基于可再生能源的超低能耗建筑能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)及示范應(yīng)用

1 引言

我國(guó)可再生能源供熱潛力很大。研究測(cè)算，我國(guó)可再生能源供熱潛力可達(dá)30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。地?zé)崮艿馁Y源潛力最大，據(jù)國(guó)土資源部2015年調(diào)查結(jié)果，全國(guó)336個(gè)地級(jí)以上城市淺層地?zé)崮苣昕砷_(kāi)采資源量折合7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、全國(guó)中深層地?zé)豳Y源年可開(kāi)采量折合19億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

全國(guó)可作為能源利用的農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機(jī)廢棄物等生物質(zhì)資源年供熱潛力折合4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，利用農(nóng)作物秸稈等農(nóng)林廢棄物供熱年利用潛力折合4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。風(fēng)電等可再生能源發(fā)電按照10%電量供熱利用計(jì)算，2020年可供暖5億平方米，折合1500萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

可再生能源供熱清潔低碳，可因地制宜集中供暖或分散供熱，在解決北方地區(qū)清潔供暖尤其是農(nóng)村地區(qū)清潔取暖、替代散煤方面，可以發(fā)揮重要作用。

實(shí)現(xiàn)綠色建筑需要充分利用可再生能源，提高可再生能源的貢獻(xiàn)率。然而不能回避的現(xiàn)實(shí)是，相當(dāng)多的建筑可再生能源利用項(xiàng)目并未實(shí)現(xiàn)其節(jié)能的初衷，有的項(xiàng)目可再生能源利用系統(tǒng)，折合一次能源的效率甚至低于傳統(tǒng)能源形式。

研究表明造成這一現(xiàn)象的主要原因在于沒(méi)有一套科學(xué)完整的基于可再生能源與建筑用能需求特點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法，不能實(shí)現(xiàn)基于節(jié)能目標(biāo)的預(yù)測(cè)型設(shè)計(jì)。

而通過(guò)本項(xiàng)目的研究，可以解決“合規(guī)設(shè)計(jì)”中存在的系列問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)建筑利用可再生能源的節(jié)能目標(biāo)，并優(yōu)化利用結(jié)構(gòu)，提高建筑可再生能源利用系統(tǒng)的性價(jià)比，促進(jìn)其廣泛應(yīng)用。

可再生能源應(yīng)用是建筑節(jié)能與綠色建筑工作中重要的組成部分，未來(lái)能源系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是將不同的可再生能源技術(shù)融合到一個(gè)交互的能源系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時(shí)間以合理的價(jià)格提供非化石能源，滿足不同的能源需求，本文的研究將為可再生能源在建筑中的集成化應(yīng)用、再綠色建筑中的規(guī)?；茝V提供技術(shù)支撐。

2 項(xiàng)目概況

天津市建筑設(shè)計(jì)院新建業(yè)務(wù)用房及附屬綜合樓位于河西區(qū)氣象臺(tái)路95號(hào)，天津市建筑設(shè)計(jì)院院內(nèi)，如圖1。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)構(gòu)思源于對(duì)建設(shè)周期及場(chǎng)地環(huán)境等問(wèn)題的疏理與解決。最大限度的保護(hù)院內(nèi)現(xiàn)有綠地和植被，還要兼顧周邊居民樓的視覺(jué)均好性及日照有效時(shí)數(shù)等要求，建設(shè)10層高的“L”型的業(yè)務(wù)用房與4層高的“一”字型的附屬綜合樓的總體布局方案。該項(xiàng)目總建筑面積3125m²，機(jī)動(dòng)車停車位300輛。保留原有樹(shù)木50余棵。

圖1  新建業(yè)務(wù)用房及附屬綜合樓鳥(niǎo)瞰及實(shí)景照片

目前，本項(xiàng)目已獲得國(guó)標(biāo)綠建三星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)，入選住建部綠色建筑示范工程，天津市科委“美麗天津”科技示范工程，正在申報(bào)國(guó)標(biāo)綠建三星級(jí)運(yùn)營(yíng)標(biāo)識(shí)、健康建筑二星級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)、LEED 金獎(jiǎng)、GREEN MARK 鉑金獎(jiǎng)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)伊始以綠色建筑應(yīng)用為切入點(diǎn)，遵循“被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化”的設(shè)計(jì)原則，因地制宜的將低影響開(kāi)發(fā)、可持續(xù)設(shè)計(jì)、BIM 全過(guò)程應(yīng)用、智能化集成平臺(tái)建設(shè)等與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合，充分利用可再生能源，采用了近30項(xiàng)綠色建筑技術(shù)，如圖2所示。設(shè)計(jì)能耗指標(biāo)為72KWh /m²·a，節(jié)能率大于50%。

圖2  綠色建筑技術(shù)集成應(yīng)用

業(yè)務(wù)用房項(xiàng)目地下一層主要功能空間包括地源熱泵機(jī)房、10KV變電站、直飲水機(jī)房、消防泵房、消防水池等輔助設(shè)備用房以及物業(yè)管理辦公室，地上一層主要功能空間包括大堂、展廳、檔案室、圖文中心、以及值班室、衛(wèi)生間等輔助用房；地上二層主要為會(huì)議室、開(kāi)敞辦公、培訓(xùn)室、展廳、智能控制中心、以及配電間、衛(wèi)生間等輔助空間；3~10層主要為開(kāi)敞辦公空間及輔助用房，各樓層平面劃分見(jiàn)圖3：

圖3  各層平面布置圖

附屬綜合樓項(xiàng)目主要功能為汽車庫(kù)（300輛）及非機(jī)動(dòng)車庫(kù)（250輛），通過(guò)封閉連廊與新建業(yè)務(wù)用房連接。屋頂架設(shè)光伏發(fā)電裝置，在充分利用可再生能源的同時(shí)為屋頂停車區(qū)域提供遮陽(yáng)。

3 被動(dòng)式設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)理念

場(chǎng)地原有及周邊建筑分別建于1959~2008年間的不同時(shí)期，具有較為復(fù)雜的場(chǎng)地環(huán)境，如圖4所示。作為對(duì)既有院落的有機(jī)更新，本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于既要尊重原有院落的場(chǎng)所記憶，順應(yīng)城市肌理，又要在有限的場(chǎng)地空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)新建筑高效、環(huán)保、健康、舒適的綠色設(shè)計(jì)目標(biāo)。

遵循低影響開(kāi)發(fā)與可持續(xù)設(shè)計(jì)理念，本項(xiàng)目從被動(dòng)設(shè)計(jì)到主動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面多角度的權(quán)衡與考慮，在設(shè)計(jì)伊始應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬分析場(chǎng)地環(huán)境，為建筑布局提供依據(jù)；在方案階段優(yōu)化建筑的基本幾何體型、進(jìn)深、窗墻比、風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、熱工環(huán)境；在施工圖階段，進(jìn)行能耗模擬，輔助建筑基于能耗限值的性能化設(shè)計(jì)。

圖4 原有院落總平面圖

3.2 被動(dòng)式技術(shù)特征

項(xiàng)目充分考慮被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，包括建筑布局、朝向與體型系數(shù)控制，圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)，自然通風(fēng)，自然采光，建筑遮陽(yáng)等技術(shù)措施。

3.2.1建筑布局與體型系數(shù)控制

設(shè)計(jì)構(gòu)思源于對(duì)建設(shè)周期及場(chǎng)地環(huán)境等問(wèn)題的梳理與解決，本著最大化降低對(duì)周邊環(huán)境影響的原則，最大限度的保護(hù)院內(nèi)綠地和植被，兼顧周邊居民樓的視覺(jué)均好性等，結(jié)合場(chǎng)地周邊風(fēng)環(huán)境、太陽(yáng)輻射及噪聲模擬分析結(jié)果，反復(fù)論證，最終形成了“I +L”型總體布局。建筑主體朝向?yàn)槟媳毕?，業(yè)務(wù)用房體型系數(shù)為0.21。

3.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目外墻選用300mm厚蒸壓砂加氣混凝土砌塊，主體幕墻選用18厚陶土板材，平均傳熱系數(shù)為0.52W/m²·K。

綜合考慮降低建筑能耗，設(shè)計(jì)對(duì)建筑每個(gè)朝向的窗墻比進(jìn)行了嚴(yán)格控制，且不同朝向的外窗采用不同的傳熱系數(shù)：南向窗墻比0.28，東向窗墻比0.24，西向窗墻比0.33，北向窗墻比0.28，在滿足自然通風(fēng)和采光的同時(shí)，降低了建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗。東、西、北向門窗、幕墻采用PA斷橋鋁合金真空（輻射率≤0.15）雙Low-E 6無(wú)色+12+6無(wú)色（離線），傳熱系數(shù)為1.80w/m². K) ，南向門窗、幕墻采用PA斷橋鋁合金真空（輻射率≤0.15）雙Low-E 6無(wú)色+12+6無(wú)色（離線）內(nèi)填氬氣，傳熱系數(shù)為2.20w/(m². K)。

3.2.3自然通風(fēng)

本項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段首先采用CFD風(fēng)環(huán)境模擬軟件，對(duì)建筑體塊模型進(jìn)行室外風(fēng)環(huán)境模擬分析，得出建筑室外風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù)，再進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)模擬分析，采取墻式進(jìn)風(fēng)口等強(qiáng)化自然通風(fēng)的構(gòu)造措施，見(jiàn)圖5。外窗可開(kāi)啟比例達(dá)到30.58% ，并設(shè)置了通風(fēng)腔，優(yōu)化建筑內(nèi)部氣流組織，獲得了較好的自然通風(fēng)效果。

圖5  自然通風(fēng)強(qiáng)化構(gòu)造措施節(jié)點(diǎn)圖及進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速測(cè)試實(shí)景圖

3.2.4自然采光

室內(nèi)光環(huán)境是辦公建筑設(shè)計(jì)關(guān)注的重點(diǎn)之一。本項(xiàng)目利用采光模擬分析工具，對(duì)主要辦公區(qū)域、公共空間以及地下空間分別進(jìn)行了自然采光優(yōu)化設(shè)計(jì)，在節(jié)約照明用電的同時(shí)有效提升了室內(nèi)空間品質(zhì)。

“窄高窗”

方案階段對(duì)建筑方案體塊模型各個(gè)立面進(jìn)行了日照模擬分析，給出建筑各立面的窗墻比建議值，并對(duì)開(kāi)窗形式進(jìn)行優(yōu)化。在窗墻比不變的情況下，通過(guò)對(duì)“窄高窗”和“寬矮窗”進(jìn)行對(duì)比分析，使用“窄高窗”，提高自然采光效率，如圖6所示。

圖6   寬矮窗和窄高窗的模擬分析

采光井

通過(guò)在業(yè)務(wù)用房東向首層設(shè)置采光井，有效改善了辦公室、衛(wèi)生間等局部地下空間的自然采光效果，如圖7所示。

圖7  業(yè)務(wù)用房地下室采光井設(shè)計(jì)圖

3.2.5 建筑遮陽(yáng)

綜合考慮冬季得熱與夏季遮陽(yáng)的需求，以及主要功能空間的采光效果，本項(xiàng)目從方案階段即優(yōu)化了建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。通過(guò)適當(dāng)加深窗洞深度增強(qiáng)了墻體自遮陽(yáng)，并采用可調(diào)節(jié)百葉外遮陽(yáng)與內(nèi)置遮陽(yáng)百葉結(jié)合使用的方式，實(shí)現(xiàn)不同日照條件與使用需求下的靈活遮陽(yáng)控制。

4 主動(dòng)式技術(shù)措施

4.1 空調(diào)系統(tǒng)

4.1.1空調(diào)冷、熱源綜述

【1】空調(diào)系統(tǒng)冷、熱負(fù)荷

（1）本項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)總冷負(fù)荷1370kW，折合建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo)68W/m²，其中非7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷1236kW，7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷134kW。非7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷中顯熱冷負(fù)荷970kW，潛熱冷負(fù)荷266kW。

（2）本項(xiàng)目空調(diào)系統(tǒng)總熱負(fù)荷1135kW，折合建筑面積熱負(fù)荷指標(biāo)56.5W/㎡。其中，非7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)熱負(fù)荷1050kW，7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)熱負(fù)荷85kW。

（3）本項(xiàng)目冬季生活熱水熱負(fù)荷50kW。

【2】冷、熱源形式

（1）非7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)——垂直埋管地源熱泵耦合太陽(yáng)能供冷供熱系統(tǒng)為主。

（2）7x24小時(shí)使用區(qū)域空調(diào)——以及機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)。

（3）冬季生活熱水——垂直埋管地源熱泵耦合太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)為主。

【3】建筑供冷、熱源系統(tǒng)概述

（1）系統(tǒng)形式：地源熱泵系統(tǒng)耦合太陽(yáng)能供冷供熱系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)構(gòu)成：

1）系統(tǒng)構(gòu)成，如圖8所示

圖8  建筑冷、熱源系統(tǒng)示意圖

2）子系統(tǒng)額定設(shè)計(jì)工況冷、熱負(fù)荷

• 槽式太陽(yáng)能集熱供冷、供熱系統(tǒng)——冷負(fù)荷180kW；熱負(fù)荷280kW

• 平板式太陽(yáng)能集熱供冷、供熱系統(tǒng)——冷負(fù)荷350kW；熱負(fù)荷100kW

• 埋管地源熱泵供冷、供熱系統(tǒng)——冷負(fù)荷1250kW；熱負(fù)荷1050kW

3）各子系統(tǒng)制取的熱水并聯(lián)后，直接供應(yīng)建筑空調(diào)系統(tǒng)與間接供應(yīng)建筑生活熱水系統(tǒng)。

4）以上三個(gè)供冷、供熱子系統(tǒng)在二次能源使用端（空調(diào)系統(tǒng)）側(cè)耦合。

5）太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)在采暖季開(kāi)始前的過(guò)渡季，可經(jīng)地源熱泵系統(tǒng)垂直埋管向土壤蓄熱。

6）土壤源熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“跨機(jī)組供冷、熱”功能，即系統(tǒng)冷、熱水通過(guò)土壤換熱器后，不經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組，直接為建筑提供冷、熱水。

7）由于本項(xiàng)目屬于總體工程中的一期工程，而垂直埋管地源熱泵的實(shí)施在二期工程中，為保證本項(xiàng)目如期供熱，將槽式太陽(yáng)能供冷、供熱系統(tǒng)的"備份"熱源容量放大到同時(shí)滿足氨吸收空氣源熱泵與溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組的供熱運(yùn)行要求。

4.1.2 空調(diào)末端系統(tǒng)

【1】空調(diào)系統(tǒng)形式

（1）本項(xiàng)目非7x24小時(shí)使用區(qū)域采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，濕度控制設(shè)備為溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組，溫度控制設(shè)備為各類型的干式空調(diào)末端，即溶液調(diào)濕新風(fēng)+各類干式末端系統(tǒng)。

（2）本項(xiàng)目7x24小時(shí)使用區(qū)域，如值班室、變電室、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房及首層圖文采用VRF系統(tǒng)，室外機(jī)設(shè)于業(yè)務(wù)樓三層屋頂。

（3）本項(xiàng)目數(shù)據(jù)機(jī)房、二層控制室采用直膨式精密空調(diào)，室外機(jī)置于業(yè)務(wù)樓三層屋頂。

【2】空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)

（1）溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組，分層設(shè)置，其中服務(wù)地下一、一、二層的新風(fēng)機(jī)組設(shè)于地下一層，服務(wù)其它各層的新風(fēng)機(jī)組設(shè)于本層。處理后的新風(fēng)，經(jīng)豎井及各層水平風(fēng)管獨(dú)立送入室內(nèi)，室外新風(fēng)由各層新風(fēng)機(jī)房外墻或由新風(fēng)豎井引入，新風(fēng)采風(fēng)口由建筑專業(yè)統(tǒng)一進(jìn)行裝飾處理。建筑給水系統(tǒng)為溶液調(diào)濕機(jī)組提供水源。

（2）首層采用VRF空調(diào)系統(tǒng)的圖文區(qū)域，設(shè)熱回收換氣機(jī)新風(fēng)系統(tǒng)，熱回收換氣機(jī)設(shè)于走廊吊頂，處理后的新風(fēng)由水平風(fēng)管獨(dú)立送入室內(nèi)，室外新風(fēng)由本層外墻引入，新風(fēng)采風(fēng)口由建筑專業(yè)統(tǒng)一進(jìn)行裝飾處理。

【3】溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的干式末端，除圖文區(qū)域的辦公及輔助房間均采用干式直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)盤管，風(fēng)機(jī)盤管供回水溫度16℃/21℃。

【4】二層展示廳采用金屬冷（熱）輻射吊頂+干式直流無(wú)刷風(fēng)機(jī)盤管+主動(dòng)式冷梁

【5】采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）首層大廳采用低溫地面輻射暖系統(tǒng)，管材采用PE-RT，間距300mm，供回水管45℃/40℃，分配器設(shè)于首層門廳內(nèi)。

（2）地下室及屋頂水泵房、設(shè)備機(jī)房、水箱間設(shè)置低溫散熱器系統(tǒng)，散熱器高度800mm。

4.1.3 空調(diào)自控系統(tǒng)

【1】冷、熱源工藝系統(tǒng)自控

（1）總體目標(biāo)——采用群控方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)既滿足冷熱負(fù)荷需求，又保證能源費(fèi)用相對(duì)最低的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。

（2）基于冷、熱源工藝特點(diǎn)對(duì)群控系統(tǒng)的要求：

1）群控系統(tǒng)應(yīng)由一個(gè)主控模塊與三個(gè)子控制模塊組成，子控制模塊為槽式太陽(yáng)能集熱供冷、供熱系統(tǒng)模塊、板式太陽(yáng)能集熱供冷供熱系統(tǒng)模塊、垂直埋管地源熱泵模塊。

2）主控模塊具有以下功能

• 自動(dòng)確定冷、熱源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，即：制冷或供熱。

• 根據(jù)氣象預(yù)報(bào)與過(guò)往運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)日周期逐時(shí)冷、熱負(fù)荷。

• 根據(jù)預(yù)測(cè)的冷、熱負(fù)荷及檢測(cè)的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，依能源費(fèi)用最小化原則制定整體運(yùn)行策略。

• 根據(jù)整體運(yùn)行策略，向子控制模塊發(fā)出工作狀態(tài)指令，并接受其上傳的約定信息。

• 整體運(yùn)行策略應(yīng)體現(xiàn)為，在某時(shí)段三個(gè)冷、熱源子系統(tǒng)應(yīng)處于的工作狀態(tài)，即保證當(dāng)前狀態(tài)、投入或退出。

3）子控制模塊應(yīng)具有以下功能

• 接受主控模塊下達(dá)的工作狀態(tài)指令，并向其上傳約定信息。

• 執(zhí)行主控模塊要求的工作狀態(tài)下的程序操作，實(shí)現(xiàn)"所轄"冷、熱源子系統(tǒng)投入與退出時(shí)的安全運(yùn)行以及運(yùn)行狀態(tài)下的控制調(diào)節(jié)。

（3）冷、熱源系統(tǒng)總體運(yùn)行調(diào)節(jié)策略（由主控模塊制定、實(shí)施）

1）晴或多云天氣（用氣象預(yù)報(bào)與輻射照度實(shí)測(cè)值判斷）

2）陰天（用氣象預(yù)報(bào)與輻射照度實(shí)測(cè)值判斷）

3）晴或多云的大風(fēng)天氣（用氣象預(yù)報(bào)、輻射照度、風(fēng)力實(shí)測(cè)值判斷）

4）過(guò)渡季蓄能

4.2 照明系統(tǒng)

本項(xiàng)目參照LEED對(duì)LPD（照明功率密度）的要求（見(jiàn)表4-1），在不同區(qū)域配置不同種類的高效光源及燈具。辦公室、會(huì)議室選用T5光源的嵌入式燈具，走道、衛(wèi)生間采用高光效LED燈或T5熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈。

為在實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的節(jié)能，本項(xiàng)目設(shè)置了智能照明控制系統(tǒng)，針對(duì)不同的功能分區(qū)，采用對(duì)應(yīng)的控制方式。

4.3智能窗簾控制系統(tǒng)

為減少東西向的太陽(yáng)輻射得熱，項(xiàng)目在東西向外窗設(shè)置了暗藏式可調(diào)節(jié)穿孔鋁百葉外遮陽(yáng)。窗簾設(shè)置于窗的外側(cè)，將陽(yáng)光阻隔在室外，并因其穿孔特點(diǎn)，具有一定的透光特性；同時(shí)設(shè)置本地開(kāi)關(guān)，可根據(jù)使用者需求開(kāi)關(guān)遮陽(yáng)簾及調(diào)節(jié)遮陽(yáng)百葉的角度，滿足遮陽(yáng)和采光的需求，如圖9所示。

圖9   外遮陽(yáng)室外、室內(nèi)及用戶側(cè)控制末端

為更好的發(fā)揮外遮陽(yáng)的節(jié)能作用，本項(xiàng)目設(shè)置了智能窗簾控制系統(tǒng)，結(jié)合綠建運(yùn)維管理平臺(tái)，具有手動(dòng)控制、自動(dòng)控制，本地手動(dòng)控制具有最高的優(yōu)先級(jí)。外遮陽(yáng)設(shè)有自動(dòng)保護(hù)裝置，若室外風(fēng)速24≥m/s（即九級(jí)風(fēng)），窗簾會(huì)自動(dòng)收起。

自動(dòng)控制具有過(guò)渡季模式、冬季模式、夏季模式等多種控制模式，結(jié)合不同季節(jié)對(duì)光線和冷熱量的需求編寫(xiě)控制算法，最大化的利用光線和冷熱量，減少照明和空調(diào)能耗。具體模式執(zhí)行日期、時(shí)間可在運(yùn)維平臺(tái)系統(tǒng)日歷工作通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)靈活配置。

4.4能源管理平臺(tái)

能源管理平臺(tái)能夠輕松完成對(duì)能源消耗的信息采集、分析、展現(xiàn)和管理，提高建筑物綜合能源管理水平。其主要功能包括：

• 能耗監(jiān)測(cè)：通過(guò)有效通訊，持續(xù)監(jiān)測(cè)分路和分戶能源消耗。

• 能耗統(tǒng)計(jì)與報(bào)告：根據(jù)《天津市民用建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)行能耗總計(jì)、分類統(tǒng)計(jì)、分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)、分區(qū)統(tǒng)計(jì)，幫助使用者掌控建筑能耗狀況。

• 能效分析：對(duì)建筑物重要能效指標(biāo)、系統(tǒng)能效指標(biāo)、設(shè)備能效指標(biāo)進(jìn)行分析，進(jìn)行同比、環(huán)比分析，規(guī)劃有效節(jié)能措施，持續(xù)有效降低能源成本。

• 能耗對(duì)標(biāo)與報(bào)警：根據(jù)《建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》中標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行能耗對(duì)標(biāo)、排名和高能報(bào)警，培養(yǎng)用戶合理的用能習(xí)慣，減少能源浪費(fèi)。

平臺(tái)主要具有的查詢功能有主頁(yè)、能耗監(jiān)測(cè)、表格、趨勢(shì)、報(bào)警以及報(bào)告幾個(gè)菜單選項(xiàng)。各個(gè)功能選項(xiàng)的顯示頁(yè)面，如圖10所示。

圖10  能源管理平臺(tái)顯示頁(yè)面

運(yùn)維人員通過(guò)上述各個(gè)功能，可以對(duì)新建業(yè)務(wù)用房從整體到局部的用電能耗進(jìn)行精確到小時(shí)的查詢，甚至可以對(duì)某個(gè)設(shè)備具體到秒級(jí)的負(fù)荷功率的查詢，通過(guò)對(duì)能耗數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)合理的用電，降低建筑整體能耗，提高建筑經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。

4.5運(yùn)維管理平臺(tái)

運(yùn)維管理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)綠色建筑內(nèi)多個(gè)子系統(tǒng)信息的集成和綜合管理。其主要功能包括：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：平臺(tái)具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能和豐富的圖形功能，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行信息的集中監(jiān)測(cè)、分析和處理；集中控制：平臺(tái)具有多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)間的快速響應(yīng)與聯(lián)動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)多系統(tǒng)預(yù)設(shè)模式運(yùn)行；報(bào)警管理：平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警集中顯示、處理，通過(guò)聲光報(bào)警和短信報(bào)警及時(shí)通知給相關(guān)管理人員；運(yùn)行日志：平臺(tái)可以記錄系統(tǒng)運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題追溯、查詢；維保管理：平臺(tái)具有完善的維保管理功能，可以建立設(shè)備檔案，有效減少建筑內(nèi)故障發(fā)生率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

平臺(tái)集成了包括設(shè)備IP管理網(wǎng)、安防系統(tǒng)、電梯監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多個(gè)智能化系統(tǒng)。各個(gè)智能化系統(tǒng)的顯示頁(yè)面，如圖11所示。

圖11  智能化系統(tǒng)的顯示頁(yè)面

通過(guò)對(duì)智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測(cè)和控制、子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互、全局事件管理等。定期地輸出運(yùn)行狀況的報(bào)告，實(shí)現(xiàn)多個(gè)智能化子系統(tǒng)之間信息資源的共享，實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)之間的互操作、快速響應(yīng)和聯(lián)動(dòng)控制，盡可能使建筑內(nèi)的各系統(tǒng)運(yùn)行在各自最佳的情況。

4.6 光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在附屬綜合樓（停車樓）屋頂，作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)之用，屬于不帶儲(chǔ)能裝置、交流集中并網(wǎng)的非逆流光伏系統(tǒng)，采用0.4KV低壓并網(wǎng)。屋頂裝設(shè)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的區(qū)域?yàn)槲蓓攲油＼囄簧戏轿髂蟼?cè)，安裝等容量單晶硅、多晶硅、非晶硅光伏組件，各部分裝機(jī)容量均為約7KWp，共計(jì)21KWp，如圖12所示。

圖12  太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)分布示意圖

5  項(xiàng)目運(yùn)行情況

2015-2016年冬季供暖，基于可再生能源的供冷供熱系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的性能，每建筑平米的供暖費(fèi)用折合下來(lái)約為20元，為常規(guī)市政供熱的50%，這種運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約，對(duì)于系統(tǒng)回收成本，至關(guān)重要，據(jù)測(cè)算，該供冷供熱系統(tǒng)6年內(nèi)可回收成本。