用友軟件園位于北京中關村永豐產業基地西南端,東臨永豐路,北與北清路接壤,是亞太地區最大的管理軟件產業園區。其中,2號研發中心位于用友軟件園一期中區內部,主要功能為辦公,并設有員工餐廳和地下停車庫,于2016年2月獲得國家綠色建筑三星級運行標識。
用友軟件園2號研發中心于2011年1月26日正式啟用,共有樓宇7棟,分別為A、B、C、D、E、F、G,房屋結構為鋼筋混凝土框架剪力墻結構,地下1層,地上4層,建筑總面積為67869.82 m2,其中地上建筑面積44988.61 m2,地下建筑面積22881.21m2。園區平面圖和建筑效果圖見圖1、圖2。

圖1 用友軟件園平面圖

圖2 2號研發中心全景圖
本項目從前期方案階段便有意識地走綠色建筑技術路線,采取“因地制宜”策略,將可持續發展的理念貫穿于規劃設計、建筑設計、建材選擇、施工、物業管理過程,營造出人與自然、資源與環境、人與室內環境的和諧發展,項目建成后立面圖見圖3。
本項目位于寒冷地區,建筑的節能保溫設計是重點考慮的問題。在建筑的設計方面嚴格控制建筑的體型系數、窗墻比等參數,建筑單體造型簡約,選用節能清水混凝土砌塊;辦公空間采用開敞式設計,中庭設置采光天窗,走廊采用大面積玻璃,建筑南北側設有4個下沉庭院,最大限度利用自然通風、自然采光;通過采用地源熱泵系統、冰蓄冷技術、排風熱回收技術,設置可調節外遮陽,有效的節約建筑運行費用;綜合運用自建中水、雨水等大量的綠色生態技術。為了優化建筑實際運行狀態,用友工程部在運行期間進行了一系列的節能改造,主要包括一期建筑群的用電計量、冷熱量計量、節能燈具改造、風盤照明的控制、機房空調循環泵變頻改造、增加空調系統氣候補償系統、空調管網的平衡調節、空氣質量監測控制等,并設置了園區能效管理平臺。

圖3 2號研發中心立面圖
2 主要技術措施
2.1 節地與室外環境
本項目建筑布局設計合理,2號研發中心總平面采用“主”字型布局,將貫通南北的走廊和公共活動采光中庭布置在縱向主軸上(“主”字的一豎筆“I”),將對采光和通風要求較高的辦公區域布置在橫向分支上(“主”字的三橫筆“一”);結合園區道路和場地條件從保證采光、優化夏季通風、阻擋冬季冷風的角度出發,“主”字建筑非嚴格坐南朝北,而是逆時針旋轉了20度,從而實現夏季西南風以更短的路徑從南立面和西立面的開啟扇穿過辦公區,同時兼顧南北走廊的自然通風,該角度調整結合東側“C”字和西側“


圖4 2號研發中心鳥瞰圖
通過以上綜合考慮優化后的平面布局,在夏季時場地內人員活動高度的風速小于2.8m/s;冬季時場地內人員活動高度的風速小于3.8m/s,不影響冬季的人員出行;同時保證各建筑迎背風面壓差較大,在2.0~6.0Pa之間,具有形成良好室內自然通風的先決條件。
景觀綠化選用適宜北京當地氣候和土壤條件的鄉土植物,且包含喬、灌木的復層綠化,節省養護開支。主要種植的樹種有合歡、玉蘭、丁香、紫葉李、金銀木等,綠地率為35%。場地內采用大面積綠地、透水鋪裝和人工湖體等改善室外熱環境,項目透水地面面積與室外地面總面積之比超過40%,可以有效緩解熱島效應。項目室外復層綠化、綠地、景觀湖體見圖5~圖7。

圖5 園區復層綠化

圖6 園區綠地

圖7 景觀湖體
項目為節約用地,起到合理開發利用地下空間的目的,建筑地下一層,建筑面積為22881.21m2,地下空間主要功能為人防、設備用房(風機、水泵、中水)、變配電室、汽車庫、物業管理、庫房,地下面積與建筑占地面積比例為188.87%。
項目區域交通便利,距主出入口500米步行距離內,有2個公交站:永澄路口東站、趙莊子北站,共有4條公交路線:543、544、642、449路。同時2號研發中心北側北清路上還有在建的地鐵16號線“永豐站”。園區內部設有室外綠化停車位及室內自行車停車間。
2.2 節能與能源利用
本建筑立面設計采用形似數字馬賽克式的窗布置方式簡潔而現代,體現出建筑的使用性質。外墻采用清水混凝土節能保溫砌塊,鋁合金玻璃幕墻,鋁合金窗三種材質,并以節能保溫砌塊為主。外墻采用清水混凝土砌塊加55mm厚擠塑聚苯板,屋頂采用60mm厚擠塑聚苯板,架空樓板采用60mm厚擠塑聚苯板,外窗和幕墻采用8+12+8中空玻璃。項目圍護結構形式見圖8和圖9。
本項目共采用了30000m2節能砌塊,墻體砌筑采用兩層砌塊中間夾一層聚苯保溫板的方式,外側砌塊厚度為90mm,聚苯板厚度為55mm,內側砌塊厚度為190mm。經測算,該節能砌塊的應用可使總體冷熱負荷降低7%。

圖8 節能清水混凝土砌塊外墻和鋁合金窗

圖9 鋁合金玻璃幕墻
建筑冷熱源均來自一期能源中心,能源中心采用三工況地源熱泵機組(4臺LWP4200型)+冰蓄冷裝置(冰球蓄冰)+離心式冷水機組+燃氣鍋爐的復合式系統。能源中心主要設備見圖10和圖11。
夏季供冷:以三工況地源熱泵+冰蓄冷裝置為主,離心式冷水機組調峰運行。
冬季供暖:以三工況地源熱泵為主,燃氣鍋爐調峰運行。
地源熱泵系統室外地埋孔占地面積約2萬平方米,分A、B、C、D四個區,共計地埋孔616個,分別布置在室外停車場、綠地和水景人工湖下,換熱孔徑150mm,孔深120m。


圖10 地源熱泵機組 圖11 冰蓄冷系統
本項目生活熱水由能源中心提供,冬季主要依靠在下班之后或在夜里之間電價低谷期內制取,并儲存于熱水箱內;春秋過渡季節由熱泵機組制取生活熱水;夏季在熱泵機組制冷的同時,通過熱回收系統,自動回收熱泵機組冷凝熱,實現隨時免費加熱生活衛生熱水,最大限度地節約生活衛生熱水加熱費用。
2號研發中心地上辦公區域采用兩管制風機盤管加新風機組的空調系統形式,新風機組置于新風機房內,分層、分區設置。地上各層的新風機組為新風、排風熱回收式,選用轉輪式全熱交換器。本項目共采用28臺全熱回收新風處理機組,總新風量為177000m3/h,冬季新風加濕采用濕膜加濕,熱回收效率大于60%。
用友軟件園一期在2014年進行了能源管控平臺系統的改造建設,主要服務于園區內能源計量監測、數據分析、遠程設備管理、能耗控制策略、能耗數據統計、能源優化管理建筑或設備節能指標的在線考核等專業化體系的建立,并建立數據分析、監測制度,能源利用狀況報告制度,實現向用能設備要效益的目標。園區能效管理系統平臺界面見圖12。

圖12 用友能效管理系統平臺
2號研發中心最初投入運行時,在一般辦公及管理用房等處采用T5管稀土三基色高效細管熒光燈,光源色溫為3000K,顯色指數Ra>80。隨著運行使用,部分燈具衰減老化,物業管理及工程部結合園區2014年的節能改造,更換了燈具,同時增加和升級了部分區域的燈具(選用雷士照明生產的28W三基色T5燈,色溫6500K),功能區的照明功率密度值滿足國家標準的目標值要求。建筑內部開敞辦公區室內辦公環境見圖13。

圖13 開敞辦公區室內環境
本項目采用能耗分析軟件e-QUEST對建筑進行全年8760小時的能耗模擬,建筑模型見圖14。經模擬計算,除去室內設備能耗,參照建筑單位面積年能耗為104.95 kWh/m2,而設計建筑單位面積年能耗為81.65 kWh/m2,設計建筑總能耗為參照建筑總能耗的77.8%,建筑各分項能耗見圖15。以2013年實際運營數據為例,實際運行建筑單位面積年能耗為81.85 kWh/m2,實際建筑總能耗為參照建筑總能耗的78%。從能耗模擬和實際數據分析來看,本項目節能效果顯著。

圖14 e-QUEST 3D建筑模型

圖15 設計建筑分項能耗圖
2.3 節水與水資源利用
用友軟件園水綜合利用主要包括雨水回收利用及雨水滲透、污水的處理及回用、市政中水、人工湖水體循環生態處理。整個園區內建立一個獨立的水循環和水利用系統,盡量做到污廢水零排放。園區水資源綜合利用系統原理圖見圖16。

圖16 水資源綜合利用系統原理圖
本項目設置了雨水收集系統,回收雨水重力排入景觀湖體,雨水處理工藝采用生態礫池為主的處理工藝,循環管道設自動清洗過濾器。用友軟件園內生態礫池雨水處理工藝設備為4套,每套處理能力為70m3/h,一期設兩套。園區雨水回收、滲透系統見圖17~圖19。

圖17 收集雨水排入景觀湖體


圖18 庭院雨水滲濾系統



圖19 滲透溝與淺溝
用友軟件園一期在運營初期自建中水處理站,共設十套地下式毛管滲濾系統,收集建筑污水,經處理后用于5號研發中心B座室內沖廁,2號研發中心設計初期也考慮沿用之前的中水處理工藝,處理后用于辦公樓室內沖廁。但是,隨著園區投入運營后,使用建筑面積和入住人數的增加,初期建成的中水處理系統逐漸出現使用問題,尤其是水質在后期運行中難以保證、處理水量達不到設計目標,為保證用水需求物業部門暫時將中水管網轉換到了市政給水供應,待市政中水水源達到后再切換到市政中水使用。本項目毛管滲濾處理裝置安裝、回填及建成后的情況見圖20~圖22。

圖20 毛管滲濾處理裝置安裝

圖21 毛管滲濾處理裝置回填

圖22 毛管滲濾處理裝置建成
2.4 節材與材料資源利用
2號研發中心為鋼筋混凝土框架剪力墻結構,建筑造型簡約,無裝飾性構件。項目室內裝修與土建、結構等進行一體化設計,在裝修時不破壞和拆除已有建筑構件,避免了材料裝修的浪費。
建筑材料本地化控制在于減少材料運輸過程的資源,降低對環境的污染,本項目主要采用北京、河北等的建筑材料,施工現場500km 以內生產的建筑材料占建筑總材料比例的99.12%。本項目大量使用鋼材、鋁合金型材及玻璃等可循環材料,其使用重量占所用建筑材料總重量的比例為10.70%。本項目采用的所有石膏板都是以廢棄物(脫硫石膏)為原料生產的建筑材料,廢棄物摻量大于90%。
本項目主要功能空間為辦公,大部分為開敞式設計,部分設置了玻璃等靈活隔斷,減少重新裝修時的材料浪費和垃圾產生,建筑靈活隔斷面積占可變換功能的65.9%。建筑室內布置情況見圖23。

圖23 開敞辦公區和玻璃隔斷
2.5 室內環境質量
2號研發中心位于用友軟件園一期園區內部,建筑間距布置合理,自身日照情況良好,且周邊無居住建筑。本項目建筑層數較低,均為南北朝向,采用了大面積玻璃幕墻、采光中庭、貫穿南北的采光走廊、玻璃隔斷等(見圖24~圖26),使得內部獲得良好的日照和采光。

圖24 玻璃幕墻


圖25 采光走廊 圖26 采光中庭
項目各樓層內房間布局和窗口位置的安排較合理(見圖27),在夏季主導風向情況下,各層主要功能空間均能形成較為良好的貫穿式自然通風。主要功能空間室內自然通風狀況良好,室內空氣齡大部分小于700s,即換氣次數大于5次/h,空氣清新度較好,均可以較好地利用自然通風改善室內環境。

圖27 可開啟外窗
結合用友軟件園一期運營期間的節能改造,為了減少建筑夏季太陽輻射得熱,在2號研發中心D、E、F、G座西側安裝室外電動百葉窗(見圖28)。電動百葉窗可以根據陽光入射角度的變化,自由調整百頁簾片角度,葉片可以在任何角度疊加,不僅可以減少炫光,還能實現自然采光和自然通風,是一項綠色低碳環保的節能措施。本項目戶外遮陽百葉窗可以有效減少辦公室內的太陽輻射,節省空調能耗,降低長期的運營成本。

圖28 電動可調節外遮陽
為改善辦公樓室內的空氣品質,在E座、F座一層人員密度變化大的區域安裝了CO2紅外檢測儀,其中,中小型會議室、辦公區各安裝1臺,大型會議室及大開間辦公區域各安裝2臺。測量數據遠傳至能源管控平臺,并與新風機組聯動,當CO2濃度達到800ppm以上時,新風機組自動開啟運行。地下車庫出入口附近及靠近停車位的部分立柱上安裝了CO濃度傳感器,測量數據遠傳至能源管控平臺,同時與車庫通風系統聯動,濃度超標時啟動車庫通風降低CO濃度,使得CO濃度控制在合理范圍內。能效管理平臺中室內CO2濃度監測和控制見圖29。

圖29 室內CO2濃度自動監控系統
2.6 運營管理
項目物業管理公司為深圳市開元國際物業管理有限公司北京上地分公司。物業單位建立了完善的節能、節水等資源節約與綠化管理制度,明確各工作崗位的任務和責任,使管理制度化、落實到人。
園區能源中心由北京華清安泰新能源科技開發有限公司進行日常運營及維護。用友網絡科技股份有限公司與北京華清安泰新能源科技開發有限公司簽訂的《用友軟件園能源中心運行管理委托協議》中包含能源費用考核,將管理業績與節約資源、提高經濟效益掛鉤。
項目智能系統周全完備,包括安防監控系統、一卡通系統、火災自動報警系統、綜合布線系統、有線電視系統、樓宇自動化系統、熱泵機房空調自控系統、能源管控系統等。
項目投入運行期間以來,物業管理部門對空調通風系統等設備進行定期清洗、維護和保養,定期清洗系統的過濾網和過濾器,保證送風、送水管道的通暢,現場作業見圖30~圖31。


圖30 空調末端系統設備檢修 圖31 樓頂排風機組維護保養
為營造綠色建筑的良好的環境氛圍,增強職工節約資源的意識,達到垃圾“減量化、資源化、無害化”目的。項目在建筑入口、電梯廳等處設置了分類收集垃圾桶(見圖32),在餐廳附近設置了飲料瓶回收機(見圖33)。物業部門對生活垃圾進行日產日清,每日消殺,無異味、無遺撒。


圖32 分類垃圾桶 圖33 飲料瓶回收機
3 實施效果
節能:本項目通過綜合利用高效圍護結構、地源熱泵空調系統、低照明功率密度、自然采光、能效管理系統等,大大降低了運行能耗。用友軟件園2號研發中心2013年總用電量為457.7萬kWh,能源中心耗電量為154.4萬kWh,數據中心總用電量為56.4萬kwh,因此,扣除數據中心后2號研發中心辦公用電量為555.7萬kWh。按照建筑面積6.79萬m2進行計算,單位面積耗電量指標為81.85 kWh/ m2?a;與參考建筑單位面積能耗104.95 kWh/ m2?a相比,節電率為22.0%,實際建筑能耗是參考建筑能耗的78.0%;與北京市公共建筑能耗統計的平均耗電量指標101.17 kWh/ m2?a相比,項目的節電率為19.1%。
節水:用友軟件園2號研發中心2013年辦公總用水量為3.2萬m3,空調系統和生活熱水耗水量為1.6萬m3,則單位面積用水量為0.72 m3/m2•a。與設計年總用水量7.3萬m3相比,項目全年的綜合節水率為33.4%;與北京市公共建筑能耗統計的平均耗水量指標1.284 m3/m2·a相比,項目的節水率為43.9%。
4 成本增量分析
本項目采用了一系列節能節水的生態技術,并于2014年實施了節能改造,采用的關鍵技術和增量成本見表1。項目為實現國家綠色建筑三星級而增加的初投資成本為937.99萬元,單位面積增量為138.2元/m2。
通過采用地源熱泵、節能燈具、排風熱回收技術、能耗監測系統等節能措施,本項目年節電量約為161.8萬kWh,節約費用約為145.3萬元;通過節水器具、雨水回收利用等節水措施,本項目年節水量約為2.1萬m3,節約費用為17.1萬元。因此,本項目節約運行費用為162.4萬元/年。經計算,本項目綠色建筑增量的靜態回收期為6年左右。
表1 項目增量成本表
為實現綠色建筑而采取的關鍵技術/產品名稱措施 | 單價 | 應用量 | 應用面積 (m2) |
增量成本 (萬元) |
備注 | |
節能燈具 | 160 | 元/套 | 1120套 | — | 17.92 | 運營期間進行改造 |
能耗監測 系統 |
50 | 萬元 | 一期共用一套系統 | — | 50.00 | 運營期間進行改造 |
室內空氣質量監控系統 | 2000 | 元/個 | 25個 | — | 5.00 | 運營期間進行改造 |
現場檢測 | 5 | 萬元 | — | — | 5.00 | — |
雨水回收利用系統 | 90 | 萬元 | — | — | 90.00 | 按照建筑面積進行折算 |
地源熱泵系統 | 110 | 元/m2 | 一期共用能源中心 | 67869.82 | 746.57 | 按照建筑面積進行折算 |
可調外遮陽 | 2901 | 元/個 | 81個 | — | 23.5 | — |
合計 | 937.99 | — |
用友軟件園2號研發中心已平穩運行五年有余,期間積累的運營管理經驗分享如下:
1)高度重視。用友公司董事會對園區運營提出的方針是綠色、節能、環保,給園區運營團隊提供了強大的支持,從而為園區的良好運行打下了良好的基礎;
2)專業化。為保證園區地源熱泵系統可靠運行,園區委托了專業化的機房運行管理單位并按能源消耗指標進行考核,保證了系統運行策略的完全實施;
3)制度化管理。園區制定了嚴格的節能管理規定,對水、電、氣進行重點管控,特別是對員工的用電、用水及空調末端的日常運行嚴格按制度進行管理,有效地節省了園區能源消耗;園區制定了月報管理制度,要求物業公司每月及時上報能源管理情況及上月能源消耗情況,對每月的能源消耗進行同比與環比,發現存在的問題并及時改進;
4)創新思維。為及時了解園區能源消耗情況并對園區主要耗能設備進行管控,園區提出了建設一個能源管控平臺的想法,經論證后園區在2014年實施了該項目,現已投入使用并取得良好成效。
相關建議如下:
1)新建項目應在前期考慮按照綠色建筑標準進行建設,以避免后續運營改造帶來的成本上升;
2)新建項目建議設置能源管控平臺,對建筑的日常能源消耗進行節能管控;
3)建筑外立面適當增加可調外遮陽設施,可取得非常明顯的節能效果;
4)政府繼續加大對綠色建筑日常運營的支持力度,以取得持續的推廣效果。
用友軟件園作為亞太地區最大的管理軟件產業園區,建筑具有區域自主成果創新的宣傳功能作用。通過該項目經驗成果的擴散,以及項目的公開展示和宣傳作用,展示了用友軟件園的綠色理念和成果,為綠色園區的綠色運營和管理提供了可借鑒的經驗;同時也讓人們更形象、更深刻的認識到綠色建筑能帶來的舒適性的提高,從而引導建筑設計向良性、環保、可持續方向發展;為綠色建筑技術的推廣起到積極的作用,對促進綠色建筑技術的健康發展起到重要的技術示范作用。