双碳目标下的广东省首座既有建筑零能耗改造办公楼

▲改造前后对比

该办公楼经过近20年的使用，存在外墙屋面老化渗漏、保温隔热性能差和能耗高等问题。秉承着轻改造、被动优先主动优化和最大化利用可再生能源三大原则，通过节能、产能、光储直柔等技术创新， 将该老旧建筑改造成了 零碳、零能耗、零排放、零废水的“四零建筑” 。

▲技术体系

▲高性能围护结构

为满足夏热冬暖地区隔热遮阳要求，项目外窗玻璃采用双层中空Low-E玻璃；外墙采用保温岩棉，并在真石漆外层应用了反射隔热涂料，使得墙体传热系数达到0.47W/(㎡·K)。结合光环境分析结果，创新采用了光伏发电和遮阳一体化设计，将0透光率的碲化镉光伏面板作为南侧外窗的水平遮阳构件。

大楼南侧门厅入口采用了呼吸式旋转门，与建筑北侧外窗智能联动，可根据室内外温度和湿度智能开启。在过渡季节，室外气温低于室内气温，且湿度适宜时，旋转门和智能窗将自动开启，利用穿堂风和烟囱效应，提高室内舒适度的同时引进室外新鲜空气。

在建筑物南侧和西侧立面，结合室内采光需求，采用不同透光率的碲化镉光伏玻璃，考虑产能的同时最大限度兼顾建筑遮阳。屋顶采用高效单晶硅组件，并采用悬挑架空式光伏设计，最大程度增加光伏面积的同时保障屋顶活动空间。整栋建筑光伏装机容量162kWp, 预计年发电量14万kWh 。

▲光储直柔综合智慧能源产品

零能耗办公楼东南侧，有一座特别的“能量魔方”，这是中建科工自主研发和建造的光储直柔综合智慧能源管理产品，也是零能耗办公楼的能源控制中枢。通过模块化集成技术，形成光伏发电、高效储能、直流输电和柔性用电的“源网荷储”智慧能源系统。“能量魔方”采用750V直流母线，通过高效DC/DC模块为办公楼提供直流用电，结合550kWh的储能系统，可为办公楼和园区提供高效、稳定、柔性的用电，实现“削峰填谷”。

大楼通过智能传感器和计量装置，可实时、分项监控建筑能耗、光伏发电数据、室内外温度、空气质量参数和人流量等信息。大楼西侧还设置了高精度气象站，结合云平台，实时收集和分析数据，通过智能算法自动控制旋转门通风系统、智能窗帘系统，实现建筑的智能照明、能源智慧管理、环境监测和可视化管理，达到零碳建筑 “可视、可管、可优”的管理目标。

聚焦既有建筑改造，打造绿色智慧健康的零能耗办公楼。通过改造，该建筑能耗由改造前的107kWh/㎡·a降低为改造后50kWh/㎡·a，每年可减少22吨二氧化碳排放，相当于植树造林2.4 公顷（建筑占地面积的 40 倍）。大楼综合可再生能源年发电量预计达到14万kWh，远大于建筑物7.5万kWh的年需求量，多余的绿电将供园区其它建筑使用，这也使得大楼不仅自身实现了零碳建筑目标，还是一栋实实在在的产能建筑。