2010年上海世博會—世博村E地塊綠色節能設計

周有娣 （北京市建筑設計研究院，北京 100045）

1 建筑概況

世博村E地塊項目位于世博村生活區南端，為世博村配套設施。建筑以原有廠房改造為主，結合局部新建，主要包括辦公、會議、商業及餐飲等配套服務功能。

本項目力求新建筑和改建廠房有機的結合，協調建筑的整體性、內部空間的流動性和趣味性，創造世博村中唯一新舊結合的特色建筑。

E地塊原址廠房為由南向北四排單層連跨建筑，最南側一排空間較高，因具有較高的商業價值，予以全部保留，在內部設兩個夾層，形成高效的城市商業界面。

南起第二排廠房設計為商業中庭空間，將南北側廠房與辦公樓門廳部分相連接，形成流動空間連接體，提供人員交通、休息及商業展示的功能。

最北側兩排廠房高度相對較低，只做一個夾層。首層設置餐飲配套空間，2層設置辦公會議中心，提供多種規模的會議和多功能空間。

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、會議室等，層高4.8m；3層及以上為高標準、高舒適性的辦公空間，層高4m；地下2層主要作為設備用房和停車庫。

該項目總建筑面積60246m2，屬一類高層建筑，耐火等級為一級。建筑設計中，新建辦公樓立面采用玻璃幕墻體系，在嚴格保證節能要求的前提下，充分體現出現代辦公建筑的造型特征。在與整個世博村項目風格相協調的基礎上，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營使用，得到了世博官方以及使用者的認可及好評，獲上海市白玉蘭獎，并獲2011年度全國優秀工程勘察設計行業獎——建筑工程設計二等獎。

2 建筑節能設計

（1） 依據公共建筑節能規范劃分標準，按甲類建筑進行設計。

（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)均在外圍護墻外側做30mm厚硬泡聚氨酯保溫。

（4） 采用中空幕墻，玻璃幕、玻璃窗設百葉內遮陽，保溫節能。

3 設備專業節能設計

（1） 空調冷源由直燃型溴化鋰冷溫水機組提供，加熱源為天然氣；冬季空調熱源由直燃機組提供；

（2） 空調水系統采用分區二管制異程式系統。主樓辦公區域分內外區，并按內外區分別設置冷熱型風機盤管和單冷型風機盤管。

（3） 主樓辦公區域新風機組全部采用帶轉輪熱回收裝置的熱回收型機組。

（4） 裙房首層餐廳和2層會議廳多功能廳也采用帶轉輪熱回收裝置的熱回收型空調機組。

（5） 商業部分的空調機組由于空間條件有限無法采用熱回收型空調機組，但設置了回風風機。

（6） 部分通風風機選用變頻風機，適應不同風量的通風要求并降低風機能耗。

（7） 主樓外區風盤水系統按南北朝向分別設置供回水立管，便于根據負荷進行流量調節。

（8） 空調水系統用戶側的空調機組和風盤均設置電動兩通閥進行變水量運行。

（9） 生活熱水的熱源采用冷凝燃氣鍋爐，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系統，保證用水點水溫，減少用水量浪費。

（11） 公共建筑衛生間洗手盆、小便斗和大便器均采用遠紅外感應式沖洗閥。

4 電氣專業綠色節能設計

4.1 供配電系統

（1） 電壓等級及變配電系統設置原則

合理確定配電系統電壓等級，宜選用較高的配電電壓深入負荷中心。變電或配電所應深入或接近負荷中心，從而盡量減少低壓側線路長度，降低線損。

本工程設備安裝功率：一級負荷1306kW、二級負荷772kW、三級負荷4769kW，經計算，選用2臺1600kVA和2臺1250kVA變壓器，變壓器安裝總容量5700kVA，負載率75%左右。上海電業局規定，市政供電電壓等級以變壓器裝機容量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，按一級負荷用戶供電：由市政引兩路10kV雙重電源，經電纜埋地引入，接在10kV高壓進線柜入線端。兩路電源同時供電，分列運行；每路電源均能獨立承受全部負荷，當一路電源發生故障時，另一路電源不會同時受到損壞。

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

低壓配電電壓采用!380V/220V，低壓配電系統遵循綜合考慮供電可靠性、經濟性、選擇性等合理選用放射式、樹干式以及分區樹干式相結合的配出方式原則。如：消防泵房、消防電梯等容量較大的消防負荷以及大容量的直燃機房、商場、廚房、電梯、VRV空調用電等采用放射式配電；辦公樓的各層箱及各層空調機組以及距離較近的動力設備等采用樹干式配電；2層的商鋪用電、3層的會議用電采用分區樹干式配電；單相負荷平衡分配于三相配電干線，以減少不平衡負荷所造成的用電損耗。低壓配電干線系統圖詳見圖1。

（2） 計量

在高壓側設上海電業局提供的高壓表計，用于對電業局的繳費管理。在變配電所低壓側設總計量表，空調、照明插座回路加裝分計量表，用于電能損耗的計量、分析及能源管理等。同時按建筑功能和管理模式設置電能計量，并按單位分別計量和考核照明用電量。冷熱源、消防泵房、生活泵房、不同商業區以及各辦公樓層等各部分能耗進行獨立分項計量。

裝設具有分時計量功能的復費率電能計量及多功能電能計量裝置。

（3） 設備選擇

本工程干式變壓器選用高效、低損耗、低噪聲、過載能力強的SCB10。

本過程中不大于30kW的電機采用全壓啟動方式；30kW以上的非消防專用電動機采用軟啟動或變頻啟動方式。

生活水泵采用變頻泵，根據末端用水量需求進行變頻控制。

非穿管暗埋敷設場所的線纜均采用低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣阻燃銅芯電纜或導線。

（4） 無功補償

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

無功補償采用變配電所低壓側集中補償方式，選用干式非燃型電容器，自動分組投切，并設有過電壓自動切除保護裝置。補償容量為2×400kVar(2臺1250kVA變壓器低壓側)、2×（2×250）kVar(2臺1600kVA變壓器低壓側)共計1800 kVar，補償后功率因數高于0.90。

本工程冷凝式燃氣鍋爐房設在改建裙房3層，考慮其容量較大、長期運行、負載穩定且離變電所較遠，因此，在冷凝式燃氣鍋爐房動力配電柜處設就地無功補償。補償后功率因數高于0.90，用以減少無功負荷所造成的用電損耗。

（5） 諧波治理

在首層的世博村園區消防兼保安監控中心、本樓保安監控中心以及2層的網絡程控交換中心內的設備多為電子設備等非線性負載，易產生高次諧波。因此，在上述場所的末端配電箱處設置了有源諧波吸收濾波裝置，用以消除高次諧波；在變配電所低壓側電容補償柜內設配套電感用作無源吸收諧波裝置，進一步凈化電源質量。

表1 照度及功率密度值計算表

4.2 照明

（1） 照明配電

各房間或場所的照明功率密度值均滿足現行國家標準《建筑照明設計標準》GB 50034規定的現行值，并接近目標值。

● 室內照度、統一眩光值、一般顯色指數等指標按現行國家標準《建筑照明設計標準》GB 50034中的相關規定進行選取。

● 設計中照明配電箱的位置盡量設在負荷中心，并盡量靠近電源側。

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

● 氣體放電燈均采用單燈就地補償，其功率因數值不低于0.9。

● 供夜景照明的配電回路單獨由變配電所低壓側配出。

（2） 照明設備選擇

室內外照明選用發光效率高、顯色性好、使用壽命長、色溫相宜、符合環保要求的光源、高效燈具和低損耗鎮流器等附件。

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

室外照明采用高功率金鹵燈，在設計、安裝、調試中控制出光角，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。

建筑物疏散標志、廣告照明采用發光二極管LED作光源，大量降低用電能耗。

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

（3） 照明控制

建筑物內的走廊、樓梯間、門廳、候梯廳等公共場所照明，采用分區域、分組集中控制。

景觀及夜景照明分平時、節日以及重大節日采用不同場景以及開燈方式控制。

房間照明在滿足功能需要的前提下，每個開關控制的燈數盡量不太多，所控燈列與采光側窗墻面平行，最大限度減少白天對人工照明的依賴。

采用智能樓宇控制系統對停車場、公共區域的公共空間照明以及室外照明實行分區域、分組、分時監控。

建筑物夜間景觀照明和室外照明采用智能燈光控制系統進行多場景、多時段的自動控制。

4.3 建筑設備電氣節能

（1） 采用建筑設備監控系統（BA ）對機電設備實施自動監測和節能控制。

采用直接數字集散型樓宇自動化管理控制系統。

系統具有對建筑機電設備（冷熱源、空調、通風、給排水設備、扶電梯、照明等）進行測量、監視和控制的功能，確保各類設備系統運行穩定、安全和可靠，并達到節能和環保的管理要求。

系統設計有建筑物環境參數（溫度、濕度、CO2濃度）的監測功能。

系統設計滿足對建筑物的物業管理需要，實現數據共享、能耗累計，以生成節能及優化管理所需的各種相關信息分析和統計報表。

共享所需的公共安全等相關系統的數據信息等資源。

控制要點

● 送排風系統的風機啟停控制、運行狀態和故障報警；風機與消防系統聯動控制。

● 給水系統的水泵自動啟停控制、運行狀態和故障報警；水箱液位監測、超高與超低水位報警。污水處理系統的水泵啟停控制、運行狀態和故障報警；污水集水井、中水處理池監視、超高與超低液位報警；漏水報警監視。

● 空氣處理機組(二管制)：夏季送冷風、冬季送熱風、過渡季送新風以節能。串級調節電動閥調節冷或熱水量控制送風溫度，使回風（室內）溫度維持在設定范圍內；根據回風空氣質量(CO2含量)及室內外空氣焓值比較控制各風閥達到最佳的經濟狀態，可設置最小新風量；設過濾網失效報警、盤管防凍、風機故障報警，風機、風閥和水閥等聯鎖；風機按時間程序自動啟/停，運行時間累計，用壓差開關監視風機運行狀態。

● 新風處理機組(二管制)：夏季送冷風、冬季送熱風、過渡季送新風以節能。根據送風溫度與設定值的偏差，控制電動閥調節冷或熱水量，使送風溫度維持在設定范圍內；設新風門控制、過濾網失效報警、盤管防凍、風機故障報警，風機、風閥和水閥等聯鎖；送風機按時間程序自動啟/停，運行時間累計，用壓差開關監視風機運行狀態。

● 風機盤管系統設置房間溫度自動控制裝置。

● 大空間、門廳、樓梯間及走道等公共場所的照明按時間程序控制（值班照明除外）；航空障礙燈按時間程序控制、故障報警；景觀照明的場景、亮度按時間程序控制、故障報警；廣場及停車場照明按時間程序控制。

● 電梯管理系統采用自成體系的專業監控系統時，通過通信接口納入建筑設備管理系統。

● 中央制冷系統、冷凝燃氣鍋爐采用自成體系的專業監控系統，通過通信接口納入建筑設備管理系統。

（2） 世博組委會根據本建筑在世博會中和會后的功能以及其所處的重要商業地理位置等因素，將本工程定位為綜合5A寫字樓。5A智能寫字樓應具有快速暢通、功能完善的信息系統，具有信息共享和處理的辦公自動化系統，具有節能、省力、防災、安全的建筑設備監控系統等，最終為本大廈工作人員創造一個高效、舒適、便利的工作環境。

據此原則，本工程設計智能弱電系統如下：

● 信息設施系統：包括通信接入、程控電話交換、信息網絡、綜合布線、室內移動通信覆蓋、有線電視及衛星電視接收、公共廣播、會議、信息導引及發布系統。

● 信息化應用系統：辦公工作業務、物業運營管理、公共服務管理、公共信息服務、智能卡應用、信息網絡安全管理等。

● 建筑設備監控系統

● 火災自動報警及聯動系統

● 公共安全防范系統：安全防范綜合管理系統、入侵報警、視頻安防監控、出入口控制、無線電子巡更、停車場管理系統。

● 智能弱電集成系統：將分散、相互獨立的各弱電子系統，用相同的軟件界面進行集中監視。實現跨子系統的聯動、開放數據結構、共享信息資源等，從而實現提高工作效率、降低運行成本、提高大廈的功能水平的功效。

（3） 在變配電室設監控管理站，采用變配電管理主機對變配電系統進行監控、測量等，據此調整電能的輸配，最大可能地節約電能。本系統涉及內容為供配電系統的中壓開關與主要低壓開關的狀態監視及故障報警；中壓與低壓主母排的電壓、電流及功率因數測量；電能計量；變壓器溫度監測及超溫報警；備用及應急電源的手動/自動狀態、電壓、電流及頻率監測；主回路及重要回路的諧波監測與記錄。

（4） 當控制電器能滿足控制要求時，長時間通電的控制電器選用節能型產品。

5 結束語

世博村E地塊項目為世博村配套設施。設計充分考慮上海地區城市生態環境因素的影響，營造典雅大方、安全便捷、尺度宜人并別具特色的場所空間與可持續發展的辦公環境。本著堅持以人為本、堅持綠色和健康的理念，從設備、材料和智能等多方面的設計和選擇上，滿足環保和節能的理念。希望藉本文的介紹，為更好、更全面的推進建筑綠色節能設計提供一點技術參考。