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上海臨港新片區(qū)銳成芯微IP全球創(chuàng)新中心

2022-12-23 11:02來(lái)源:八局設(shè)計(jì)
文章附圖


項(xiàng)目效果圖




銳成芯微 IP 全球創(chuàng)新中心項(xiàng)目位于臨港新片區(qū)國(guó)際創(chuàng)新協(xié)同區(qū)內(nèi),建筑外形如一塊智能芯片,立面流線如集成線路,寓意“智園”,以營(yíng)造開(kāi)放、共享、高效、人文的總部辦公環(huán)境,總建筑面積39607㎡,建筑功能主要為研發(fā)辦公、研發(fā)配套。


項(xiàng)目采用EPC工程總承包模式,由中建八局上海工程設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)方案和施工圖設(shè)計(jì),整體按照綠建三星級(jí)和超低能耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造。超低能耗建筑成本增加約占項(xiàng)目總建安費(fèi)的15~20%,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過(guò)全專業(yè)、全體系的系統(tǒng)性方案比選進(jìn)行限額設(shè)計(jì),合理合規(guī)節(jié)省造價(jià),規(guī)避超概風(fēng)險(xiǎn),為客戶創(chuàng)造了最大價(jià)值。



EPC限額設(shè)計(jì)思路


  • 相近選擇:綠建三星方案通過(guò)全面考慮超低能耗已采取控制得分項(xiàng),避免增加額外措施。

  • 方案比選:通過(guò)評(píng)估能耗與概算投資占比,找到重點(diǎn)限額設(shè)計(jì)方向。

  • 限額比選:對(duì)已確定的專業(yè)或?qū)m?xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)方案、設(shè)備、材料形式對(duì)比選擇。

  • 模擬驗(yàn)證:借助能耗模擬軟件,對(duì)不同超低能耗技術(shù)組合進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)合造價(jià)分析,確定滿足能耗模擬的最優(yōu)解。



1 統(tǒng)籌規(guī)劃

響應(yīng)外部環(huán)境優(yōu)化總體設(shè)計(jì)


正確合理的總體布局可以大大減少建設(shè)工程量,節(jié)省投資,降低項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)后的工程成本和使用成本。通過(guò)風(fēng)環(huán)境模擬,綜合分析場(chǎng)地微氣候,指導(dǎo)建筑總體布局方案比選,保證四季氣流場(chǎng)風(fēng)速合理,滿足夏季和過(guò)渡季主導(dǎo)風(fēng)向下可開(kāi)啟外窗內(nèi)外表面風(fēng)壓差大于0.5Pa的自然通風(fēng)要求。


充分考慮建筑總體熱力學(xué)效應(yīng),場(chǎng)地優(yōu)先選擇淺色鋪裝,降低場(chǎng)地鋪裝吸收的太陽(yáng)輻射熱量,改善室外熱環(huán)境。采用復(fù)層綠化,在活動(dòng)場(chǎng)地設(shè)置喬木或構(gòu)筑物遮陰,降低場(chǎng)地?zé)釐u效應(yīng)。增加屋頂綠化,降低太陽(yáng)輻射熱,減少能耗。


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四季建筑外表面風(fēng)壓模擬圖


通過(guò)能耗及采光計(jì)算分析,配合虛與實(shí)的外立面設(shè)計(jì),確定窗墻比為0.5,兼顧采光、通風(fēng),避免大面積幕墻造成的能量損失。優(yōu)化建筑進(jìn)深,辦公功能空間內(nèi)部采用開(kāi)敞式布局,減少內(nèi)部隔斷,營(yíng)造良好的自然采光效果,降低照明能耗。


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室內(nèi)自然采光模擬圖



2 圍護(hù)先行

高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)


通過(guò)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部位做法進(jìn)行優(yōu)化,制定一整套高性能,經(jīng)濟(jì)性優(yōu)的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、保溫系統(tǒng)?;谛阅芑O(shè)計(jì)原則,綜合考慮材料成本、應(yīng)用部位特性、材料熱工性能、施工技術(shù)成熟程度,進(jìn)行保溫材料選型、構(gòu)造和厚度設(shè)計(jì)。


通過(guò)對(duì)夏熱冬冷地區(qū)超低能耗公共建筑被動(dòng)措施費(fèi)用增量成本占比及建筑能耗的影響情況統(tǒng)計(jì),對(duì)比《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015作用效果最為明顯的為幕墻,外墻、屋面保溫材料次之。目前可用于幕墻系統(tǒng)較為經(jīng)濟(jì)的主要有斷熱鋁合金窗和鋁木復(fù)合窗,而在達(dá)到超低能耗要求的窗傳熱系數(shù)k=1.4W/(㎡.K)對(duì)應(yīng)的窗型,后者單方造價(jià)約為前者的1.6倍。即從經(jīng)濟(jì)性考慮,項(xiàng)目采用斷熱鋁合金Low-E三波兩腔幕墻系統(tǒng)。在滿足外墻傳熱系數(shù)k=0.4W/(㎡.K)前提下,保溫可通過(guò)對(duì)比巖棉板、難燃型膨脹聚苯板、難燃型擠塑聚合板、石墨烯聚苯板進(jìn)行單方造價(jià)增量成本對(duì)比,選擇最為經(jīng)濟(jì)的巖棉板\巖棉帶。在滿足屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)k=0.3W/(㎡.K)前提下,對(duì)比難燃型擠塑聚合板、難燃型膨脹聚苯板、聚氨酯保溫板、泡沫玻璃的單方造價(jià)增量成本,考慮到模塑聚苯板(EPS)強(qiáng)度不適合應(yīng)用到上人屋面,屋面保溫選擇次經(jīng)濟(jì)的擠塑聚苯板(XPS)。


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外墻、屋面保溫增量成本對(duì)比示意圖



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部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法示意圖



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圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法表



3 關(guān)注細(xì)節(jié)

改進(jìn)優(yōu)化氣密性處理設(shè)計(jì)


打破傳統(tǒng),采用防水透氣膜、防水隔氣膜。傳統(tǒng)氣密層做法為一定厚度的抹灰層和硬質(zhì)材料板(如密度板、石材),該做法氣密性很難評(píng)估,具體與施工質(zhì)量有關(guān),且造價(jià)成本較高。本項(xiàng)目采用經(jīng)濟(jì)性、功能穩(wěn)定性好的氣密性薄膜,以防止室外水汽的滲漏,盡可能提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的氣密性和水密性,預(yù)期實(shí)現(xiàn)建筑氣密性符合室內(nèi)外正負(fù)壓差50 Pa條件下?lián)Q氣次數(shù)每小時(shí)不超過(guò)1次(n50≤1 次/h),從而減少滲漏損失,有效地提高建筑的氣候適應(yīng)性,優(yōu)化室內(nèi)熱濕環(huán)境。



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防水透氣膜示意圖



4 講求實(shí)效

高效節(jié)能機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)


融合綠建三星相關(guān)節(jié)能措施,注重系統(tǒng)全生命周期節(jié)能。本項(xiàng)目依托區(qū)域能源供能,采用高效熱回收新風(fēng)機(jī)組,進(jìn)行空調(diào)節(jié)能降耗。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵的耗電輸冷(熱)比應(yīng)較現(xiàn)行國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)降低20%以上,進(jìn)行輸送系統(tǒng)節(jié)能。通過(guò)采用電子定風(fēng)量閥精確調(diào)節(jié)送排風(fēng)比例,保證整體樓棟微正壓,并采用高效的三維熱管熱回收技術(shù),降低新風(fēng)能耗。照明選擇同等亮度,耗功低的t8型LED燈具。電梯采用能量回饋、變壓變頻調(diào)速等節(jié)能技術(shù)以及電梯群控策略。


本項(xiàng)目在機(jī)電系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,選擇系統(tǒng)形式、設(shè)備在滿足超低能耗基本參數(shù)要求的同時(shí)經(jīng)濟(jì)性較好的類型,比如對(duì)本項(xiàng)目新風(fēng)熱回收機(jī)組在設(shè)備選型階段,進(jìn)行了轉(zhuǎn)輪和三維熱管式兩類機(jī)組的初投資比選,在滿足冷量回收>70%,熱量回收>75%的條件下,單臺(tái)46750m3/h三維熱管式機(jī)組初投資約低于轉(zhuǎn)輪熱回收式30%,即選用經(jīng)濟(jì)性較好的熱管式新風(fēng)熱回收機(jī)組。



5 智慧賦能

集成化管理運(yùn)維平臺(tái)設(shè)計(jì)


集成管理平臺(tái)讓建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速可知、可見(jiàn)、可控。設(shè)置能耗計(jì)量和能源管理系統(tǒng),監(jiān)測(cè)公共區(qū)域及主要功能房間的室內(nèi)環(huán)境參數(shù),同時(shí)上傳至物業(yè)管理平臺(tái)。設(shè)置運(yùn)維展示平臺(tái)及智能建筑管控平臺(tái),對(duì)全樓的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,并可納入信息中心的局域網(wǎng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。


根據(jù)項(xiàng)目各智能化系統(tǒng)的集成需求及運(yùn)維特點(diǎn),在系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)接入、運(yùn)維服務(wù)、擴(kuò)展預(yù)留等方面進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計(jì)。如合理精簡(jiǎn)軟件架構(gòu),避免“平臺(tái)集成平臺(tái)”情況;設(shè)計(jì)過(guò)程中各子系統(tǒng)選用主流數(shù)據(jù)通信接口,提高數(shù)據(jù)接入效率;采用模塊化運(yùn)維服務(wù)應(yīng)用,避免面對(duì)不同對(duì)象的運(yùn)維服務(wù)功能冗余重復(fù);對(duì)項(xiàng)目未來(lái)擴(kuò)展進(jìn)行合理規(guī)劃,避免過(guò)多擴(kuò)展預(yù)留。


集成管理運(yùn)維平臺(tái)


打通后臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)與前臺(tái)運(yùn)維之間的信息斷層,向上提供數(shù)據(jù)與功能支撐,向下保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。


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6 可再生能源

高性價(jià)比光伏板系統(tǒng)設(shè)計(jì)


光伏系統(tǒng)產(chǎn)能兼遮陽(yáng),一舉兩得。綜合本工程的場(chǎng)地條件及初投資限制,將可再生能源鎖定在光能利用。結(jié)合本工程塔樓相對(duì)開(kāi)闊的屋面條件,采用光伏板系統(tǒng),在產(chǎn)電供能的同時(shí)有效降低屋面太陽(yáng)輻射熱。


考慮限額設(shè)計(jì),對(duì)目前市場(chǎng)上性價(jià)比較高的兩款太陽(yáng)能光伏板進(jìn)行比選,碲化鎘單方平米造價(jià)約為單晶硅1.7倍,結(jié)合上海地區(qū)太陽(yáng)日照天數(shù),選擇經(jīng)濟(jì)性較好、發(fā)電效率較高的單晶硅型光伏系統(tǒng)。




7 分析驗(yàn)證

超低能耗之建筑能耗模擬


運(yùn)行模擬,將能耗參數(shù)化,篩選并驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)模擬實(shí)施效果。采用PKPM-PHEnergy被動(dòng)式低能耗模擬分析軟件,分別從供暖空調(diào)、照明、電梯、生活熱水、通風(fēng)機(jī)、可再生能源(光伏板系統(tǒng))六個(gè)方面進(jìn)行建筑能耗模擬。


本項(xiàng)目采用區(qū)域能源供能,冷熱源性能參數(shù)固定,除去區(qū)域冷熱源相對(duì)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2015)性能提升而節(jié)約的能耗,其他節(jié)約能耗占比較大且可調(diào)節(jié)的參數(shù)主要為空氣處理機(jī)組定\變頻、新風(fēng)熱回收機(jī)組效率及光伏板面積。通過(guò)對(duì)新風(fēng)機(jī)組定、變頻及在滿足超低能耗熱回收效率(冷量回收70%,熱量回收75%)的基礎(chǔ)上提升效率模擬出滿足節(jié)約50%一次能源效率下對(duì)應(yīng)的光伏面積,分別得出對(duì)應(yīng)與光伏的總投資變化。通過(guò)數(shù)據(jù)圖表分析,在空氣處理機(jī)組定\變頻上盡量選用變頻機(jī)組,在安裝條件允許下,盡可能采用較高熱回收效率的新風(fēng)機(jī)組,以降低整體投資。


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定\變頻空氣處理機(jī)組與光伏總投資示意圖


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不同回收效率下的新風(fēng)機(jī)組與光伏總投資示意圖


注:經(jīng)復(fù)核冷量采用回收效率75%的換熱段,新風(fēng)機(jī)組布置時(shí),機(jī)房面積不足,故75%以上熱回收效率的機(jī)組不再進(jìn)行比對(duì)。


最終按照優(yōu)化的空氣處理機(jī)組、光伏面積,模擬計(jì)算得出本工程暖通空調(diào)耗冷熱量減少30.98%,一次能源消耗減少50.21%,滿足超低能耗指標(biāo)要求。



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空調(diào)全年累計(jì)耗冷熱量



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建筑總能耗分析匯總



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一次能源消耗對(duì)比示意圖




銳成芯微 IP 全球創(chuàng)新中心14.jpg一次能源消耗量判定

展望與總結(jié)


EPC總價(jià)包干模式下的超低能耗設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于如何將超低能耗的所帶來(lái)的投資增量分?jǐn)偟矫總€(gè)專業(yè)專項(xiàng)里,如何實(shí)現(xiàn)價(jià)值與效能高度匹配。為解決難點(diǎn),項(xiàng)目在設(shè)計(jì)概算編制過(guò)程中組織多輪設(shè)計(jì)與商務(wù)深度聯(lián)動(dòng),綜合類似工程案例進(jìn)行造價(jià)細(xì)分,對(duì)各專業(yè)專項(xiàng)進(jìn)行造價(jià)指標(biāo)限定。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中,組織進(jìn)行多輪方案制定,多次全專業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)化后才促成了最終經(jīng)濟(jì)可行的設(shè)計(jì)方案,保證了超低能耗建筑最后以相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的方式落地。