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北京市东城区东四街道办事处节能改造项目

信息来源:市住房城乡建设委发布时间:2016年03月24日 浏览次数:

1 工程概况

东四街道办事处绿色改造项目位于北京市东城区东四六条17号院,东面临近朝阳门南小街,西面临近东四北大街,北面临近桥东巷,南面紧邻东四六条,总占地面积约5386m2属于公建类既有建筑改造项目。本次改造工程建筑部分包括:北楼、东楼、西楼、锅炉房(附属用房)及平房(附属餐厅),涉及总建筑面积8300m2。项目在不改变既有建筑功能的基础上,对建筑进行的改造内容主要包括:建筑物主体结构加固及装修改造,围护结构绿色改造,给排水系统绿色改造,暖通空调系统绿色改造,电气系统绿色改造等, 其平面位置图见图1.1

此项目中的东楼、北楼于2011年通过了绿色建筑二星级设计标识认证。其建设单位是北京市东城区机关事务管理服务中心,设计单位是北京市建筑工程设计公司。项目于20115月立项。东楼现状地上四层,地下两层,其中一层为半地下室。改造后建筑总面积约2073m2,其中地上部分建筑面积1392m2。该建筑的结构形式为砖混结构。北楼地上五层,地下一层。改造后建筑总面积约4297m2,其中地上部分建筑面积3377m2。屋顶形式为南高北低的双坡坡顶,结构形式为板柱框架剪力墙结构,现状框架填充墙及内隔墙为陶粒空心砌块墙体。建筑主要经济指标见表1.1

 

1.1  总平面布置图

1.1 主要技术经济指标表

占地面积

5386m2

总建筑面积

8300m2

建筑密度

45%

容积率

1.45

室外铺装面积

960m2

2 改造目标

2.1项目背景

东四街道办事处绿色改造项目,为东城区既有建筑改造绿色低碳示范工程,充分地响应了国家和北京市人民政府于2005年来对实施“政府机构节能工程”的要求。项目致力于打造得到国家权威机构认证的绿色建筑,实现建筑节能与人性化的高度结合,形成示范效应,推动绿色建筑的发展。同时,项目旨在创造适宜的办公环境,提高办公效率,体现社区新形象。

2.2 项目改造前存在的问题

北京市东城区东四街道办事处建筑主要为办公用房,由东楼(1988年建)、西楼(1988年建)、北楼(1995年建)、锅炉房(1989年建)及平房(1995年建)等组成,围合成一个完整的广场,成为院区的中心。

改造前的项目,存在着一些问题,主要有以下几个方面:

2.2.1 建筑围护

建筑外窗、外墙、屋面的传热系数未满足北京市《公共建筑节能标准》DB11/687-2009的要求。建筑外窗均采用“塑钢窗+单层玻璃”的形式(传热系数高达4.7W/ m2·K,东楼等建筑的外墙采用360厚的砖墙(传热系数最高达1.55W/ m2·K面未采取防水措施。

2.2.2能源利用

1无可再生能源的利用。

(2)无非传统水源的利用。

2.2.3 暖通系统

(1)冷热源设备能效比不符合现有能效标准,且因使用年限久致使运行效率降低。

(2)建筑内无新风系统设计,冬夏季开窗无组织通风换气造成冷热能耗大量浪费。

2.2.4 电气系统

(1)北侧平房配电室内变压器及低压配电柜使用时间较长,设备老化严重,同时现有油浸式变压器自身能耗较高。

(2)单体建筑没有电能计量表计,影响单位整体能耗控制与管理。

(3)配电系统未安装分项计量表,无法对不同用电系统进行分项电耗统计。

(4)照明器具绝大部分未采用节能灯具。

2.2.5 给排水系统

(1)本项目年水耗过大,远高于普通公共建筑平均值。

(2)各建筑给水进口处未安装水表,无法进行单独用水计量。

(3)本工程锅炉房内电锅炉开水器使用年限比较长,热效率比较低。

2.2.6其他问题

(1)原有建筑物西楼、北楼、东楼、锅炉房及庭院地下人防工程年久失修,多处墙面漏水,地面积水,墙体有裂痕。存在较大安全隐患。

(2)西楼、北楼框架结构建筑局部需要进行加强处理(西楼情况较严重);东楼为砖混结构,砂浆材料性能非常差,不满足基本抗震要求;锅炉房、平房根据使用功能的调整也需要进行结构加固。

(3)地下存在不明水源,长期大量向地下人防工程内部及建筑物地基渗透,原有人防工程及建筑物地基受到侵蚀严重,存在较大安全隐患。  

2.3 项目改造技术特点

东四街道办事处绿色改造项目采用了太阳能热水系统中水处理系统,结合有效的围护结构节能技术,选用高效热回收新风机组,设置能耗分项计量平台,科学管理能耗、量化能耗数据、提高管理效率,综合促进了建筑的整体节能

该项目利用太阳能热水系统提供生活热水,主要用于淋浴用水,太阳能热水用水量占总生活热水用水量的70%

该项目对建筑物总用电量、照明系统用电量、空调用电量、动力系统用电量、特殊区域用电量分别进行计量。在换热站内对整栋建筑总供热量进行计量。对建筑总用水、盥洗用水、绿化用水、其他用水(换热站补水、太阳能热水系统补水等)单独计量。在分项计量的基础上,对建筑能耗进行实时的监测,并对能耗情况进行分析,发现用能重点,提出节能运行方案。通过远程传输等手段对电、水、热能耗数据进行即时采集,实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析。

项目自建中水处理站,对公共浴室内的淋浴及盥洗排水进行回收处理,中水原水经处理后用于小区内洗车、道路浇洒用水。中水系统采用自来水补水保证水量安全,通过加药消毒和出水水质监测等措施保证水质安全,采取设置管道标识、取水点加锁等措施防止中水管道系统的误接误用。

本项目采取外窗形式,利用风压和热压的作用进行通风。通过模拟计算,项目整体通风效果较好。大部分房间的整体空气龄在400s以内,各主要功能房间的通风换气次数均在2次/h以上,能够保证室内空气质量。

人员密度变化较大的门厅、会议室设置了CO2监测系统,实现CO2浓度的监测和分析,超出浓度范围时可自动报警,并与新风系统联动。

本项目单元式空调和新风换气机均设置热回收装置,对冬夏季排风进行热回收,降低了空调新风电耗。

以上技术的综合使用成功降低了建筑能耗,促进了建筑的节能运行。

2.4 改造技术目标

1建筑节能目标≥60%

本项目采用性能优良的外墙外保温体系;屋面采用高效的保温隔热防水材料,以达到节能和改善顶部房间室内热环境的良好效果;外窗选用隔热性优良、高效保温的断桥铝合金镀银low-e中空玻璃;通过对围护结构的改造来提高建筑的隔热性能,降低建筑的整体能耗。

2)利用可再生能源

本项目利用太阳能热水系统提供生活热水,符合国家及北京市关于提倡使用可再生清洁能源的要求,对推广办公建筑的节能具有显著的示范作用。

3)利用非传统水源

本项目设有中水处理站,对公共浴室内的淋浴及盥洗排水进行回收处理,中水经处理后用于小区内洗车、道路浇洒用水,减少市政供水量和污水排放量。

3 改造技术

本项目从节地与室外环境改造、节能与可再生能源利用改造、节水与水资料利用改造、节材与材料资源利用改造、室内环境改造、智能化改造等几个方面因地制宜地采用了相关技术,并得到了较好的效果。

3.1节地与室外环境

本项目为既有建筑绿色改造项目,保留了原有的结构,立面、室内空间等,在进行少量加固和绿色改造后,使建筑达到了节能降耗的目的,并改善了办公环境。项目地处市中心,交通便利,具有良好的风环境和声环境。项目充分利用地下空间,并对场地内的污染物排放进行了有效处理,还采用了适宜的透水铺装。

3.1.1选址与规划

项目场地属于市区规划用地,地面平整,不破坏当地文物、自然水系、湿地、基本农田、森林和其他保护区等,且无地质灾害、洪涝灾害、风灾及含氡土壤的危害,场地周围主要为居民住宅、办公用房和城市道路,用地周边无电磁辐射危害和火、爆、有毒物质等危险源;项目选址符合城市用地规划。

3.1.2室外环境质量

(1)声环境

本项目周围主要噪声源是东四六条胡同,建筑自身的室内噪声源主要是设备间,机房等。项目将所有设备机房设置在远离办公区的地下并且设置了隔声减振措施,以保证办公区声环境符合标准要求。

(2)风环境

该项目对室外风环境进行了模拟,采用计算流体力学CFD方法对项目建筑周边风环境进行了模拟分析。模拟分夏季、过渡季和冬季的10%大风及平均风速六个工况对建筑周边的人行区的风环境舒适性、自然通风的可行性、冬季防风进行分析(见图3.1),结果表明东四街道办事处建筑风环境满足《绿色建筑评价标准》的规范要求,建筑物周围人行区距地1.5m高处风速v<5m/s,不影响人们正常室外活动的基本要求。

 

3.1室外风环境模拟分析图(夏季、过渡季和冬季工况的风速和风压图)

(3)光环境

该项目外立面未采用镜面金属装饰外墙和玻璃幕墙,且未设有室外夜景照明,不会对周边建筑物及环境带来光污染。

3.1.3旧建筑利用

项目保留了既有建筑原有的结构,立面、室内空间等(见图3.2,并对主体结构进行了加固及装修恢复、围护结构绿色改造、给排水系统绿色改造、暖通系统绿色改造、电气系统绿色改造、人防工程加固等,充分利用了尚可使用的旧建筑。

 

3.2 建筑改造前后对比图

3.1.4 地下空间的利用

该项目充分利用地下空间,其地下空间主要为活动室、资料库、库房、设备间等,地下建筑面积约1601m2,地下建筑面积与建筑占地面积之比达到148.96%

3.1.5 交通组织

该项目场地出入口至公交站点步行距离不超过500m的公交线路大于10条。主要车流入口布置在建筑中央朝南一侧,利用南侧现状路进车,达到人车分流,保证工作人员安全。同时,场地内设置了自行车停车设施。

3.2 节能与能源利用

3.2.1围护结构

东四街道办事处绿色改造项目节能设计执行北京市《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009。本项目属乙类节能建筑,体型系数为0.26。采用外墙外保温体系:女儿墙、挑板、窗井等部位均采取断桥保温措施;外墙及屋面传热系数在节能设计标准基础上再降低20%,北楼原有外墙为250厚陶粒混凝土空心砌块框架填充墙,东楼原有外墙为370厚粘土砖墙,在外墙原有基础上贴120厚的岩棉防火复合板。北楼主体屋面为坡屋面,保温选用75厚的挤塑聚苯板;北楼首层门头顶板屋面为不上人屋面,北楼四层北侧阳台部分上人屋面,东楼上人屋面,保温选用75厚的挤塑聚苯板。外窗选用断桥铝合金镀银low-e中空玻璃,气密性不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB/T71066级水平。外窗可开启面积57%,幕墙可开启部分达到21%

 

3.3 不上人屋面做法详图

 

3.4外墙做法详图

该建筑主朝向为坐北朝南,并通过室外风环境模拟和采光模拟计算,表明冬季有利于获得足够的日照并避开主导风向,夏季有利于自然通风。

3.2.2空调采暖系统

该项目采用智能变频多联中央空调系统(热泵型)作为冷源。同时,为保证冬季采暖效果,采用燃气锅炉作为采暖热源。多联机空调系统(VRV)采用变频控制的涡旋压缩机,可根据各区域的不同冷热负荷需求,调节压缩机的频率,进行制冷工质流量控制,降低了压缩机的运行电耗;同时,各空调房间可根据其使用时间和要求独立调节室内温湿度,实现夏季制冷、冬季制热,不但满足了室内舒适度的要求,同时降低了运行费用。多联机能效比均符合并高于北京市《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009的要求。通风空调系统风机的单位风量耗功率和热水系统的输送能效比均符合并高于北京市《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009的要求。

新风系统方面,地上采用新风换气机新风系统,单元式空调和新风换气机均设置热回收装置,对冬夏季排风进行热回收,降低了空调新风电耗,热回收装置效率不低于70%。本项目对人员密度变化大的房间,比如会议室、门厅等区域的CO2的浓度进行数据采集和分析,实现污染物浓度超标的实时报警,同时对进、排风设备的工作状态与室内空气污染检测系统并联,实现自动通风调节。

3.2.3可再生能源利用

该项目利用太阳能热水系统提供生活热水,主要用于淋浴用水,太阳能热水用水量占总生活热水用水量的70%

3.2.4能耗计量

该项目对建筑物总用电量、照明系统用电量、空调用电量、动力系统用电量、特殊区域用电量分别进行计量。其中照明系统用电量含插座支路用电量,景观照明单独计量;空调用电量含VRV室外机和室内机电耗;动力系统用电包括污水泵、送排风机;特殊区域用电量包括信息机房等。项目在换热站内对整栋建筑总供热量进行计量。对建筑总用水、盥洗用水、绿化用水、其他用水(换热站补水、太阳能热水系统补水等)单独计量。

3.2.5照明系统

该项目照明节能设计通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品:光源采用荧光灯、金属卤化灯或其他节能灯型;光源显色指数Ra≥80,色温在2500~5000 K之间;荧光灯灯管为节能型,采用电子式镇流器,荧光灯的灯具效率大于70%。照明功率密度值均达到《建筑照明设计标准》GB50034中规定的目标值。设备机房、库房、办公用房、卫生间及各种竖井等处的照明采用就地设置照明开关控制;公共走廊正常照明回路采用声控、光控延时开关自控装置,公共走廊应急照明回路采用光控延时开关等自控装置。经权衡计算,该建筑实际运行总能耗为北京市《公共建筑节能设计标准》DB11/687-2009规定值的76.18%。

3.3节水与水资源利用

3.3.1水系统规划方案

东四街道办事处绿色改造项目在给排水设计过程中,制定了完整的水系统规划方案,其内容包含了各用水分项用水定额的确定、给水和中水用水量估算、中水回收处理利用方案、水量平衡分析、给排水系统设计方案、节水器具选用原则、雨水入渗措施、非传统水源利用安全保障措施、非传统水源利用率计算等内容。

3.3.2给排水系统

项目给水系统由市政管网直接供水。排水系统采用污废分流制,首层污水由排水管道收集后单独排至室外,经室外污水管道排到化粪池处理后排至市政污水井;其余层污水由排水管道收集后经排水立管排至室外,经室外污水管道排到化粪池处理后排至市政污水井,废水收集至中水处理站,经处理后回用做杂用水;雨水采用外落水方式,屋面雨水经建筑专业设置的屋面雨水口收集后景外落雨水管排至室外散水,雨水通过地面渗透达到雨水回用目的。

3.3.3防漏损及计量

项目给排水系统合理选用管材及附件,严格控制水压,无超压出流现象,有效的避免了管网漏损;项目对于卫生间用水、道路浇洒用水等不同用水分项,按用途分别设置计量水表,同时满足水平衡测试的水表安装要求,所有计量表均采用远传型,信号统一传至中控室。

3.3.4节水器具及设备

卫生洁具均采用符合《节水型生活用水器具》(CJ164)标准的节水型产品,大便器采用两档式3L/6L出水,洗手盆采用感应式水龙头,小便器采用感应式自闭冲洗阀。

3.3.5非传统水源利用

项目自建中水处理站,对公共浴室内的淋浴及盥洗排水进行回收处理,中水原水经管道收集至中水机房内中水调节池,经处理后用于小区内洗车、道路浇洒用水。中水处理设施对原水经过格栅、沉淀、过滤、消毒等手段,处理后的中水水质符合《城市污水再生利用—景观环境用水水质》GB/T18921-2002规定的要求,满足洗车、冲洗地面等使用需求。中水系统采用自来水补水保证水量安全,通过加药消毒和出水水质监测等措施保证水质安全,采取设置管道标识、取水点加锁等措施防止中水管道系统的误接误用。

 

图3.6中水系统实拍图

项目属于办公楼建筑,包括室外洗车、道路浇洒用水在内的所有室外杂用水均采用中水,室内杂用水未采用非传统水源替代,中水设计使用量565 m3/年,非传统水源利用率达到22.6%,实际运行中水使用量548.58 m3/年,非传统水源利用率为22.11%

3.4节材与材料资源利用

3.4.1合理选材

本工程为既有建筑绿色改造项目,保留了原有的结构、立面、室内空间等,进行了少量加固改造、装修恢复、围护结构绿色改造。未使用北京市限制、禁止使用的建筑材料及制品,诸如粘土砖、实心砖及以粘土和页岩陶粒为原料的建材制品等。该项目现浇混凝土均采用预拌混凝土,二次结构的砌筑全部采用预拌砂浆。

该项目属于改造项目,在实施过程中对可再利用材料和可再循环材料进行了回收和再利用,其中可再循环材料使用重量占所有建筑材料总重量的比例为10.25%, 超过10%建筑中的可再循环材料主要包括:钢、铸铁、铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢、玻璃、塑料、石膏制品、木材、橡胶等。

3.4.2设计优化

该项目的建筑造型要素简约,有少量装饰性铝板造型线条,女儿墙高1m。本项目为多层公共建筑,规范规定女儿墙最低防护高度为1.05m,该工程的女儿墙高度未超过规范最低要求的2倍。另外,单纯装饰性构件造价占工程总造价比例为3‰,低于总造价的5‰

该工程在正式施工前,一并完成了土建设计、装修设计,提供了土建施工图和装修施工图,达到了施工图的深度,建筑、结构及装修图纸配套,实现了土建与装修工程一体化设计施工,避免了不必要的后期拆改。

3.5 室内环境改造

本项目对建筑声环境、建筑光环境等各建筑环境进行模拟分析,并针对相关标准采取优化设计,使之达到或高于规范要求。

3.5.1光环境

建筑物内的照度、统一眩光值、一般显色性指数均按《建筑物照明设计标准》GB50034设计。通过ECOTECT软件的模拟分析,在最不利条件—全阴天条件下,各层主要功能房间约有75%的面积满足国家标准《建筑采光设计标准》GB/T50033中关于采光系数的要求。北楼地下室设置光导管自然采光,东楼建设半地下一层,改善地下的自然采光效果。

3.5.2声环境

本项目的周边噪声背景值监测结果如见表3.2

3.2周边噪声背景值检测结果

监测点位置/m

昼间/dB(A)

夜间/dB(A)

执行标准

项目东侧厂界外1

54.1

44.3

昼间≤55 dB(A)

夜间≤45 dB(A)

项目南侧厂界外

53.8

43.9

项目西侧厂界外

52.5

42.9

项目北侧厂界外

54.4

44.2

本项目位于东城区东四六条17号,根据交通环境对办事处的影响主要为东四六条胡同,是主要噪声源,因此可以判断,南侧区域与室外相接的房间为最不利位置房间,综合计算北楼会议室室内背景噪声在关窗状态下为42.81dB(A),符合现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GBJ118中会议室内允许噪声标准中的低限要求(45dB(A))

本项目建筑自身的室内噪声源主要是设备间,机房等。采用下列措施和空间布局降低室

内噪声:

1将有噪音的机房布置在地下一层,远离办公区。

2在这些有噪声的机房内墙面、顶棚均做吸音处理,机房门均为隔声门。

3在有震动的设备下设置隔震器,必要的设备下设置减震垫。

3.5.3热湿环境

本项目外窗与外结构梁间隙填充保温材料。外墙采用外保温体系;在雨罩、平台、女儿墙等处均采取断热、保温措施。外门、外窗框与墙体间缝隙采用高效保温材料填堵,框四周与抹灰层之间的缝隙采用保温材料和嵌缝密封膏密封。

本项目的室内露点温度为12.02℃,经过计算外墙、屋面、外窗表面温度均高于室内露点温度,避免结露现象。

本项目采用多联机空调系统,具有灵活的室内环境控制方式,保证节能和室内环境的健康和舒适。充足的新风量不但提供健康、舒适的高品质空气保证,而且设置了除尘、消除室内有害物质功能,并可实现温湿度精确控制。多联机空调系统的优势在于各空调房间可根据其使用时间和要求独立调节室内温湿度,不但满足了室内舒适度的要求,而且降低了压缩机的运行电耗,节约了运行费用。

冬季采暖利用市政热力,室内末端形式为散热器,每组散热器均配置自动温控阀。每栋建筑入口均加装热量表。

3.5.4空气品质

本项目采取外窗形式,利用风压和热压的作用进行通风。增大外窗开启面积,采用对流换热的方式进行室内自然通风。通过模拟计算,项目整体通风效果较好,室内风速均小于1.6m/s, 符合非空调情况下的舒适风速限值要求。大部分房间的整体空气龄在400s以内,各主要功能房间的通风换气次数均在2次/h以上,能够保证室内空气质量。

空调设计的温度、湿度、风速及新风量等参数符合节能设计标准要求,同时各房间设置了新风系统,在自然通风不能满足要求时,可开启新风机组进行机械通风,保证室内通风率,新风量满足《公共建筑节能设计标准》DB11/867要求。

人员密度变化较大的门厅、会议室设置了CO2监测系统,实现CO2浓度的监测和分析,超出浓度范围时可自动报警,并与新风系统联动。

3.5.5人性化设计

本项目按照《城市道路与建筑物无障碍设计规范》要求,采用无障碍卫生间、主要出入口设置残疾人专用坡道。专用厕所入口及无障碍隔间厕位考虑乘轮椅者进入、回旋与使用尺寸距离。无障碍电梯内外装置满足无障碍设计要求。无障碍专用厕所、无障碍隔间,在洗手盆、大便器、小便器临近的墙壁上,安装能承受身体重量的安全抓杆。

3.6 运行管理

3.6.1 设备、管道维修简易

本项目在电梯旁的公共部位设置专门的水暖管线管井及电气管线管井,便于维护检修(见图3.7);在地下室设立配电室、弱电间和中水机房等,VRV室外机、太阳能集热器均集中置于屋顶,公共设备及其管道布置合理并预留了足够的安装和维护空间。设置管道标识标出管道流动介质和流向。

 

3.7 管井布置图

3.6.2智能化系统配置

本项目针对办公建筑业务信息化、高效办公环境及设备信息化管理等需求,进行如下智能化系统设计:建筑设备监控系统,对全楼的供水、排水、冷水、热水系统及设备、室内环境品质、空调设备及供电系统进行监测和控制;综合布线系统(电话、计算机),实现综合信息数据库管理、电子邮件、个人数据库、报表处理、财务管理、电话会议、电视会议等;火灾自动报警及消防联动控制系统,包含火灾自动报警系统、消防联动控制系统、火灾应急广播系统、消防专用对讲电话系统、电梯监视控制系统、应急照明控制系统。此外还有有线电视系统,安全防范系统,智能照明系统,建筑物防雷、接地系统及安全措施等。本项目智能化系统经济合理、实用可靠,设计过程中充分考虑建筑的功能、管理需求,使其具有一定的可扩性、开放性和灵活性。

 

图3.8智能化系统图

3.6.3自动监控系统

该项目楼宇设备自控系统采用直流数字控制技术,对建筑内各种设备,如VRV空调设备、全新风空调机、全热式交换机、排风机、照明系统、给排水设备等进行信号采集和控制。BA系统具备设备的手/自动状态监视,启停控制,运行状态显示,故障报警等功能,实现楼宇内设备管理系统的自动化,起到集中管理、分散控制的作用。另外公共走廊正常照明回路采用声、光控延时开关自控装置,公共走廊应急照明回路采用带强制启动的声、光控延时开关自控装置。

3.6.4节能综合管理系统

该项目建立了分布式能源管理综合服务平台(图3.9),平台具有能效分析、设备管理、信息管理、节能目标分解等多种管理功能,可实现系统的综合管理。该平台与远传分项计量系统、建筑设备监控系统实现数据连接,定期进行节能诊断及分析,通过对实时或历史运行数据综合分析,实现节能综合服务,提供更加合理高效的运行控制策略算法,提高系统运行效率,降低能源消耗。

 

3.9分布式能源管理综合服务平台

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