环保节能是全人类共同的任务，它既是挑战也是机遇。在“双碳”目标与“十四五”规划提出 “加快推进城市更新，推动城市空间结构优化和品质提升”长期目标的双重背景下，协同城市更新的建筑节能改造，是建设高品质城市空间的新引擎，也是以经济合理性、环境友好性推动可持续发展的重要抓手。
机电系统是建筑建成投入使用后消耗能源最主要的部分，AECOM团队持续钻研如何充分有效利用既有建筑自身条件和空间，结合助力城市绿色发展的有力武器——新设计、新技术、新材料，迭代更新非环保产品，以可持续运营视角，构建高效利用能源的机电系统，以此携手客户推动城市焕新、建设可持续的绿色美好人居环境。
◎北京三里屯太古里 © 太古地产
北京三里屯太古里于2008年、2009年分阶段落成，是太古地产首个在中国内陆启用的综合商业项目，其特有的人文风尚汇集、以人为核心的生活理念和文化，给人们带来独一无二的潮流体验。为了优化建筑机电系统、实现绿色节能，太古地产决定在2018-2023的5年时间内，将北京三里屯太古里南北区现有系统逐步改造为高效节能系统，AECOM受委托作为机电设计、建筑消防和结构合规顾问，为该改造项目提供专业咨询服务。
本期微信文章，将带你剖析此节能改造项目背后的全面考虑与前沿探索。
Part.01
BIM技术助升级迭代，高效节能冷机绿色用能
众所周知，中央空调制冷机组是整个项目是否节能的关键。北京三里屯太古里项目自2008年投入使用后，中央空调系统一直采用水环热泵系统。该系统至今已经服役超过10多年，其能效比（COP）值低于2，效率较低且耗电量大，已远低于当下国家节能要求。
中央空调水环热泵系统压缩机所采用的HCFC-22非环保冷媒，早期被用作CFC替代品，而后经更多测试证实，从长远看，HCFC-22同样会破坏臭氧层而对环境有害。行业正积极淘汰HCFC-22制冷剂，预计至2030年，将完全禁止使用此制冷剂。
◎LEED认证机构针对常用制冷剂与臭氧层破坏及温室效应影响关系的列表
基于上述因素，太古地产和AECOM在该节能改造项目中要求制冷剂为HFC134a产品，这是对臭氧层无害、对温室效应有较小影响且是当前绝大多数国家认可并推荐使用的产品，同时借鉴国际上最先进的中央空调高效机房系统，在保证其制冷效果的前提下，提高整体系统能效比（COP）至可达5.0及以上，实现超高能效机房运行。
通过制冷机、冷却水泵、冷机和楼宇控制四位一体最佳配置和最小阻力设计，并结合BIM技术辅助实现，AECOM从优化设计阶段、实施落地阶段和调适阶段，到最终能效验证阶段，专注于确保高效机房的实现。
◎BIM技术在北京三里屯太古里节能改造高效机房中的应用
同时项目在中央空调制冷机上采用当今市场上最先进及节能的高效冷机产品：磁悬浮冷机技术，除了使用HFC-134a环保制冷剂外，还为项目带来以下优点：实测能效比（COP）> 6.0，高效节能；换热效率比传统制冷机高；安静舒适低噪音值；运行过程稳定可靠。
◎改造后，使用中的磁悬浮冷机现场照片
Part.02
采用计算流体力学模拟技术（CFD）优化冷却塔，降低噪声、提升性能
冷却塔是水冷式中央空调冷却水循环系统的重要组成部分，它通过冷却水吸收制冷机产生的热量，并将其释放到大气中。根据AECOM现场实测，冷却塔水温每降低1°C，制冷机制冷效率提升5%以上。
北京三里屯太古里原有冷却塔使用年限长，效率衰减，同时冷塔所在位置的通风条件欠佳，使其性能无法满足使用要求，夏季不能有效节水。此外，其北区商业冷却塔靠近居民楼，夏季噪声可能对居民造成影响。
◎南区及北区商业原有冷却塔布置
AECOM通过先进的计算流体力学模拟技术（CFD），对既有冷却塔进行节能改造设计，通过局部和区域楼群整体模拟手段，综合考虑冷却塔设置位置的风速以及北京室外气候及风向条件，优化冷塔出风口导风方向，避免冷塔漂水对周边的影响；并将冷塔局部声学隔离部件及冷塔屋顶局部隔音屏障结合使用，减少噪音外溢及过多隔音设施。
经过项目团队一系列的模拟工作，冷却塔在2019年完成节能改造。投入使用至今的4年多里，冷却塔整体的节水性能得以提升，并实现噪声低、耗电低的使用效果，此后附近居民再无对噪声进行投诉。
◎商业冷却塔CFD模拟及节能改造后布置
Part.03
善用丰富太阳能资源，以建筑光伏一体化技术储能
经过节能改造的南区阿迪达斯旗舰店，结合建筑光伏一体化（BIPV）技术，在屋面安装总面积近400平方米、与外立面融为一体的光伏幕墙。该光伏发电板充分利用北京丰富的太阳能资源，成为店铺用电的绿色来源，每年可以发电超过4万千瓦时，并每年可帮助减少约45吨的二氧化碳排放。
◎节能改造后的阿迪达斯北京三里屯太古里旗舰店
Part.04
融光储直柔技术于建筑，提高终端电气化水平
“光储直柔”技术是指在建筑领域应用光伏发电、储能、直流配电和柔性用能四项技术。其中，“光”是指建筑中的分布式太阳能光伏发电设施，“储”是指建筑中的储能设备，“直”是指无需再转换为交流电的建筑低压直流配电系统，“柔”是指使建筑对外界能源需求量具有弹性的柔性用电。
项目计划将北区红馆楼改造为光储直柔示范楼。该楼已通过专家评审论证，未来将配合光伏板、储能设备、供给末端的直流风机盘管制冷以及直流插座、灯具等设备的使用，让其在满足商业用电需求的同时，发挥节能减排的示范作用。
◎北区红馆楼光储直柔示范楼
Part.05
启用先进“能量阀”技术，实现空调系统能量平衡
为满足人们一站式购物的需求，如今的商业业态大多包含购物、餐饮、影院、娱乐休闲等多种功能。北京三里屯太古里的多业态商铺共计300多家，并根据实际租赁运营需求，有商铺合并或分散、业态改变的可能性。
商铺业态的改变势必会造成中央空调系统水流量的变化，如果水流量不能得到良好的分配及控制，会导致在夏季制冷季节无法满足不同业态的需求。比如当零售改为餐饮，餐饮所需空调冷量是零售的一倍以上，但盲目增加餐饮空调冷量，则可能会导致周边零售空调制冷效果打折。
在店铺密集的情况下，如何在满足不同业态需求、将各个商铺能耗控制在最佳状态的同时，实现空调整体系统能量平衡和节能，是考量商业节能与否的关键因素。
太古地产与AECOM携手，率先在北京三里屯太古里使用最先进的“能量阀”技术，有效解决商业场地面积大而中央空调能量无法有效平衡的问题；通过在主管道、水平管道、分支管道到末端分别安装“能量阀”，避免因个别商户改造或业态变化而打破系统采暖制冷水平衡。
◎“能量阀”产品及现场安装照片
这是太古地产在全球范围项目中首次应用“能量阀”产品，因此实施过程中，从甲方到设计方都相当谨慎。在国内尚未有针对该产品检测标准的基础上，AECOM不但参考了大量国内外相关产品检测要求，并编制了检测标准及对应参数指标，更通过对两个试验段6个月以上的实际使用监测，确保了“能量阀”产品切实可行地达到使用效果。
同时，“能量阀”无线5G卡云平台提供的运行数据信息及统计，可供物业后台分析，进而对耗能较大的商铺提出整改要求，实现整体节能。
Part.06
从项目实施到交付运营，智慧灵活赋能工程
01
智能电表
项目内租户原使用的电表均为机械电表或电子脉冲表，无远传功能，物业人员需进入租户内抄表。AECOM建议项目采用的智能电表，具备远传以及对北京地区峰谷平等6个不同计价用电时段的计量及存储功能，并具有CPA认证。物业可在电表后台读取数据，租户亦可直接读取电价。
◎北京地区峰谷平6时段示意图以及智能电表产品
02
商业室内空气品质检测（IAQ）
为保证室内空气的温度、湿度、空气新鲜度和洁净度等空气质量指标处于满意程度，提高购物及就餐体验舒适感。AECOM参考美国WELL标准对应要求，在公区以及电梯厅设置墙面传感器，用于收集温度、湿度、PM2.5、PM10、二氧化碳浓度、臭氧浓度、TVCO等数据，并与终端连接，让顾客与运营方充分了解购物环境。如果上述数据超标，系统将自动开启新风换气设备，将室内空气品质净化至满足系统设置要求的程度。
◎室内空气品质（IAQ）设备功能及现场实景照片
03
不停业改造
与常规老旧商业升级改造不同，AECOM在整个项目中坚守“三不可”的原则：不可停业、不可占用租区及前勤功能区任何位置、不可改变现有天花形式及标高，避免了因整体或大规模局部停业所造成的社会影响及经济损失。
项目团队综合考虑改造关键对交通路线的影响与商铺变化情况，评定出最佳改造计划，即公共区局部改造区与商铺重新装修计划相匹配，以尽可能在不影响整体营业的情况下，小范围逐步完成节能改造，使其达到同类改造项目中的最佳经济性和最小社会影响性。
AECOM建筑工程机电总监吴璠表示，作为全面践行“永续发展，泽被未来”ESG战略的基础设施全方位综合服务企业，除了历时5年的北京三里屯太古里节能改造项目外，AECOM正不遗余力地助力各城市推动大型商业综合体的更新改造，为包括武汉SKP、北京盈科中心、长沙国美湘江玖号、重庆龙湖北城天街在内的众多项目提供机电改造服务。我们将带着丰富的全球实践经验、勇于开拓的创新前瞻理念，携手客户与所在城市迈向转型发展的可持续发展之路。
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