从“三不能”到经济环保
商业机电节能改造
项目名称
北京三里屯太古里南北区商业机电节能改造
项目位置
北京市朝阳区
设计范围
15万平方米
项目年份
2018-2023

北京三里屯太古里(Beijing Sanlitun TaiKoo Li )是太古地产在中国内地首个落成启用的综合商业项目,其采用开放式购物区形式,由19座低密度的当代建筑布局而成,整个项目分为南、北两个区域,既与周边建筑融合在同一个区域之中,同时也保持着相对的独立性。。

由于历史遗留问题,北京三里屯太古里空调系统并不符合目前节能环保的目标。原有商业机电系统特别是空调系统已经运行十年,该空调系统为水环热泵形式,已经无法满足国际及地方节能标准。AECOM设计团队受业主委托对北京三里屯太古里南北区空调及配套机电系统进行节能改造,以响应联合国可持续发展(UN Sustainable Development 2030)计划、中国政府2030年碳达峰以及2060年碳中和宏伟目标的号召。

设计理念

业主方太古里产希望能够在2018-2023的5年时间内将现有空调系统改造为高效节能系统。同时区别于其它常规改造项目需要整体(或楼栋)停业进行节能改造的情况,北京三里屯太古里要求南北区空调系统节能改造需要在各租户不停业的情况下进行,这将是一个艰巨且富有挑战的机电“超级改造”工程,包含南北区独立制冷机房位置、管路系统、末端设备和新风系统改造。

为了高效和积极地应对挑战与限制,AECOM团队提出了五大改造理念:量体裁衣、经济环保、精打细算、有条有理以及公开透明。在AECOM团队的改造后,整体制冷性能提高了3倍以上,能效比(COP)提升了3倍以上,耗电降低超过了60%。

改造一:量体裁衣
挑战
  1. 太古地产对改造提出了三个“不能”的要求,不能占用租区以及前勤功能区空间任何位置,不能改变现有天花形式及标高,不能停业。

  2. 北京三里屯太古里的建筑形式错落有致,层次感分明,但机电可用路由狭小,一些可用空间在前期已经尽可能划归租户使用,改造设计及施工带可用空间小。

  3. 有一些个别商铺被其他商铺左右夹击,位于建筑中间地带,周围都是其他商铺,没有临近可利用的公共走廊空间,形成所谓的孤岛形式。对于这些孤岛,同样不能垂直或水平穿越而占用任何出租面积

解决方案
AECOM设计团队通过多次的现场摸排,针对每个部位不同的租户精装设计状况“量体裁衣”来定制管线路由,并使空调水管完全敷设在租户互相连接的后勤区部位,不占用任何使用面积。设计师们通过在现场不断勘察,了解天花吊顶内的现有情况,并应用建筑信息模型BIM技术,使得这个项目落地可控性明显加强。

“孤岛”商铺位置示意图
改造二: 经济环保
挑战
原有空调系统为水环热泵系统,该系统实际运行能耗高、噪音大、维护保养不便而且使用非环保型冷媒氟利昂,因此需要被逐步更换为高效节能环保型产品。
解决方案

为了响应联合国可持续发展(UN Sustainable Development 2030)计划,以及达到2030年碳达峰、2060年碳中和的宏伟目标,新的空调系统在机房设计方面要求采用高效节能冷机。AECOM设计团队通过不断的计算和论证决定磁悬浮冷机。磁悬浮冷机在冷机效率、系统可持续性高、投资回收期短、耗电少等方面具有显著优势。根据项目体量、末端高端客户需求,采用了南区2台700RT及2台500RT,北区2台700RT及1台400RT的配置。这样的配置结合高效机房技术的运用,使冷源侧节能减排效果显著。

* 磁悬浮冷机是利用永久磁铁和电磁铁组成的数控磁轴承系统,可实现压缩机的运动部件悬浮在磁衬上无摩擦的运动,磁轴承上的定位传感器,为电机转子提供超高速的实时重新定位,以确保精确定位。


群控磁悬浮冷机策略图
改造三: 精打细算
挑战
北京三里屯太古里南北区原有冷却塔分别布置在南区S2和北区N4楼上。由于使用时间较长及设备性能衰减,已经无法满足高效冷机配套使用。
解决方案

AECOM设计团队通过现场实地考察后,对冷却塔进行了计算机辅助模拟设计(CFD),运用尖端技术“精打细算”,确保改造后的冷却塔噪声降低、耗电减少、返混率低、飘水率低、占地面积没有变化、进出风冷却效果改善明显。

AECOM设计团队在结合北京夏季风向频率分布及主导风速基础数据以及室外模拟工况和冷却塔模拟工况指导下,对冷却塔进行网格划分。设计团队充分考虑了梁、柱对冷却塔排风气流的影响,并且分析出冷却塔位置处于迎风面位置,得出的计算域高度大于目标建筑高度3倍,并且预留尾流空间,保证了真实模拟环境。

在靠近噪音敏感区域,AECOM设计团队优化冷却塔的形式及平面布局。并在冷却塔外部局部对于噪音集中部位设置声学屏障,有效改善对周边的噪音干扰,这是对于过往的噪音投诉问题最好的解决方式。

改造四: 有条有理
挑战
在过去北京三里屯太古里空调系统运行较长周期后,由于物业人员频繁变更,导致设备功能、备品备件不明确的情况。
解决方案

为了保证设备正常运行,以及物业人员清晰了解设备功能,AECOM设计团队提出了为主要设备阀门设置二维码。通过二维码扫描,设备品牌、型号、生产日期、采购合同、有无备品备件、是否保修期内、对应设备图纸、材料在系统中位置和上下游关系、是否敞开或常闭、冬夏交替使用要求等一系列内容被有条有理的清晰呈现。

此外,AECOM设计团队安装先进的能量阀,将传统的控制阀、执行器、流量计以及温度传感器进行整合,通过软件以及云平台计算,用最小的能耗需求满足空调系统从制冷机、冷却塔、循环泵到空调末端需求。通过设置即可接入云系统对运行数据在线分析,为业主能源管理团队提供运行建议、丰富的运行数据统计和节能分析。同时对系统水平衡从主干管道、水平支管立管,以及末端用户空调冷冻水用水量进行平衡调配,避免出现个别商户“抢水”,导致系统水平衡破坏,造成租户夏季冷气温度不均等的情况发生。


能量阀节能装置应用
改造五:公开透明
挑战
为了提高商场公区空气品质以及顾客体验感,北京三里屯太古里需要测量并公示公区及电梯厅、室外的重要空气参数,例如温度湿度、PM2.5、PM10、二氧化碳浓度、臭氧、TVOC 和甲醛进行持续监测,以达到维持空气品质优质的目的。
解决方案
AECOM设计团队通过布置在商场公共区域墙内多点监测,对每个监测点的数据生成二维码,通过扫描二维码可登录信息查询软硬件系统,以便就地读取监测数据。室内空气质量传感器的密度满足每层或每 325 平方米至少一个的严格要求。所有空气质量参数可通过电脑、平板和移动设备端随时进行访问。由本地网关读取监测点数据并上传至管理平台。管理平台向云平台服务器单向传输监测数据,通过协议加密的安全API使用平台提供的历史数据、检测警报、周报分析等功能。每一位客人可以通过扫描二维码了解北京三里屯太古里当前室内空气品质以及过往时间空气品质,空气质量数据会实时存放在云端服务器。高品质的空气质量提高了客户购物就餐的体验,也满足了太古里对于高端生活品质的要求。

项目主创:吴璠
设计团队:吴希文、温梦仙、杨洋、李哲敏、李幢、董倩影、李坤麟