五冶科技中心正式投用，“近零能耗”背后有何“秘籍”？

2024年05月16日

五冶科技中心。中國五冶集團供圖

成都市錦江大道與柳蔭路交叉路口，一座酷似鯨的建筑，剛剛浮出“水面”。“水面下”大有乾坤——走進地下二層，無需開燈，也能“沐浴”當日的陽光。

近日，位于成都市錦江區(qū)的中國五冶集團科技中心舉辦入駐儀式。作為一座集科研、辦公、科普、文化等為一體的多功能綜合體和四川省、成都市建筑行業(yè)科技創(chuàng)新共享平臺，大樓以打造近零碳建筑為目標設計建造，是2024年四川首批獲得中國建筑節(jié)能協(xié)會近零能耗認證的唯一公共建筑。

作為四川節(jié)能降碳的又一“樣板間”，總建筑面積達15634.6平方米，如何做到“近零能耗”？

5月15日，趁著“未來建筑之光——2024年四川省建筑工業(yè)化與智能建造科技活動周”，四川在線記者前往一探究竟。

被動“迎擊”

“打傘”“穿衣”，地下也能“曬”到自然光

“南側(cè)是堆疊的懸挑結(jié)構(gòu)，層層遞進；北側(cè)是階梯狀的建筑形體，層層退臺，呈現(xiàn)出獨特的‘鯨躍’造型。”一見面，中國五冶集團設計研究院總建筑師楊飛寧就帶著四川在線記者沿大樓外圍走了一圈。

精巧的“鯨”，并不僅僅為了美觀。“形態(tài)設計是建筑被動式降低能耗需求的關(guān)鍵一環(huán)。”楊飛寧提到，整體形態(tài)設計方案基于項目所在地氣候條件，綜合考慮了日照、風場、周邊建筑群等影響因素，經(jīng)過大量信息技術(shù)模擬，最終逐漸成型。

夏天，南側(cè)的懸挑結(jié)構(gòu)就像一把“遮陽傘”，能夠減少建筑受到的太陽光直射，從而降低空調(diào)能耗；冬天，太陽高度角變小，陽光能夠直射南側(cè)立面，既解決了照明問題，又降低了供暖需求。此外，這樣的造型還有效減少了對大樓北側(cè)住宅區(qū)采光產(chǎn)生的影響。

打起“遮陽傘”還不夠，“防曬服”也要穿好。

首先是一層“隔熱防寒”的“內(nèi)衣”——大樓幕墻由真空玻璃、玻纖型材、真空保溫板等高性能材料組成，保溫性能是普通建筑的2—4倍。

五冶研發(fā)的自適應遮陽系統(tǒng)。

其次是一件“可脫可穿”的“外衣”——在大樓的東西兩側(cè)，建筑外立面采用中國五冶集團自主研發(fā)的自適應遮陽系統(tǒng)，可根據(jù)室內(nèi)光照強度自動調(diào)節(jié)百葉豎向位置，最大限度滿足夏季遮陽、冬季采光采暖的需求。

五冶科技中心地上共有6層，地下3層。一般而言，地下功能區(qū)能夠提升土地利用率，也有冬暖夏涼的優(yōu)勢，從而降低控制室內(nèi)溫度帶來的能耗需求，但在采光上需求很大。

“被動降需要求‘最大程度采用自然光’，在五冶科技中心，哪怕是地下，也能‘曬’到自然光。”楊飛寧先賣了個關(guān)子。

隨他走進位于地下2層的食堂，四川在線記者看到了答案——導光管采光系統(tǒng)構(gòu)建起“光”的“高速公路”，將室外的自然光“運輸”至此，即使關(guān)閉燈光，也不會“伸手不見五指”。

導光纖維采光系統(tǒng)。

據(jù)介紹，像這樣的導光管采光系統(tǒng)一共有9套，此外還設置了6套導光纖維采光系統(tǒng)。在大樓南側(cè)，四川在線記者見到了后者的采光裝置。它們就好像一朵朵“向日葵”，自動追蹤太陽方位而轉(zhuǎn)動，進一步提高采光效率。“與導光管相比，導管纖維不受路徑、距離的影響。”楊飛寧表示，據(jù)估算，僅是導光系統(tǒng)一項，每年便可為大樓節(jié)約電能約5500千瓦時。

主動“出擊”

“智慧大腦”、節(jié)能設備、“超級充電寶”齊上陣

在被動降耗的基礎(chǔ)上，五冶科技中心還組合運用多項主動式高性能技術(shù)，進一步提升建筑節(jié)能減排效果。

一是“耳聰目明”的 “智能大腦”。楊飛寧介紹，大樓搭載了中國五冶集團自主研發(fā)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，從智能照明、人體感應、室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控，到室外氣象監(jiān)控、樓宇自控、能耗監(jiān)測等，一應俱全。

二是“智慧”的節(jié)能設備。大樓中央空調(diào)所采用的新風系統(tǒng)能根據(jù)二氧化碳濃度、PM2.5值等，進行室內(nèi)外雙向換氣，智能調(diào)控大樓內(nèi)部空氣質(zhì)量。此外，新風系統(tǒng)還具備熱回收功能，可吸取空氣中的熱量，通過空氣源熱泵熱水機組提供生活熱水，實現(xiàn)高效節(jié)能供應。大樓還設置了中水回用系統(tǒng)，能將生活污水、管井廢水、空調(diào)水經(jīng)過處理后用于沖洗、沖廁、綠化澆灑等場景。

三是功能強大的“超級充電寶”。運用光儲直柔技術(shù)，大樓的頂層鋪滿單晶硅光伏發(fā)電板，累計年發(fā)電量約9.9萬千瓦時，同時設置了戶外集裝箱式儲能裝置以及直流用電設備。通過采集外部環(huán)境參數(shù)和配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，以柔性控制策略削峰填谷，在光伏發(fā)電大于負荷時，將余電存于儲能裝置，在有負荷需求時放出。

此外，在建造階段，五冶科技中心采用了裝配式建筑這一綠色建造手段，以鋼結(jié)構(gòu)為“骨架”進行“搭積木”，不僅縮短了建筑工期，也有效降低了施工過程中的建筑垃圾和施工揚塵產(chǎn)生。單體裝配率達91.48%，達到國標裝配式建筑AAA級水平。

“既舒適、又節(jié)能，同時降碳效果與成本投入兼顧。”楊飛寧總結(jié)，通過被動式建筑設計和主動技術(shù)措施，五冶科技中心最大幅度降低建筑供暖、空調(diào)、照明需求，提高能源設備與系統(tǒng)效率，同時利用光儲直柔技術(shù)提升可再生能源利用率，最終實現(xiàn)“以最少的能源消耗提供舒適室內(nèi)環(huán)境”的理想狀態(tài)。

據(jù)估算，與普通辦公建筑相比，五冶科技中心全年可節(jié)省用電約67萬千瓦時，節(jié)約自來水量約2740噸，減少碳排放約336噸，達到了近零能耗標準。

中國五冶集團相關(guān)負責人表示，未來，大樓不僅是辦公場所，還將成為一座展示綠色低碳建筑科技的科普展覽館，為前來參觀的市民群眾展示最新的綠色低碳建筑技術(shù)和成果，讓綠色、低碳的建筑理念在越來越多人心中生根發(fā)芽。