“改造”出來的低碳建筑

北京未來設計園區(qū)在改造過程中，采用地源熱泵功能、智慧能源(600869)管理平臺等多種手段，成為老舊廠房利用碳中和技術的代表項目。企業(yè)供圖

節(jié)能減碳貫穿建筑的全生命周期，除了提倡新建綠色建筑之外，對既有建筑的節(jié)能改造也成為建筑減碳的必經之路。今年3月，住建部發(fā)布的《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》提到，到2025年我國完成既有建筑節(jié)能改造面積3.5億平方米以上。

據北京建院低碳建筑聯合研究中心主任國萃介紹，對于低碳或者零碳建筑來講，與新建筑相比，既有建筑改造在減碳的落地實施過程中受到更多的束縛。

從目前來看，在既有建筑改造的實踐中，既有提質增效的升級，又有改變功能用途的重生。那么，改造后的低碳建筑長啥樣？如何實現近零碳？

案例 1

1982年裝配式建筑獲“新生”綜合節(jié)能率達61%

在北京西城區(qū)南禮士路62號院內，有一個灰白色12層高的北京建院C座科研樓，“科學技術是第一生產力”十個大字覆蓋了整個樓體。這座樓宇始建于1982年，從表面上看不出有什么特別之外，但在經歷低能耗、環(huán)境優(yōu)化、可再生能源利用、室內外舒適度等多方面性能提升后，成為國內典型的超低能耗的既有建筑改造項目。

設置約300平方米光伏發(fā)電板

C座科研樓的結構體系是上世紀80年代的裝配式建筑，梁、板、柱全部為裝配式，為裝配整體式預應力板柱體系，也是我國現存的唯一一棟該體系的高層建筑。經過近30年的使用，這座樓宇出現設施老化、結構安全等諸多問題。在改造中，北京建院以低碳、綠色化改造為目標，減少大拆大建，保留原主體結構和墻體，形成主動式+被動式的改造方案。

早在2016年，C座科研樓在結構檢測中被判定為危樓，而預應力結構無法直接加固，北京建院通過其自有知識產權的小型屈曲約束支撐（BRB）結構，對主體建筑進行抗震加固，延長建筑的使用壽命。

作為辦公建筑，C座科研樓人員較密集，新風需求量較大，為此設置新風熱回收，也就是在系統(tǒng)方案中利用熱回收技術對排風的余冷余熱進行利用，同時按照北京市被動式超低能耗綠色建筑的相關指標要求，全熱熱回收段焓效率（全熱效率）不低于75%，實現較高的節(jié)能減排效果。

同時，在南禮士路62號院內設置約300平方米的光伏發(fā)電板，所發(fā)的電用于大樓使用；屋面光伏系統(tǒng)全年發(fā)電量可滿足節(jié)能的需求。

實現綠色低碳建設目標

C座科研樓改造完成投入使用后，通過智慧建筑管理平臺，實時掌握大樓的運行情況。

C座科研樓建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)采用物聯網架構、分布式控制系統(tǒng)，就地控制為主、集中控制為輔，對建筑物內設備的運行狀態(tài)實行監(jiān)控，涵蓋對樓內冷熱源系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、空氣品質系統(tǒng)進行監(jiān)控。

值得一提的是，C座科研樓建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)是通過實時能耗監(jiān)測、分析、改進實現能源的自動管理，實現綠色低碳的建設目標。

高效的圍護結構給大廈運維提供了較好的基礎條件，通過屋面氣象站實時獲得室外數據，調整大樓的遮陽、空調、新風、照明，以滿足人員活動需求。

此外，C座科研樓內所使用的材料以綠色材料為主，包括為員工配置的服務設置、建筑空間改造、家具配置，充分考慮建筑的使用者的感受。

通過智慧建筑管理系統(tǒng)，這座樓宇的空調節(jié)能率達到57%，照明系統(tǒng)節(jié)能率達到75%，綜合節(jié)能率達到61%，滿足設計之初的節(jié)能目標，尤其是通過光伏發(fā)電、空氣源熱泵、熱回收系統(tǒng)，最大限度地利用可再生能源。

據悉，C座科研樓取得了國家綠色建筑三星級、美國綠色建筑LEED鉑金級、美國健康建筑WELL鉑金級證書等榮譽，為既有公共建筑、低效樓宇的高性能化節(jié)能性改造工作提供了新的思路和技術路線方法。

案例 2

加持碳中和技術老銅牛廠蝶變未來設計園區(qū)

在北京城市副中心的張家灣設計小鎮(zhèn)，昔日的北京銅牛廠經過騰籠換鳥，由老廠房蝶變成為工業(yè)風兼具現代藝術感的北京未來設計園區(qū)。

北京未來設計園區(qū)在改造過程中探索綠色可持續(xù)發(fā)展，采用地源熱泵功能、智慧能源管理平臺等多種手段，成為老舊廠房利用碳中和技術的代表項目。

從舊廠房到綠色、智慧場景

北京未來設計園區(qū)一期在2020年12月亮相，是存量建筑更新的標桿之作。

而早在2002年，北京銅牛廠入駐張家灣工業(yè)開發(fā)區(qū)。2013年，伴隨非首都功能疏解和產業(yè)轉型，其生產線外遷。2019年12月，北京建院作為首批企業(yè)簽約入駐張家灣設計小鎮(zhèn)，與北京通州投資發(fā)展有限公司、北京銅牛股份有限公司三方合作，在銅牛地塊先行啟動北京未來設計園區(qū)項目。

北京未來設計園區(qū)是張家灣設計小鎮(zhèn)的示范樣板工程，構建綠色、智慧、共享的多元活力場景。北京未來設計園區(qū)一期共1.3萬平方米，在改造中，沒有大拆大建，而是尊重園區(qū)現有規(guī)劃格局、建筑空間和工業(yè)建筑特征，對老廠房進行保護性利用，成為工業(yè)風十足的現代化辦公空間。

北京未來設計園區(qū)一期利用多種碳中和技術。比如，采用LED光源，提高照明效率，降低電能消耗；采用光感照明調節(jié)技術，室內照明隨室外自然光調節(jié)，降低電能消耗。

在智慧管理平臺方面，采用智能化設備監(jiān)控系統(tǒng)，有效提高設備運行效率；采用智能化能源管理系統(tǒng)，對冷熱電等不同能源進行分類計量，對照明、電梯、風機、水泵等進行分項計量，實現對能源消耗進行有效監(jiān)測。

分層空調、空氣源熱泵供熱供冷

由于老舊廠房具有空間高大的特性，北京未來設計園區(qū)在改造中采用分層空調氣流組織形式，以提高通風效率，減少供冷量和送風量。

園區(qū)新風控制則是通過二氧化碳濃度監(jiān)測進行調節(jié)。其中，根據室內二氧化碳濃度監(jiān)測值，實現中央街可變新風量的控制模式，以及開場辦公區(qū)新風換氣機啟停的控制。新風系統(tǒng)還設有排風熱回收裝置，在制熱工況下，焓效率（全熱效率）＞55%，溫度效率＞65%。

在可再生能源應用上，園區(qū)采用空氣源熱泵供熱供冷。未來，園區(qū)擬采用分布式光伏發(fā)電技術，實現自發(fā)自用余電上網，提高可再生能源占比；擬采用直流微電網技術，降低能源轉換損耗，提高能源利用率。此外，園區(qū)擬設置可視化碳足跡展示平臺，實時顯示碳排放及碳中和數據等。

“十四五”時期，北京城市副中心將繼續(xù)大力推行綠色建筑，力爭再新增100萬平方米近零能耗建筑。其中，張家灣特色小鎮(zhèn)率先打造北京市綠色低碳發(fā)展示范區(qū)——零碳建筑的試點。

北京建院與英國零碳工場聯合建立“零碳工場中國研究院”。零碳工場自主研發(fā)的低碳科技產品，包括建筑光伏一體化入戶儲能、空氣調節(jié)、光伏設施、可移動建筑、拼裝建筑等，助力張家灣設計小鎮(zhèn)成為北京城市副中心低碳生態(tài)城市建設的樣板。