案例分析:北京用友软件园2号研发中心

来源: 北京市住建委     时间: 2016.12.20    打印本页    分享:
  1 前言  用友软件园位于北京中关村永丰产业基地西南端,东临永丰路,北与北清路接壤,是亚太地区最大的管理软件产业园区。其中,2号研发中心位于用友软件园一期中区内部,主要功能为办公,并设有员工餐厅和地下停车库,于2016年2月获得国家绿色建筑三星级运行标识。 

  1 前言

  用友软件园位于北京中关村永丰产业基地西南端,东临永丰路,北与北清路接壤,是亚太地区最大的管理软件产业园区。其中,2号研发中心位于用友软件园一期中区内部,主要功能为办公,并设有员工餐厅和地下停车库,于2016年2月获得国家绿色建筑三星级运行标识。

  用友软件园2号研发中心于2011年1月26日正式启用,共有楼宇7栋,分别为A、B、C、D、E、F、G,房屋结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构,地下1层,地上4层,建筑总面积为67869.82 m2,其中地上建筑面积44988.61 m2,地下建筑面积22881.21m2。园区平面图和建筑效果图见图1、图2。
 

        

    图1  用友软件园平面图  

图2  2号研发中心全景图

  本项目从前期方案阶段便有意识地走绿色建筑技术路线,采取“因地制宜”策略,将可持续发展的理念贯穿于规划设计、建筑设计、建材选择、施工、物业管理过程,营造出人与自然、资源与环境、人与室内环境的和谐发展,项目建成后立面图见图3。

  本项目位于寒冷地区,建筑的节能保温设计是重点考虑的问题。在建筑的设计方面严格控制建筑的体型系数、窗墙比等参数,建筑单体造型简约,选用节能清水混凝土砌块;办公空间采用开敞式设计,中庭设置采光天窗,走廊采用大面积玻璃,建筑南北侧设有4个下沉庭院,最大限度利用自然通风、自然采光;通过采用地源热泵系统、冰蓄冷技术、排风热回收技术,设置可调节外遮阳,有效的节约建筑运行费用;综合运用自建中水、雨水等大量的绿色生态技术。为了优化建筑实际运行状态,用友工程部在运行期间进行了一系列的节能改造,主要包括一期建筑群的用电计量、冷热量计量、节能灯具改造、风盘照明的控制、机房空调循环泵变频改造、增加空调系统气候补偿系统、空调管网的平衡调节、空气质量监测控制等,并设置了园区能效管理平台。
  

  图3  2号研发中心立面图
 

  2 主要技术措施

  2.1 节地与室外环境

  本项目建筑布局设计合理,2号研发中心总平面采用“主”字型布局,将贯通南北的走廊和公共活动采光中庭布置在纵向主轴上(“主”字的一竖笔“I”),将对采光和通风要求较高的办公区域布置在横向分支上(“主”字的三横笔“一”);结合园区道路和场地条件从保证采光、优化夏季通风、阻挡冬季冷风的角度出发,“主”字建筑非严格坐南朝北,而是逆时针旋转了20度,从而实现夏季西南风以更短的路径从南立面和西立面的开启扇穿过办公区,同时兼顾南北走廊的自然通风,该角度调整结合东侧“C”字和西侧“”的半围合建筑布局,形成6个活动庭院,这6个庭院在夏季和过渡季引入西南风,从而营造舒适室外条件、冬季利用建筑本体阻挡寒冷北风。
 

  

  图4  2号研发中心鸟瞰图

  通过以上综合考虑优化后的平面布局,在夏季时场地内人员活动高度的风速小于2.8m/s;冬季时场地内人员活动高度的风速小于3.8m/s,不影响冬季的人员出行;同时保证各建筑迎背风面压差较大,在2.0~6.0Pa之间,具有形成良好室内自然通风的先决条件。

  景观绿化选用适宜北京当地气候和土壤条件的乡土植物,且包含乔、灌木的复层绿化,节省养护开支。主要种植的树种有合欢、玉兰、丁香、紫叶李、金银木等,绿地率为35%。场地内采用大面积绿地、透水铺装和人工湖体等改善室外热环境,项目透水地面面积与室外地面总面积之比超过40%,可以有效缓解热岛效应。项目室外复层绿化、绿地、景观湖体见图5~图7。
 

  

  图5 园区复层绿化

  

  图6  园区绿地

  

  图7  景观湖体

  项目为节约用地,起到合理开发利用地下空间的目的,建筑地下一层,建筑面积为22881.21m2,地下空间主要功能为人防、设备用房(风机、水泵、中水)、变配电室、汽车库、物业管理、库房,地下面积与建筑占地面积比例为188.87%。

  项目区域交通便利,距主出入口500米步行距离内,有2个公交站:永澄路口东站、赵庄子北站,共有4条公交路线:543、544、642、449路。同时2号研发中心北侧北清路上还有在建的地铁16号线“永丰站”。园区内部设有室外绿化停车位及室内自行车停车间。

  2.2 节能与能源利用

  本建筑立面设计采用形似数字马赛克式的窗布置方式简洁而现代,体现出建筑的使用性质。外墙采用清水混凝土节能保温砌块,铝合金玻璃幕墙,铝合金窗三种材质,并以节能保温砌块为主。外墙采用清水混凝土砌块加55mm厚挤塑聚苯板,屋顶采用60mm厚挤塑聚苯板,架空楼板采用60mm厚挤塑聚苯板,外窗和幕墙采用8+12+8中空玻璃。项目围护结构形式见图8和图9。

  本项目共采用了30000m2节能砌块,墙体砌筑采用两层砌块中间夹一层聚苯保温板的方式,外侧砌块厚度为90mm,聚苯板厚度为55mm,内侧砌块厚度为190mm。经测算,该节能砌块的应用可使总体冷热负荷降低7%。
  

  图8  节能清水混凝土砌块外墙和铝合金窗

  

  图9  铝合金玻璃幕墙

  建筑冷热源均来自一期能源中心,能源中心采用三工况地源热泵机组(4台LWP4200型)+冰蓄冷装置(冰球蓄冰)+离心式冷水机组+燃气锅炉的复合式系统。能源中心主要设备见图10和图11。

  夏季供冷:以三工况地源热泵+冰蓄冷装置为主,离心式冷水机组调峰运行。

  冬季供暖:以三工况地源热泵为主,燃气锅炉调峰运行。

  地源热泵系统室外地埋孔占地面积约2万平方米,分A、B、C、D四个区,共计地埋孔616个,分别布置在室外停车场、绿地和水景人工湖下,换热孔径150mm,孔深120m。
 

     
图10  地源热泵机组                                                   图11  冰蓄冷系统

  本项目生活热水由能源中心提供,冬季主要依靠在下班之后或在夜里之间电价低谷期内制取,并储存于热水箱内;春秋过渡季节由热泵机组制取生活热水;夏季在热泵机组制冷的同时,通过热回收系统,自动回收热泵机组冷凝热,实现随时免费加热生活卫生热水,最大限度地节约生活卫生热水加热费用。

  2号研发中心地上办公区域采用两管制风机盘管加新风机组的空调系统形式,新风机组置于新风机房内,分层、分区设置。地上各层的新风机组为新风、排风热回收式,选用转轮式全热交换器。本项目共采用28台全热回收新风处理机组,总新风量为177000m3/h,冬季新风加湿采用湿膜加湿,热回收效率大于60%。

  用友软件园一期在2014年进行了能源管控平台系统的改造建设,主要服务于园区内能源计量监测、数据分析、远程设备管理、能耗控制策略、能耗数据统计、能源优化管理建筑或设备节能指标的在线考核等专业化体系的建立,并建立数据分析、监测制度,能源利用状况报告制度,实现向用能设备要效益的目标。园区能效管理系统平台界面见图12。
 

  

  图12  用友能效管理系统平台

  2号研发中心最初投入运行时,在一般办公及管理用房等处采用T5管稀土三基色高效细管荧光灯,光源色温为3000K,显色指数Ra>80。随着运行使用,部分灯具衰减老化,物业管理及工程部结合园区2014年的节能改造,更换了灯具,同时增加和升级了部分区域的灯具(选用雷士照明生产的28W三基色T5灯,色温6500K),功能区的照明功率密度值满足国家标准的目标值要求。建筑内部开敞办公区室内办公环境见图13。
  

  图13  开敞办公区室内环境

  本项目采用能耗分析软件e-QUEST对建筑进行全年8760小时的能耗模拟,建筑模型见图14。经模拟计算,除去室内设备能耗,参照建筑单位面积年能耗为104.95 kWh/m2,而设计建筑单位面积年能耗为81.65 kWh/m2,设计建筑总能耗为参照建筑总能耗的77.8%,建筑各分项能耗见图15。以2013年实际运营数据为例,实际运行建筑单位面积年能耗为81.85 kWh/m2,实际建筑总能耗为参照建筑总能耗的78%。从能耗模拟和实际数据分析来看,本项目节能效果显著。

 

  

  图14  e-QUEST 3D建筑模型

  

  图15  设计建筑分项能耗图

  2.3 节水与水资源利用

  用友软件园水综合利用主要包括雨水回收利用及雨水渗透、污水的处理及回用、市政中水、人工湖水体循环生态处理。整个园区内建立一个独立的水循环和水利用系统,尽量做到污废水零排放。园区水资源综合利用系统原理图见图16。
 

  

  图16  水资源综合利用系统原理图

  本项目设置了雨水收集系统,回收雨水重力排入景观湖体,雨水处理工艺采用生态砾池为主的处理工艺,循环管道设自动清洗过滤器。用友软件园内生态砾池雨水处理工艺设备为4套,每套处理能力为70m3/h,一期设两套。园区雨水回收、渗透系统见图17~图19。
 

  

  图17  收集雨水排入景观湖体

    

  图18  庭院雨水渗滤系统

       

  图19  渗透沟与浅沟

  用友软件园一期在运营初期自建中水处理站,共设十套地下式毛管渗滤系统,收集建筑污水,经处理后用于5号研发中心B座室内冲厕,2号研发中心设计初期也考虑沿用之前的中水处理工艺,处理后用于办公楼室内冲厕。但是,随着园区投入运营后,使用建筑面积和入住人数的增加,初期建成的中水处理系统逐渐出现使用问题,尤其是水质在后期运行中难以保证、处理水量达不到设计目标,为保证用水需求物业部门暂时将中水管网转换到了市政给水供应,待市政中水水源达到后再切换到市政中水使用。本项目毛管渗滤处理装置安装、回填及建成后的情况见图20~图22。            

图20 毛管渗滤处理装置安装

图21 毛管渗滤处理装置回填
     

图22 毛管渗滤处理装置建成

  2.4 节材与材料资源利用

  2号研发中心为钢筋混凝土框架剪力墙结构,建筑造型简约,无装饰性构件。项目室内装修与土建、结构等进行一体化设计,在装修时不破坏和拆除已有建筑构件,避免了材料装修的浪费。

  建筑材料本地化控制在于减少材料运输过程的资源,降低对环境的污染,本项目主要采用北京、河北等的建筑材料,施工现场500km 以内生产的建筑材料占建筑总材料比例的99.12%。本项目大量使用钢材、铝合金型材及玻璃等可循环材料,其使用重量占所用建筑材料总重量的比例为10.70%。本项目采用的所有石膏板都是以废弃物(脱硫石膏)为原料生产的建筑材料,废弃物掺量大于90%。

  本项目主要功能空间为办公,大部分为开敞式设计,部分设置了玻璃等灵活隔断,减少重新装修时的材料浪费和垃圾产生,建筑灵活隔断面积占可变换功能的65.9%。建筑室内布置情况见图23。
  

  图23  开敞办公区和玻璃隔断

  2.5 室内环境质量

  2号研发中心位于用友软件园一期园区内部,建筑间距布置合理,自身日照情况良好,且周边无居住建筑。本项目建筑层数较低,均为南北朝向,采用了大面积玻璃幕墙、采光中庭、贯穿南北的采光走廊、玻璃隔断等(见图24~图26),使得内部获得良好的日照和采光。
 

  

  图24  玻璃幕墙

      

  图25  采光走廊                                      图26  采光中庭

  项目各楼层内房间布局和窗口位置的安排较合理(见图27),在夏季主导风向情况下,各层主要功能空间均能形成较为良好的贯穿式自然通风。主要功能空间室内自然通风状况良好,室内空气龄大部分小于700s,即换气次数大于5次/h,空气清新度较好,均可以较好地利用自然通风改善室内环境。
 

  

  图27  可开启外窗

  结合用友软件园一期运营期间的节能改造,为了减少建筑夏季太阳辐射得热,在2号研发中心D、E、F、G座西侧安装室外电动百叶窗(见图28)。电动百叶窗可以根据阳光入射角度的变化,自由调整百页帘片角度,叶片可以在任何角度叠加,不仅可以减少炫光,还能实现自然采光和自然通风,是一项绿色低碳环保的节能措施。本项目户外遮阳百叶窗可以有效减少办公室内的太阳辐射,节省空调能耗,降低长期的运营成本。
 

  

  图28  电动可调节外遮阳

  为改善办公楼室内的空气品质,在E座、F座一层人员密度变化大的区域安装了CO2红外检测仪,其中,中小型会议室、办公区各安装1台,大型会议室及大开间办公区域各安装2台。测量数据远传至能源管控平台,并与新风机组联动,当CO2浓度达到800ppm以上时,新风机组自动开启运行。地下车库出入口附近及靠近停车位的部分立柱上安装了CO浓度传感器,测量数据远传至能源管控平台,同时与车库通风系统联动,浓度超标时启动车库通风降低CO浓度,使得CO浓度控制在合理范围内。能效管理平台中室内CO2浓度监测和控制见图29。
 

  

  图29  室内CO2浓度自动监控系统

  2.6 运营管理

  项目物业管理公司为深圳市开元国际物业管理有限公司北京上地分公司。物业单位建立了完善的节能、节水等资源节约与绿化管理制度,明确各工作岗位的任务和责任,使管理制度化、落实到人。

  园区能源中心由北京华清安泰新能源科技开发有限公司进行日常运营及维护。用友网络科技股份有限公司与北京华清安泰新能源科技开发有限公司签订的《用友软件园能源中心运行管理委托协议》中包含能源费用考核,将管理业绩与节约资源、提高经济效益挂钩。

  项目智能系统周全完备,包括安防监控系统、一卡通系统、火灾自动报警系统、综合布线系统、有线电视系统、楼宇自动化系统、热泵机房空调自控系统、能源管控系统等。

  项目投入运行期间以来,物业管理部门对空调通风系统等设备进行定期清洗、维护和保养,定期清洗系统的过滤网和过滤器,保证送风、送水管道的通畅,现场作业见图30~图31。
 

     
 图30  空调末端系统设备检修                                   图31  楼顶排风机组维护保养

  为营造绿色建筑的良好的环境氛围,增强职工节约资源的意识,达到垃圾“减量化、资源化、无害化”目的。项目在建筑入口、电梯厅等处设置了分类收集垃圾桶(见图32),在餐厅附近设置了饮料瓶回收机(见图33)。物业部门对生活垃圾进行日产日清,每日消杀,无异味、无遗撒。
 

     

  图32 分类垃圾桶                      图33  饮料瓶回收机

  3 实施效果

  节能:本项目通过综合利用高效围护结构、地源热泵空调系统、低照明功率密度、自然采光、能效管理系统等,大大降低了运行能耗。用友软件园2号研发中心2013年总用电量为457.7万kWh,能源中心耗电量为154.4万kWh,数据中心总用电量为56.4万kwh,因此,扣除数据中心后2号研发中心办公用电量为555.7万kWh。按照建筑面积6.79万m2进行计算,单位面积耗电量指标为81.85 kWh/ m2▪a;与参考建筑单位面积能耗104.95 kWh/ m2▪a相比,节电率为22.0%,实际建筑能耗是参考建筑能耗的78.0%;与北京市公共建筑能耗统计的平均耗电量指标101.17 kWh/ m2▪a相比,项目的节电率为19.1%。

  节水:用友软件园2号研发中心2013年办公总用水量为3.2万m3,空调系统和生活热水耗水量为1.6万m3,则单位面积用水量为0.72 m3/m2•a。与设计年总用水量7.3万m3相比,项目全年的综合节水率为33.4%;与北京市公共建筑能耗统计的平均耗水量指标1.284 m3/m2·a相比,项目的节水率为43.9%。

  4 成本增量分析

  本项目采用了一系列节能节水的生态技术,并于2014年实施了节能改造,采用的关键技术和增量成本见表1。项目为实现国家绿色建筑三星级而增加的初投资成本为937.99万元,单位面积增量为138.2元/m2。

  通过采用地源热泵、节能灯具、排风热回收技术、能耗监测系统等节能措施,本项目年节电量约为161.8万kWh,节约费用约为145.3万元;通过节水器具、雨水回收利用等节水措施,本项目年节水量约为2.1万m3,节约费用为17.1万元。因此,本项目节约运行费用为162.4万元/年。经计算,本项目绿色建筑增量的静态回收期为6年左右。


  表1  项目增量成本表

为实现绿色建筑而采取的关键技术/产品名称措施 单价 应用量 应用面积
(m2)
增量成本
(万元)
备注
节能灯具 160 元/套 1120套 17.92 运营期间进行改造
能耗监测
系统
50 万元 一期共用一套系统 50.00 运营期间进行改造
室内空气质量监控系统 2000 元/个 25个 5.00 运营期间进行改造
现场检测 5 万元 5.00
雨水回收利用系统 90 万元 90.00 按照建筑面积进行折算
地源热泵系统 110 元/m2 一期共用能源中心 67869.82 746.57 按照建筑面积进行折算
可调外遮阳 2901 元/个 81个 23.5
合计 937.99


  5 总结

  用友软件园2号研发中心已平稳运行五年有余,期间积累的运营管理经验分享如下:

  1)高度重视。用友公司董事会对园区运营提出的方针是绿色、节能、环保,给园区运营团队提供了强大的支持,从而为园区的良好运行打下了良好的基础;

  2)专业化。为保证园区地源热泵系统可靠运行,园区委托了专业化的机房运行管理单位并按能源消耗指标进行考核,保证了系统运行策略的完全实施;

  3)制度化管理。园区制定了严格的节能管理规定,对水、电、气进行重点管控,特别是对员工的用电、用水及空调末端的日常运行严格按制度进行管理,有效地节省了园区能源消耗;园区制定了月报管理制度,要求物业公司每月及时上报能源管理情况及上月能源消耗情况,对每月的能源消耗进行同比与环比,发现存在的问题并及时改进;

  4)创新思维。为及时了解园区能源消耗情况并对园区主要耗能设备进行管控,园区提出了建设一个能源管控平台的想法,经论证后园区在2014年实施了该项目,现已投入使用并取得良好成效。

  相关建议如下:

  1)新建项目应在前期考虑按照绿色建筑标准进行建设,以避免后续运营改造带来的成本上升;

  2)新建项目建议设置能源管控平台,对建筑的日常能源消耗进行节能管控;

  3)建筑外立面适当增加可调外遮阳设施,可取得非常明显的节能效果;

  4)政府继续加大对绿色建筑日常运营的支持力度,以取得持续的推广效果。

  用友软件园作为亚太地区最大的管理软件产业园区,建筑具有区域自主成果创新的宣传功能作用。通过该项目经验成果的扩散,以及项目的公开展示和宣传作用,展示了用友软件园的绿色理念和成果,为绿色园区的绿色运营和管理提供了可借鉴的经验;同时也让人们更形象、更深刻的认识到绿色建筑能带来的舒适性的提高,从而引导建筑设计向良性、环保、可持续方向发展;为绿色建筑技术的推广起到积极的作用,对促进绿色建筑技术的健康发展起到重要的技术示范作用。