項目概述
深圳市建築工程質量監督和檢測實驗業務樓安全整治工程總承包(EPC)項目位于廣東省深圳市福田區振興路1號,甘泉路東側,上步路西側,屬于華強北商圈,市中心最繁華的商業地帶,國內電子産品流通的主要樞紐。
該工程原建築爲深圳市建設工程質量監督總站、市建設工程質量檢測中心建築材料鑒定實驗及業務服務用房。
北樓原爲深圳市建設工程質量檢測中心,分爲主樓和附樓。南樓原爲建設工程質量監督總站辦公樓,建築面積3114平方米,是7層的框架結構建築,于1991年竣工投入使用。經過二十多年的使用,原建築年久失修,損壞嚴重,難以滿足現代辦公的要求,故對其進行綠色改造,改造後將作爲政府機關辦公樓使用,達到被動式低能耗的智能舒適辦公建築的水平。
因其結構具有地基淺、結構不穩等特殊性,其承重結構多已出現不同程度的損傷,在改造過程中不能破壞主體結構。爲了有效降低改造過程中可能産生的結構風險,設置一套成型的技術對結構實時的變化進行監測以預防工程事故的發生。本項目主要改造內容包括:主體結構加固、節能改造、智能化提升等工程,采用的具體措施可總結爲改造前評估、改造策劃、改造技術、綠色施工四個方面。
項目基于氣候生物學的被動式分析策略,采用立體綠化,個性化采光遮陽構件,光伏系統,建築垃圾骨料PC構件,工程渣土免燒砌塊,內外分區照明控制等綠色節能、工業化技術改造,使建築的節能改造、主體結構加固、智能化提升工程與建築美學融爲一體。
基于氣候生物學的分析策略,確定本項目可采用的改造技術。形成以被動式設計爲主,主動式綠色技術爲輔的設計策略。最終貫徹綠色,健康,節能,智能,以及以人爲本,用戶友好的項目改造理念。
具體體現在高性能圍護結構,包括雙層外遮陽表皮,熱反射塗料,高性能外窗以及立體綠化等設計;高性能空調系統,包括全熱回收新風系統,高能效多聯機制冷系統以及室外機噴淋降溫設備等;采用高能效的LED照明系統結合采光筒並進行分區控制;可再生能源的綜合利用,包括高性能屋頂光伏系統以及空氣源熱泵。
01基于光纖光柵的結構健康監測系統
在結構加固中采用光纖光柵傳感技術(FBG)對托換梁、新增加固牆體、新增柱及牆體基礎進行應力—應變重點監測,將監測數據同步傳至結構受力模型進行實時受力對比分析,並對既有建築改造過程及後期運營的結構健康性進行實時監測和分析。
該技術把光纖光柵傳感器安裝在梁結構、牆體內部或表面,利用自主研發的可視化系統,對托換施工過程中框架結構的微小結構變化(應變、撓度)進行實時、遠距離監測及安全預警,提高施工安全性。該監測手段精度可達1微應變。本項目北樓1樓由磚混結構改框架結構的施工中,應用該技術完成安全施工,顯著節省工期、人力與成本。
02建築節能與能源利用
在北樓2間小房間彩鋼瓦屋面鋪貼了降溫薄膜。降溫薄膜的原理,是利用特定波長的紅外輻射可以直接被輻射到外太空的特性,只要先把多余的熱量轉化爲特定波長的紅外線,然後就可以把它們永久“扔”進宇宙。
這種薄膜冷卻效應相當強勁。研究小組估計,在美國一棟普通房子的屋頂鋪設20平方米這種薄膜,就足以在室外溫度達37℃時把室內溫度保持在20℃。降溫薄膜現處于測試階段,後續會進行數據采集分析降溫效果。
透過透明圍護結構的太陽輻射是造成室內溫度升高的重要原因。在透明圍護結構處設置外遮陽設施可以有效降低輻射得熱。采用Ecotect軟件進行日照分析,得到最佳遮陽角度及遮陽板寬度。利用Equest分析牆體太陽得熱系數的對建築能耗的影響,確定最優太陽的熱系數值。
03自然采光技術
對于自然采光條件相對劣勢的區域,項目在新增大會議區域設置導光管照明系統,高反射的導光管將陽光從室外引進到室內。導光管照明系統,主要由采光罩、光導管和漫射器三部分組成。其照明原理,是通過采光罩高效采集室外自然光並導入系統內重新分配,經過特殊制作的光導管傳輸和強化後,由系統底部的漫射器把自然光均勻高效地照射到場館內部,從而打破照明完全依靠電力的觀念。本項目在大會議室屋頂設置了2處光導管用來改善大會議室空間自然采光。按節省2個26W照明燈具估算,一年可省電約108kWh。
04照明系統節能技術
本項目電氣照明全部更換LED燈具,采用多款觸控開關産品,讓燈光變得更聰明,比如采用紅外傳感器替換原有的聲控方式,實現人走燈關。産品可以像普通開關一樣使用,也可以通過移動終端實現項目燈光控制。
照明回路進行相關回路優化,靠近外窗的一排燈具采用單獨觸摸開關控制,陽光充足時用戶可以單獨關閉,有效降低辦公建築的照明能耗。
05能耗監管平台
本工程改造後搭建建築環境及能耗集成智能化監控平台,對各分步計量裝置和各項耗能系統進行運行監測和實時管控,降低能耗,減少人力成本。主要對項目能源系統的生命周期實際數據的彙總和分析管理,包括數據監測、數據統計、數據評估、績效排名、公示、診斷、大數據分析、定額管理、運維保障等。
能耗集成部分監控實時電量、冷量、燃氣量、水量、光伏發電量、機電設備運行狀況等,分析輸出能耗報表、評價能效、診斷機電系統可能的問題、異常情況報警。
對室內環境舒適度監測,室內環境部分監控溫度、濕度、光照度、人員位置、空氣中CO2、甲醛、PM2.5等,分析室內環境健康程度、辦公舒適度、控制新風系統和空調系統等。通過BIM模型3D展示,增加互聯網和智能化終端(手機APP)遠程訪問,由遠程或自動化方式調節建築物內各個系統的實時運行狀況。
該監測平台的建立,不僅可爲節能減排工作提供有力的技術支撐,更可實現能源的按需精細化使用,還可爲各類節能用能措施的能耗能效評估及其改進、提高提供第一手的實時數據支持。
目前,該項目已成爲華南地區既有建築綠色改造標杆性工程,也是既有建築綠色改造的國際級示範項目,已榮獲多個國際、國家和省部級獎項:
近零能耗建築設計標識(證書號JLNH202009004)
國家級“既有建築綠色改造三星設計標識”(證書號202040APD0063);
國家級“健康建築二星級設計標識”(證書號NO.HPD2202057SZ)
Active House主動式建築設計認證標識
2018年度華夏建設科學技術獎三等獎(《基于光纖傳感的建築施工質量安全監測與診斷技術研究與應用》)(證書號2018-3-8501);
國家科技部十三五重點專項“既有公共建築綜合性能提升與改造關鍵技術”示範工程(編號2016YFC0700709);
國家科技部十三五重點研發專項“建築室內空氣質量控制”示範工程;
國家住建部2017年“既有公共建築及老舊小區節能宜居綜合改造”示範項目(項目編號2017-S10-001);
中國-新加坡綠色建築委員會立體綠化合作示範項目;
中美清潔能源合作第二批示範項目;
全聯房地産商會城市更新和既有建築改造分會“2019年度中國城市更新和既有建築改造優秀案例推選”活動“科技創新類優秀案例”獎
深圳市建築工程質量監督和檢測實驗業務樓以“綠色、健康、節能、智能”爲設計理念,實現“以人爲本、用戶友好”的目標。該建築在綠色改造過程中充分發掘原有建築材料的生命可延續性,將現場拆除下來的水磨石面磚作爲PC構件骨料;將廢舊的鋁合金門窗窗框拆除作爲外立面垂直綠化的爬藤骨架;舊材料的回收再利用,讓改造後建築與原建築在材料上具有傳承性,使建築的生命得以延續,同時降低了改造成本和全生命周期的碳排放水平。