2010年上海世博会—世博村E地块绿色节能设计

周有娣 （北京市建筑设计研究院，北京 100045）

1 建筑概况

世博村E地块项目位于世博村生活区南端，为世博村配套设施。建筑以原有厂房改造为主，结合局部新建，主要包括办公、会议、商业及餐饮等配套服务功能。

本项目力求新建筑和改建厂房有机的结合，协调建筑的整体性、内部空间的流动性和趣味性，创造世博村中唯一新旧结合的特色建筑。

E地块原址厂房为由南向北四排单层连跨建筑，最南侧一排空间较高，因具有较高的商业价值，予以全部保留，在内部设两个夹层，形成高效的城市商业界面。

南起第二排厂房设计为商业中庭空间，将南北侧厂房与办公楼门厅部分相连接，形成流动空间连接体，提供人员交通、休息及商业展示的功能。

最北侧两排厂房高度相对较低，只做一个夹层。首层设置餐饮配套空间，2层设置办公会议中心，提供多种规模的会议和多功能空间。

E地块西北角为新建办公建筑，总建筑高度99m，地面以上23层。首层、2层为大堂、咖啡厅、会议室等，层高4.8m；3层及以上为高标准、高舒适性的办公空间，层高4m；地下2层主要作为设备用房和停车库。

该项目总建筑面积60246m2，属一类高层建筑，耐火等级为一级。建筑设计中，新建办公楼立面采用玻璃幕墙体系，在严格保证节能要求的前提下，充分体现出现代办公建筑的造型特征。在与整个世博村项目风格相协调的基础上，突出其与居住及酒店等不同的建筑身份。

本工程已在世博期间投入运营使用，得到了世博官方以及使用者的认可及好评，获上海市白玉兰奖，并获2011年度全国优秀工程勘察设计行业奖——建筑工程设计二等奖。

2 建筑节能设计

（1） 依据公共建筑节能规范划分标准，按甲类建筑进行设计。

（2） 屋顶采用40mm厚挤塑板保温。

（3） 人造板材外墙(包括非透明幕墙等部分)均在外围护墙外侧做30mm厚硬泡聚氨酯保温。

（4） 采用中空幕墙，玻璃幕、玻璃窗设百叶内遮阳，保温节能。

3 设备专业节能设计

（1） 空调冷源由直燃型溴化锂冷温水机组提供，加热源为天然气；冬季空调热源由直燃机组提供；

（2） 空调水系统采用分区二管制异程式系统。主楼办公区域分内外区，并按内外区分别设置冷热型风机盘管和单冷型风机盘管。

（3） 主楼办公区域新风机组全部采用带转轮热回收装置的热回收型机组。

（4） 裙房首层餐厅和2层会议厅多功能厅也采用带转轮热回收装置的热回收型空调机组。

（5） 商业部分的空调机组由于空间条件有限无法采用热回收型空调机组，但设置了回风风机。

（6） 部分通风风机选用变频风机，适应不同风量的通风要求并降低风机能耗。

（7） 主楼外区风盘水系统按南北朝向分别设置供回水立管，便于根据负荷进行流量调节。

（8） 空调水系统用户侧的空调机组和风盘均设置电动两通阀进行变水量运行。

（9） 生活热水的热源采用冷凝燃气锅炉，其热效率高于一般锅炉。

（10） 生活热水采用干管和立管全循环系统，保证用水点水温，减少用水量浪费。

（11） 公共建筑卫生间洗手盆、小便斗和大便器均采用远红外感应式冲洗阀。

4 电气专业绿色节能设计

4.1 供配电系统

（1） 电压等级及变配电系统设置原则

合理确定配电系统电压等级，宜选用较高的配电电压深入负荷中心。变电或配电所应深入或接近负荷中心，从而尽量减少低压侧线路长度，降低线损。

本工程设备安装功率：一级负荷1306kW、二级负荷772kW、三级负荷4769kW，经计算，选用2台1600kVA和2台1250kVA变压器，变压器安装总容量5700kVA，负载率75%左右。上海电业局规定，市政供电电压等级以变压器装机容量6000kVA为划分界限，大于6000kVA选用35kV，不大于6000kVA选用10kV。本工程属一类高层重要办公楼，按一级负荷用户供电：由市政引两路10kV双重电源，经电缆埋地引入，接在10kV高压进线柜入线端。两路电源同时供电，分列运行；每路电源均能独立承受全部负荷，当一路电源发生故障时，另一路电源不会同时受到损坏。

因直燃机房、生活泵房、消防泵房等大功率用电设备设于主楼地下2层，大量用电负荷集中于主楼，故10kV变配电所设在主楼地下1层，位于生活泵房正上方。

低压配电电压采用!380V/220V，低压配电系统遵循综合考虑供电可靠性、经济性、选择性等合理选用放射式、树干式以及分区树干式相结合的配出方式原则。如：消防泵房、消防电梯等容量较大的消防负荷以及大容量的直燃机房、商场、厨房、电梯、VRV空调用电等采用放射式配电；办公楼的各层箱及各层空调机组以及距离较近的动力设备等采用树干式配电；2层的商铺用电、3层的会议用电采用分区树干式配电；单相负荷平衡分配于三相配电干线，以减少不平衡负荷所造成的用电损耗。低压配电干线系统图详见图1。

（2） 计量

在高压侧设上海电业局提供的高压表计，用于对电业局的缴费管理。在变配电所低压侧设总计量表，空调、照明插座回路加装分计量表，用于电能损耗的计量、分析及能源管理等。同时按建筑功能和管理模式设置电能计量，并按单位分别计量和考核照明用电量。冷热源、消防泵房、生活泵房、不同商业区以及各办公楼层等各部分能耗进行独立分项计量。

装设具有分时计量功能的复费率电能计量及多功能电能计量装置。

（3） 设备选择

本工程干式变压器选用高效、低损耗、低噪声、过载能力强的SCB10。

本过程中不大于30kW的电机采用全压启动方式；30kW以上的非消防专用电动机采用软启动或变频启动方式。

生活水泵采用变频泵，根据末端用水量需求进行变频控制。

非穿管暗埋敷设场所的线缆均采用低烟无卤交联聚乙烯绝缘阻燃铜芯电缆或导线。

（4） 无功补偿

提高用电单位的自然功率因数：采取正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器、降低线路感抗等措施。

无功补偿采用变配电所低压侧集中补偿方式，选用干式非燃型电容器，自动分组投切，并设有过电压自动切除保护装置。补偿容量为2×400kVar(2台1250kVA变压器低压侧)、2×（2×250）kVar(2台1600kVA变压器低压侧)共计1800 kVar，补偿后功率因数高于0.90。

本工程冷凝式燃气锅炉房设在改建裙房3层，考虑其容量较大、长期运行、负载稳定且离变电所较远，因此，在冷凝式燃气锅炉房动力配电柜处设就地无功补偿。补偿后功率因数高于0.90，用以减少无功负荷所造成的用电损耗。

（5） 谐波治理

在首层的世博村园区消防兼保安监控中心、本楼保安监控中心以及2层的网络程控交换中心内的设备多为电子设备等非线性负载，易产生高次谐波。因此，在上述场所的末端配电箱处设置了有源谐波吸收滤波装置，用以消除高次谐波；在变配电所低压侧电容补偿柜内设配套电感用作无源吸收谐波装置，进一步净化电源质量。

表1 照度及功率密度值计算表

4.2 照明

（1） 照明配电

各房间或场所的照明功率密度值均满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034规定的现行值，并接近目标值。

● 室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标按现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034中的相关规定进行选取。

● 设计中照明配电箱的位置尽量设在负荷中心，并尽量靠近电源侧。

● 照明负荷三相配电干线的各相负荷平均分配，尽量做到三相负荷平衡，减少中性线上电流。

● 气体放电灯均采用单灯就地补偿，其功率因数值不低于0.9。

● 供夜景照明的配电回路单独由变配电所低压侧配出。

（2） 照明设备选择

室内外照明选用发光效率高、显色性好、使用寿命长、色温相宜、符合环保要求的光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件。

室内地下停车场、商业、办公室等均选用显色指数(Ra)大于80的三基色T5型节能荧光灯，配高功率因数的电子镇流器，荧光灯就地补偿，功率因数不低于0.9；餐厅及公共走廊选用节能筒灯；办公楼首层9.6m高门厅选用管吊型150W金卤灯；裙房2层会议室采用格栅荧光灯，配T5 28W光源，并且在大会议室辅以光导管照明灯，直接利用阳光作为大进深空间的日间照明。充分利用日间太阳能，减少照明电能消耗。

室外照明采用高功率金卤灯，在设计、安装、调试中控制出光角，在保证整体效果前提下最大程度地减少眩光。所有初始灯光超过1000 lx的外部光源均采用了遮光罩，减少了光污染。

建筑物疏散标志、广告照明采用发光二极管LED作光源，大量降低用电能耗。

将景观照明设施直接结合在立面幕墙系统中，采用竖向彩色LED灯带阵列，既丰富了建筑形象和光影层次，在夜间营造科技时尚的城市气氛，又节约了有限的电能。

（3） 照明控制

建筑物内的走廊、楼梯间、门厅、候梯厅等公共场所照明，采用分区域、分组集中控制。

景观及夜景照明分平时、节日以及重大节日采用不同场景以及开灯方式控制。

房间照明在满足功能需要的前提下，每个开关控制的灯数尽量不太多，所控灯列与采光侧窗墙面平行，最大限度减少白天对人工照明的依赖。

采用智能楼宇控制系统对停车场、公共区域的公共空间照明以及室外照明实行分区域、分组、分时监控。

建筑物夜间景观照明和室外照明采用智能灯光控制系统进行多场景、多时段的自动控制。

4.3 建筑设备电气节能

（1） 采用建筑设备监控系统（BA ）对机电设备实施自动监测和节能控制。

采用直接数字集散型楼宇自动化管理控制系统。

系统具有对建筑机电设备（冷热源、空调、通风、给排水设备、扶电梯、照明等）进行测量、监视和控制的功能，确保各类设备系统运行稳定、安全和可靠，并达到节能和环保的管理要求。

系统设计有建筑物环境参数（温度、湿度、CO2浓度）的监测功能。

系统设计满足对建筑物的物业管理需要，实现数据共享、能耗累计，以生成节能及优化管理所需的各种相关信息分析和统计报表。

共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。

控制要点

● 送排风系统的风机启停控制、运行状态和故障报警；风机与消防系统联动控制。

● 给水系统的水泵自动启停控制、运行状态和故障报警；水箱液位监测、超高与超低水位报警。污水处理系统的水泵启停控制、运行状态和故障报警；污水集水井、中水处理池监视、超高与超低液位报警；漏水报警监视。

● 空气处理机组(二管制)：夏季送冷风、冬季送热风、过渡季送新风以节能。串级调节电动阀调节冷或热水量控制送风温度，使回风（室内）温度维持在设定范围内；根据回风空气质量(CO2含量)及室内外空气焓值比较控制各风阀达到最佳的经济状态，可设置最小新风量；设过滤网失效报警、盘管防冻、风机故障报警，风机、风阀和水阀等联锁；风机按时间程序自动启/停，运行时间累计，用压差开关监视风机运行状态。

● 新风处理机组(二管制)：夏季送冷风、冬季送热风、过渡季送新风以节能。根据送风温度与设定值的偏差，控制电动阀调节冷或热水量，使送风温度维持在设定范围内；设新风门控制、过滤网失效报警、盘管防冻、风机故障报警，风机、风阀和水阀等联锁；送风机按时间程序自动启/停，运行时间累计，用压差开关监视风机运行状态。

● 风机盘管系统设置房间温度自动控制装置。

● 大空间、门厅、楼梯间及走道等公共场所的照明按时间程序控制（值班照明除外）；航空障碍灯按时间程序控制、故障报警；景观照明的场景、亮度按时间程序控制、故障报警；广场及停车场照明按时间程序控制。

● 电梯管理系统采用自成体系的专业监控系统时，通过通信接口纳入建筑设备管理系统。

● 中央制冷系统、冷凝燃气锅炉采用自成体系的专业监控系统，通过通信接口纳入建筑设备管理系统。

（2） 世博组委会根据本建筑在世博会中和会后的功能以及其所处的重要商业地理位置等因素，将本工程定位为综合5A写字楼。5A智能写字楼应具有快速畅通、功能完善的信息系统，具有信息共享和处理的办公自动化系统，具有节能、省力、防灾、安全的建筑设备监控系统等，最终为本大厦工作人员创造一个高效、舒适、便利的工作环境。

据此原则，本工程设计智能弱电系统如下：

● 信息设施系统：包括通信接入、程控电话交换、信息网络、综合布线、室内移动通信覆盖、有线电视及卫星电视接收、公共广播、会议、信息导引及发布系统。

● 信息化应用系统：办公工作业务、物业运营管理、公共服务管理、公共信息服务、智能卡应用、信息网络安全管理等。

● 建筑设备监控系统

● 火灾自动报警及联动系统

● 公共安全防范系统：安全防范综合管理系统、入侵报警、视频安防监控、出入口控制、无线电子巡更、停车场管理系统。

● 智能弱电集成系统：将分散、相互独立的各弱电子系统，用相同的软件界面进行集中监视。实现跨子系统的联动、开放数据结构、共享信息资源等，从而实现提高工作效率、降低运行成本、提高大厦的功能水平的功效。

（3） 在变配电室设监控管理站，采用变配电管理主机对变配电系统进行监控、测量等，据此调整电能的输配，最大可能地节约电能。本系统涉及内容为供配电系统的中压开关与主要低压开关的状态监视及故障报警；中压与低压主母排的电压、电流及功率因数测量；电能计量；变压器温度监测及超温报警；备用及应急电源的手动/自动状态、电压、电流及频率监测；主回路及重要回路的谐波监测与记录。

（4） 当控制电器能满足控制要求时，长时间通电的控制电器选用节能型产品。

5 结束语

世博村E地块项目为世博村配套设施。设计充分考虑上海地区城市生态环境因素的影响，营造典雅大方、安全便捷、尺度宜人并别具特色的场所空间与可持续发展的办公环境。本着坚持以人为本、坚持绿色和健康的理念，从设备、材料和智能等多方面的设计和选择上，满足环保和节能的理念。希望藉本文的介绍，为更好、更全面的推进建筑绿色节能设计提供一点技术参考。