綠色建筑與節能技術在機電安裝工程中的應用

張敏華

上海建工五建集團有限公司 上海 200063

1 綠色建筑概念和評價體系

1.1 綠色建筑概念和現狀

綠色建筑經過多年發展，已走向了規模化、全面快速推進的發展軌道，形成了完整的技術體系和系列標準規范，創建了一批影響力較大的綠色建筑示范工程。據統計，截至2017年8月，僅上海地區累計已有450多個項目獲得了綠色建筑標識認證，建筑面積達38 650 000 m2，且高星級項目達80%以上。

1.2 綠色建筑評價體系

“綠色能源與環境設計先鋒獎”，即依據美國綠色建筑協會建立的LEED標準而評定的獎項，LEED標準被認為是目前在世界各國的各類建筑環保評估、綠色建筑評估以及建筑可持續性評估標準中，最有影響力的評估標準。

LEED認證總得分為110分，分4個認證等級：鉑金級（80分以上）、金級（60～79分）、銀級（50～59分）和認證級別（40～49分）。

我國新版國家標準GB/T 50378—2014《綠色建筑評價標準》，自2015年1月1日起實施，評價指標體系由節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、室內環境質量及運營管理共6方面組成。每一個指標體系里面均包括控制項、一般項以及優選項，其中控制項為綠色建筑的必備項，按建筑滿足一般項和優選項的程度，將綠色建筑評定為“★”“★★”“★★★”3個等級。

2 機電安裝工程節能技術運用

建筑節能是體現綠色建筑理念的重要構成部分，而機電工程節能是綠色建筑節能的主要組成部分。聯系實際探討建筑機電節能技術的應用和效率對更好地完成綠色建筑有著非常重要的意義[1-4]。

2.1 采暖、空調系統節能應用技術

2.1.1 玻鎂復合風管系統

本工程采用一種新型風管——玻鎂復合風管，該風管是一種新型的高科技復合板材，材料由2層高強度無機材料和1層保溫材料復合而成。具有優良的抗腐蝕性能、防潮抗水性能、防火性能，以及質量輕、系統成形后內外壁光滑、通風性能優良等優點，因已經直接復合了保溫材料，不需二次保溫，所以安裝快速，大大節約施工材料和人工，施工工效提高40%以上，工程造價比傳統鍍鋅鐵皮風管降低40%以上，是新一代的節能、環保型綠色產品。

因早期在上海個別項目的施工中采用類似復合風管，但板材過薄，造成空調風系統結露、漏水問題。所以在工程施工過程中提請設計對風管厚度復核計算，最后將空調風系統板材厚度由31 mm增加到41 mm，防排煙和通風系統板材厚度由11 mm增加到18 mm。此外還根據上海的氣候特點和工程特點，對現場制作安裝工藝提出了嚴格要求，增加了風管接縫綁扎加固、風管內膽加固、表面二次處理以及風管防漏風等多項施工質量保證措施，確保全系統的正常開通、調試及使用。經過“三冷三熱”循環周期，空調風管和防排煙風管至今均無任何結露、開裂等質量問題發生，使用效果良好。

其中玻鎂風管防漏風結構與施工方法，工藝成熟、施工簡單、操作方便、質量可靠。使用橡膠板后，使風管與風閥間有填料填充并密封，減少系統的漏風量；同時，風管外部設有金屬壓條，增強自攻螺絲緊固力（圖1、圖2）。目前已獲發明專利受理。

圖1 玻鎂風管防漏風結構示意

圖2 玻鎂風管防漏風現場實物

2.1.2 層面架空地板體系和地板式風機盤管系統

本工程采用架空地板體系，只有消防噴淋管及橋架等少數機電管線安裝在樓層頂部，95%的機電管線布置在架空地板體系內部。減小了管線安裝過程中的危險系數及施工難度，保證施工質量，并提高了將來使用過程中管線檢修的便利性。同時在施工過程中利用BIM技術，通過三維模擬、碰撞檢測、管線綜合排布、三維可視化等方式來避免施工過程中的錯、漏、碰、撞等問題，提高管道設備安裝一次成功率，減少施工過程中的時間、人力、材料浪費，為方案優化、施工組織提供科學依據。從深化設計、進度管理、質量監控等方面，為工程施工提供有效的管理平臺（圖3、圖4）。

圖3 架空地板內部管線

底板式風機盤管系統將架空地板系統內部空間分隔作為送風及回風區，實現低位送風，提高新風及除塵凈化效率。將空調主機及控制裝置安裝于辦公室，根據每個區域的需要，調節新風量，大大節約能耗（圖5）。

本工程施工過程中因施工層地面全部敞開，多工種隊伍交叉流水施工，安裝大部分管線和地板式風機盤管均固定于分層地面上，成品保護成了最大的難題。特別是進口地板式風機盤管，設備精密、造價昂貴，稍有損壞和堵塞就會給以后的調試工作帶來麻煩。項目組因地制宜，專門研究對策，制訂了嚴格的施工出入制度、工前工后檢查交接制度，給施工班組配備了保潔專用吸塵器，還專門加工制作了一批可拼拆移動的現場臨時施工便橋，在確保工期的同時將施工損耗降到了最低程度。另外，在施工中還遇到地板面散流器與架空地板下玻鎂風管系統的相接問題，用玻鎂板材加工的話，支管過流截面積過小，操作空間狹窄，難以布置；用保溫金屬軟管的話，金屬軟管難以可靠固定，且試機時有很大噪聲。最后項目部組織技術攻關，根據每個施工層面的實際情況，專門設計加工圖，為每臺地板式風機盤管專門定制加工配套了帶保溫鍍鋅鋼板微型靜壓箱，調試和試運行后使用效果達到設計要求。

圖4 架空地板內部管線及樓層頂部管線BIM效果

圖5 地送風

2.1.3 冰蓄冷空調主機技術

冰蓄冷技術的工作原理就是在電力負荷很低的夜間用電谷期，采用電動冷凍機制冷，使蓄冷介質結成冰，將冷量儲存起來。在白天的用電高峰期，使蓄冷介質融冰，把儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調或生產工藝的需要，達到提高電網效率、降低電力建設投資、節省運行電費（峰谷分時電價）、節能環保的目的。對城市電網，尤其像上海這種能源緊缺型城市具有明顯的“避峰填谷”作用，社會和經濟效益顯著。

本工程根據大樓空調系統使用情況和實際狀態，結合變頻啟停技術，冰蓄冷機組性能能實行全制冷、全制冰、半制冷半制冰等7種工況的全自動切換運行，根據各區域實際需要，提供適量冷氣，高效節能。工程原設計利用結構混凝土水箱蓄冰，內置24組蓄冰盤管，在施工過程中發現現澆混凝土結構水箱嚴密性差，結構抗凍性和耐久性不能滿足設計要求，做二次抗凍及防水施工工藝很復雜，且不能完全包裹混凝土結構，可靠性、耐久性不能確定，易造成結構漏水隱患。經與設計協調，現場勘察，并組織到上海中心項目實地考察，確定機組蓄冰槽采用不銹鋼板加保溫現場加工制作，避免了后續使用中的漏水隱患，使用至今效果良好。

另外，在機組聯動調試過程中，發現信號反饋電壓不穩定，導致冷凍機房內各空調電動閥門組執行機構模塊出現頻繁燒毀的問題。經現場調研發現，由于主機7種工況自動調節，需要單獨設立7個信號回路與7組電動閥組獨立連接控制，而原電氣設計只布置了一個串聯的大回路，結果導致同一信號回路中，因電動閥組工況不一，工作電壓不穩定，使電動閥執行機構頻繁被燒毀。最后會同設計和電動閥組供應商、主機設備供應商到現場聯合會診，通過改造和每組電動閥組增設單獨的電氣信號控制回路加以解決。

2.2 給排水系統節能應用技術

2.2.1 太陽能中央熱水系統

太陽能作為熱力源，無公害、無污染，是公認的綠色環保型能源的首選。太陽能熱水系統能采用多種組合式結構模塊化施工（圖6），施工速度快、工效高。綠色建筑全天24 h熱水供應均可由屋面太陽能集熱系統（圖7）加熱供給，太陽能中央熱水系統以太陽能為主要能源，輔以電能或其他能源輔助，自動化程度高，運行可靠。

圖6 太陽能板示意

本工程面朝上海黃浦江，地勢開闊，太陽能資源豐富。為使該建筑在使用過程中真正成為綠色節能的建筑，項目部向建設單位提出在主樓屋面設置太陽能集熱器，充分利用清潔能源，得到建設單位的積極響應，設置134塊太陽能集熱器，面積約300 m2。20層機房內設太陽能儲熱水箱，17～20層熱水、地下室廚房熱水各設一套板式換熱器間接換熱。17～20層辦公室內衛生間設電容積熱水器輔助加熱；地下室廚房設容積式燃氣熱水器制備熱水，熱水出水溫度為60 ℃，回水溫度50 ℃；集中熱水系統設計小時耗熱量1 255 901.2 kJ，設計小時熱水量5.55 m3。太陽能保證率取16%。

圖7 太陽能集熱系統原理

施工中遇到屋面集熱架構的固定抗風荷載問題，會同土建部門，專門在屋面集熱架構底腳處增加了定制加強錨固件，將集熱鋼架構同屋面結構鋼筋網片焊接成一整體，再進行結構混凝土澆筑，可靠有效地解決了屋面集熱架構抗風荷載問題。另外，由于建筑總高度限制和結構外立面美觀要求，屋面太陽能集熱鋼架構分布面積較大，原設計屋面防雷接閃器保護半徑不能覆蓋屋面太陽能集熱鋼架構。經協調，通過增加一組屋面太陽能架構專用防雷接閃器加以解決。

2.2.2 雨水收集和中水回用系統

雨水收集和中水回用系統是緩解目前水資源緊缺的重要途徑。引入中水系統后90%的非飲用水（澆灌、洗滌、沖刷等用水）將不再使用飲用水，極大地節約了對飲用水的浪費性使用，減少了水處理成本，從而實現節能降耗的目標。據統計，利用中水沖廁、綠化、洗車等可減少自來水用量30%～50%。

本工程室外景觀水池面積近2 800 m2，水資源豐沛。故設立雨水回用處理系統，雨水蓄水池有效容積為290 m3。處理工藝和供水方式為：回收雨水（景觀水體循環水）→雨水蓄水池→原水加壓泵→混凝加藥→混凝反應器→砂缸過濾器→投次氯酸鈉消毒劑→清水水箱（138 m3）→給水加壓泵（景觀水體循環泵）→綠化、景觀水補水、道路澆灑、車庫沖洗供水點。年總用水量118 208.41 m3，其中年雨水回用水量7 797.41 m3，非傳統水利用率6.6%。

2.2.3 使用節水型配件或衛生器具

節水配件（定時沖洗，自閉式水龍頭等）和節水型潔具（一次沖洗水量小于6 L的潔具）的使用能夠節省很大一部分用水量，同時減少的污水和污泥處理量也使水資源和環境的污染來源減少，減輕污水處理廠的負荷，對水資源和環境保護有重要的作用和意義。

2.3 電氣系統節能技術

2.3.1 變頻設備及變頻器使用

工業與民用建筑中，中央空調、水泵及風機等輸送設備的耗電量所占比例是較大的。在很多情況下，并不需要設備進行全負荷運轉。合理地選擇變頻設備或采用變頻器進行有效控制，能達到真正意義上的節能。對于既有建筑或系統，如沒有選用變頻設備，可以通過增加變頻器，達到節能降耗的目地。

2.3.2 使用新型節能光源

LED燈具是指燈具產品采用發光二極管技術作為光源。LED燈具使用壽命可長達50 000～100 000 h，遠超過傳統鎢絲燈泡的1 000 h及螢光燈管的10 000 h，使用年限可達5～10 a，能大幅降低燈具替換的成本，還具有耗電量少、發光效率高、可靠性強等優點，因此LED燈具擁有節電與節能環保的優點，應大力推廣使用。

3 結語

機電安裝工程節能技術應用和節能效率是實現綠色建筑的重要部分和評價指標，通過采用新型技術[5-6]，實現了節能、環保、可持續發展，保證了建筑環境的衛生與安全，適應國家新能源結構調整的可持續發展戰略。