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探索写字楼的“黑”科技给办公环境带来的价值

2023-01-12
现代办公环境正不断的升级更新,写字楼作为办公的载体也更加多元化,专业化,科技化;本文从写字楼科技化的角度,用数据呈现的方式与大家分享并探索“黑”科技给写字楼和办公环境所带来的价值。


采用能源管理于写字楼,是实现节能减排的关键一环。根据国家相关部门的调查数字显示:我国写字楼年电力消耗总量占全国总消耗的10%,能源费用超过800亿元。写字楼的用电设备数量和种类众多,主要包括:照明,家电,空调,三相电机,电加热负载,变压器和其他混合负载等,其中空调新风系统的能耗占总能耗的40%,第二能耗就是照明系统。


1、空调新风系统

彭博欧洲新总部大楼(Bloomberg Headquarters OfficeBuilding )
笔者曾在站这个位置抬头仰望十分钟有余,深深被这个办公楼立面的节奏,比例,材质的拼接组合所吸引;然而它可不仅仅是看起来这么简单,这是一个智能的会活动的立面。它有一个好听的称呼—鳞片外墙,“鳞片”就是上图的古铜色配件,是由表面经过处理的青铜片镀镶在石材上制作而成。
而它真正的功用,是为了实现办公楼的通风功能。我们看见的鳞片是可以开关的,它会根据室内的温度和湿度等因素,智能的选择打开或者闭合,改善室内空气质量。
工作原理示意图


在某种程度上,它代替了传统中央空调,因为它就是整栋大楼最关键的通风设备。比起同规模的办公楼,可以在整体上节约35%的能源。
低层的办公楼可以通过打开立面的方式来调节室内环境,那对于高层和超高层写字楼呢?
变风量空气调节系统节能50%!众所周知,室内的新风量送的越多,人会越感觉舒适,当然相应能耗也会增大。目前高端商务楼宇的空调系统都采用了“室内恒温”的设计理念。最为领先的同时还设置了热回收装置,并同时具备二氧化碳新风量控制功能,利用“变风量 的末端装置”根据室内人数的多少来智能调节温度,减少能耗。
资料来源:公开资料,CAIC整理

与定风量系统相比,带有热回收及二氧化碳新风控制功能的变风量空气调节技术可以减少空调风机的运行耗能,采用变风量空调系统的写字楼电力消耗全年平均可降低50%以上。除了节能之外,其还拥有使用灵活,提高空间利用率等诸多优点。


2、照明系统


上海中心的智能照明系统每年能节约用电1107万度或标准煤4244吨,减少二氧化碳排放11000吨,相当于为地球种下了100000棵树木。


在2008年规划建设的时候,上海中心就前瞻性的选择了高效的LED光源,在其10万个照明光源中占比95%以上。不仅如此,通过动态感应的“恒流明”技术充分实现了照明的智能化,让室内的光照始终保持在一个基本的数值范围内。当室外阳光充足时,室内的灯光就会自动调暗甚至关闭,以降低能耗。
CAIC整理制图
它使用的智能化“一灯一控”技术—根据人的感官要求与不同的模式场景来调节灯的照度。“一灯一控”技术与智能窗帘共同成为照明系统的”好搭档“,窗帘能根据一年四季阳光照射量和角度的不同,自行拉开或者合上,以实时保证遮阳、采光和通透性的最佳平衡。


目前LED光源已成为众多高端写字楼的标配,其实创新利用光源可以省的更多!


把普通灯泡换成LED就很省电,但用这种方式利用光源可以省更多!位于伦敦的彭博欧洲新总部大楼总共用了50W个LED灯,比使用传统光源节省了40%的能源。



这个天花板另有玄机,实际上它是一种冲压金属板,打磨过的铝板形成花瓣的样子,组合起来成为天花板。所以同时还有光反射、制冷、吸声等多种作用,属于不同元素整合成的一套节能系统。




彭博欧洲新总部大楼(Bloomberg Headquarters OfficeBuilding )
上海外滩SOHO对办公照明水平提出了如下表的设计标准,外滩大堂的地面照度水平需达到400lxLPD(照明功率密度)需控制在14W/㎡以内,装饰性照明可适当增加10.8W/㎡

资料来源:公开资料,CAIC整理


3、其他系统节能


说起超甲级写字楼的电梯,就像跑车的发动机一样:启动,逐步加速再平稳制动,从垂直方向将人送至指定目的地,它们节省了最宝贵的东西—时间,国际标准甲级写字楼的侯梯平均时间不大于30S,不仅如此,有一些写字楼因为建筑地标性所需要的高度,成为“黑”科技的舞台。
CAIC整理制图
我们来看一组数据:家庭住宅的电梯速度为1.5-1.75米/秒,上海中心有3台从地下2层直达118层和119层观光厅的穿梭电梯,最大上行速度为20.5米/秒,是前者的十多倍。它打破了曾经的世界吉尼斯纪录台北101大楼电梯所保持的16.8米/秒。20.5米/秒,如果折算成在道路上行驶的车速,相当于73.8公里/小时。在电梯超高速升降的过程中,由于海拔高度的变化引起的气压变化会引起人体的不适,耳骨膜无法自动平衡内外的气压差,这时候电梯里创新配置的“轿内气压调节装置”—通过自动化感应与控制装置调整轿内气压,可有效降低乘客不适感。

资料来源:公开资料,CAIC整理


垂直方向的速度就像写字楼的高度一样一直被打破刷新,那么不同于水平方向,科技还可以带来什么呢?
电梯发电是国际前沿的建筑节能技术,它是利用高速电梯轻载上行、重载下行时的重力势能来转化为电能。

电梯曳引机


回馈型电梯,电能转化利用率30%


一般来说,速度大于每秒2.0米的高速电梯都会安装这样的馈能装置。以上海一栋近200米高、有38部电梯、6部自动扶梯的综合商务写字楼为例,若全部采用再生能量回馈型电梯,实行多目标的优化智能调度控制后一天的再生电量可达到2000度左右,综合节能率为25%-31%。
电梯能量回馈示意图
在专业人士看来,电梯馈能发出的电不仅完全满足电能质量的国家标准,有时候甚至比发电站输出的电更加优质。通过电能质量分析仪,可以看出它的电压、电流波形是标准的正弦。



一般情况,正常风压状态下,若距地面高度为10米风速为5米/秒,那么在90米高空,风速可达15米/秒。若高达300-400米,风力将更加强大。风速达到30米/秒以上时,摩天大楼会不可避免的产生晃动。


例如纽约世贸中心,春季刮风时,通常摇晃偏离中心15-30厘米,强飓风作用下,位移可达1米。设计按最大风力的最大偏离为1.2米。芝加哥西尔斯大厦在大风情况下最大偏离中心可达1.8米。


如何让超高层写字楼高空高强度风阻下稳如泰山,甚至在多地震地带屹立不倒——它的名字叫阻尼器。

这颗类似钟摆的金色巨型球体,是个在全世界都很有名的家伙,大名:调谐质量阻尼器;英文简称:TMD (Tuned MassDamper)。这个阻尼器直径5.5米、重达660吨,是台北101的镇楼之宝, 定楼神球。

CAIC整理制图


阻尼器的作用在于,在于质量块的惯性会产生一个反作用力,促使阻尼器在建筑摇晃时反向摆动,技术上设置其振型与大楼的主要振型相位相反,振幅相近,因而可形成反相位共振,降低大楼摇摆的幅度和加速度,提高大楼特别是高区人员的舒适度,改善高速电梯运行的外部条件,从而提升建筑品质。

目前,世界上大多数超高层大楼使用的是传统的黏滞性摆式调谐质量阻尼器,如纽约特朗普大厦、芝加哥汉考克大楼、台北101大楼等采用的都属于被动式阻尼器,运用的都是机械原理。
阻尼器空间剖面图(上海中心)
上海中心在国际上首创性的将电涡流阻尼用于超高层建筑风阻尼器,与传统的机械阻尼器相比,电涡流阻尼装置能够较均匀的耗散产生出来的热量,不仅安装、调节和后期维护更方便,使用寿命更长,而且几乎无摩擦、无振动、无噪声。在常遇大风条件下,它能达到目前世界最高的舒适标准:H-10(日本建筑学会:建筑物振动对居住品质评价的指导准则),即楼中最多只有10%的人有摇晃感。
阻尼器不仅是定楼神器,若对其产生的能量合理利用,将是非常可观的能源再生。


你说的黑不是黑,那它是什么绿!
写字楼的所有“黑”科技 ,其实大多都代表了另一个含义 :“绿”绿代表了建筑的节能环保,成为了新近大宗交易投资的风向标,更符合可持续性发展的战略。


十三五规划中明确提出到2020年,城镇中新落成的建筑物,其节约能源的标准比2015年提升20%,环保建筑面积占总面积多于一半,绿色建材的应用比例超过40%”等,政府从政策层面提高了房地产行业可持续性的要求


对于资产拥有者和投资者,在项目运营过程中,要取得更高的经济收益,除了项目价值提升、租金上涨等“开源”手段外,通过绿色科技降低项目能源消耗,智能化管理减少人工支出等“节流”也是收益提升的重要方式。


据克而瑞监测,从国际绿建标准体系认证下的建筑将平均降低企业运营费用8%-9%,节能24%-50%,二氧化碳排放平均降低33%-39%,用水量平均降低40%不仅如此,在绿色生态环境中办公可以使工作效率提高10%以上。

写字楼的“黑”科技正在迅速蔓延开来,从超甲级至甲级到普通写字楼,从设计之初至建造过程到改造升级,无论资产拥有者,运营管理方还是投资者都越来越注重科技所赋予楼宇的品质和价值。
目前国内高端写字楼的科技水平已与国际接轨甚至实现超越,科技在办公领域的创新应用已成为发展趋势,而科技的重点主要集中在绿色运营和节能减排。
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