綠光玻璃隔熱鍍膜（可見透光率25.2%、太陽能總隔阻率71.4%、遮陽系數(shù)0.292）。實(shí)測(cè)改造前后玻璃表面溫度可降低≥8 ℃ ，對(duì)比市場(chǎng)已執(zhí)行項(xiàng)目，初步測(cè)算，年可降低耗電量超過6 000 kW．h。

為解決綜合體出入門口多冷量流失的情況，根據(jù)商業(yè)人流動(dòng)線分布情況，決定出入口增加風(fēng)幕機(jī)27臺(tái)，保證每個(gè)外部出入口至少有一組玻璃門具備風(fēng)幕措施。實(shí)測(cè)改造前后各出入口環(huán)境溫度可降低≥3 ℃ ，進(jìn)一步減少外部熱負(fù)荷。

如圖1所示，2022年起通過以上運(yùn)維管理手段，綜合體公共能耗成本大幅度降低，由試運(yùn)營(yíng)初期的電量600萬～700萬 kW．h/年（2021年客流及銷售業(yè)績(jī)均為最高峰），降低為電量約500萬 kW．h/年，成本由最高700萬元/年，降低為470萬元/年，單位能耗滿足市場(chǎng)范圍，并逐步向管理高標(biāo)準(zhǔn)靠齊。

4 結(jié)語

綜上所述，TOD站城一體開發(fā)模式已在國(guó)內(nèi)主要城市普及的背景下，如何在TOD模式建設(shè)的同時(shí)兼顧用地最大化、綠色節(jié)能技術(shù)、設(shè)備設(shè)施智能數(shù)字化、節(jié)能運(yùn)維管理思維，都是今后需要持續(xù)深入研究和不斷提升的課題。研究應(yīng)當(dāng)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工安裝、單一專業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在開發(fā)前端以低碳環(huán)保、5G數(shù)字化科技概念為啟發(fā)，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展路線中的智能樓宇落地。在使用過程中不斷深入精細(xì)化運(yùn)維管理，通過差異化、場(chǎng)景化、分區(qū)域分時(shí)段制定可操作、可執(zhí)行落地的實(shí)施細(xì)則，逐步降低單體建筑的綜合能耗，同時(shí)也為“碳達(dá)峰、碳中和”這一目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

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[作者簡(jiǎn)介]廖?。?989—），男，廣東興寧人，本科，工程師，研究方向：建筑節(jié)能管理。