负责大楼设计的是“5+1AA Alfonso Femia Gianluca Peluffo with Jean Baptiste Pietri?建筑工作室”。楼内配备了由AI Engineering?工程公司设计的成套设备,这家都灵的公司是业内最有实力的公司之一。整个设计以建筑概念和支持可持续性发展相结合为特点。
一体化设计
意大利建筑公司在短短的六个月时间里完成了建造大楼的任务(工程总造价达3200万欧元)。整栋大楼由金属结构支撑,这些金属结构的抗风功能则由垂直方向上向心灌注的钢筋水泥实现,整个工程首选的建筑方式是干式建筑法。
自设计之初,方案设计者就以获得高效能为主导思想。到后来的具体实施,战略上主要考虑的是如何节能,具体做法是:
大楼正面对着地铁出口和米兰展览中心的入口,这部分墙面呈蜂窝结构,配以透明的茶色玻璃,同时上面还附有铜/金色的遮光保护材料。这些镜面材料和不透明材料由南向北渐次交替排列。大楼的东墙全部覆以金色材料,而西面的墙体则通过窗户则可以实现通风。
整个建筑物在视觉效果上可谓独具匠心:正面可以以一种优雅迷人的方式将太阳光反射回去,特别是夕阳西下时分,大楼的墙面给人的感觉是一个律动的金色表面。
工程设计、配件生产以及支撑结构件和表面材料的安装主要由斯达普·皮彻雷工程公司负责。
大楼正面玻璃材料的这种交替性的设计左右着表面材料的选取,同时决定着设备的布置。这种设计的灵活性,使设备在布局和控制系统的安装方面对建筑产生的影响较小。
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空调技术
楼内环境能够持续地保持在舒适的条件下,实现这一功能主要靠建筑物外墙的反光作用和一套混合式的空调系统共同发挥作用。这一系统通过热辐射交换和在少量空气流动的条件下就可以实现初级空气的交换发挥作用。这套系统可以使整个楼表面的温度保持高度稳定,并且可以合理控制能耗。
在办公室和会议室内,空调设备被安装在双-区域:设备对着玻璃外墙的方向安装,深度为2m,这部分设备可以取暖,也可以制冷,依据外界气候条件进行调节;在楼内其它地方,天花板空调只用于取暖,只用于调节内生的热量。
空气处理设备由一套可执行完全控制的全自动系统负责,这套系统还可以进行监控、混合操作和对所有技术设备进行编程,包括控制安保系统(消防、防盗、出入和视频监控等),从而更好地实现对整个大楼的管理。
从建筑原理方面需要解决三个层面的问题:整体布局、周边配合和设立监控中心。其中最后一项通过一套数据收集系统和与局域网连接的控制台实现。这些系统主要用于对能量消耗、报警中心的监控,还可以接收设备的维修信息,协调控制各种技术设备和安保设备。系统通过网线只须在唯一的一个平台上传输数据、声音和图像,从而减少了系统的复杂性,同时也实现了信息数据对外部的全面开放。
关于能耗需求的设计,这里依据的是伦巴第大区现行的,建筑物冬季空调设备所需初级能源的计算标准EPH,并且达到了A?级标准。与同类系统相比,这种设计比传统设计约节省1/3的能量需求。
中央空调系统
中央空调设备主要安装在大楼的半地下,与设备所服务的区域相比,这些设备距离建筑物的重心区域位置较近。
空调设备所需的冷热水由三个多功能冷凝式热泵提供,水温可通过储藏在集水箱中的,用于消防的地下水进行调节,这部分水在过渡季节和设备启动期间还可以储备多余的热量。
夏季时空调设备满负荷运作(能量可达720 kW – EER≈5.25),热泵可以制造冷水(6 °C?±5 °C)和热水(35 °C?±5 °C),这些热水主要供给那些后-取暖区域服务,即为空气处理设备和生活用热水提供热量。冬季时其中一个热泵(能量达781 kW – COP≈4.26)留作备用:可生产出6 °C?±5 °C的冷水和45 °C?±5 °C的热水。同时这个系统还与市政远程供热管网(能量可达1.4MW)相通,从而进一步实现备用能量的存储功能。这一系统可同时生产冷热水,这些冷热水再通过带四根管子的设备输送出去。这套设备可以最大限度地发挥其功能,特别是在过渡季节,系统在能量方面的最高回报甚至超出了设备的额定值。此外,由于系统可以同时使用冷热水,因此既节电又省水。由于系统以水为初级能源,并且冷凝器不需要强制通风,所以设备的造型更紧凑,同时也更静音。每个热泵还配有一个辅助性质的不锈钢热交换器,因此还可以将封闭回路中获得的水与从储水箱开放回路中抽出来的水进行调节。
客户:Gruppo Fiera Milano
建筑与景观设计:5+1AA Alfonso Femia Gianluca Peluffo with Jean Baptiste Pietri?建筑工作室
设备工程:AL Engineering工程公司、AI?工作室
环境协调、外观造型及声学效果设计:ALF Engineering工程公司、AI?工作室
结构、交通及基础设施工程:I Quadro?工程公司
供应商
热泵:意大利克莱门特(Climaveneta)
电水泵:Grundfos
空气处理设备:Samp
取暖用金属片及石膏板:Rirradia
地板式空调设备:Loex
取暖炉:意大利克莱门特(Climaveneta), Aermec
卫生排水设备:Geberit, Valsir
太阳能电池板:CSI
楼宇自动化控制系统:西门子(Siemens)
]]>根据对供应链不同结构的分析可知,较大的营业额(每年大约443万欧元)可列入以“一般居间”为特点的供应链中,这种居间常常不鉴定供应链主体经营活动的能源效率,也不具备这方面的实践经验和专有知识。正如我们所期望的那样,最终结果是这些主体也很快进步到并深刻意识到能效方案会带来的技术和经济上的好处,进而促进这些方案的推广,更因为我们常常被告知,认识越深刻,设计和执行能力就越强,所以最终的收益率也就越高。
总而言之,通过对描述意大利能效工程市场实施的动态分析,可以针对在其中经营的主体的年均营业额和各个特征阶段,鉴定应用不同的能效技术方案的供应链的结构。不过,还可以鉴定在这些供应链中活动的不同主体和推动不同主体选择相关供应商的驱动力的作用和业务模式。
特别是,分析了以下与不同能效技术方案对应的供应链:
我们重点关注分析以下两种情况的价值链(能效价值链):
暖通空调(HVAC)案例
通过对面向安装供热设备,尤其是冷凝式锅炉、热泵和太阳热能装置的意大利工程市场的分析,引出了对下列供应链结构的定义:住宅供应链,即以其工程的热功率小于或等于35kW(图1)为特征,而第三产业供应链以其工程的热功率超过35kW为特征。
就这类供应链而言,实施渠道分为扩大的居间渠道(技术供应商、批发商、安装商、客户)和缩小的居间渠道(技术供应商、安装商、客户)。
谈到角色作用,所谓扩大的居间渠道就是指技术供应商从事技术方案的供应,而批发商在技术供应商与众多安装商之间起中介作用。热力水暖设备批发商涵盖了80%的市场份额,而零售商只占20%的市场份额。安装商从批发商那里购进技术,然后安装在最终客户处,后者一般关注融资财务操作。
谈到推动批发商选择供应商的因素,这种驱动力是基于供应商凭借技术方案的优质绩效、在安装商处开展的技术—经济培训活动和全面解决问题的可能性,为在安装商处所实施的技术创造收益的能力。推动安装商选择批发商的驱动力主要因为是否允许延期付款。推动客户选择安装商的驱动力是基于工程实施的成本与收益之间的关系及对维护服务的考量。
对于这种结构的供应链,冷凝式锅炉的年均营业额大约为1.4亿欧元,热泵的年均营业额大约为0.47亿欧元,太阳热能设备的年均营业额大约为0.65亿欧元。
缩小的居间渠道是指技术供应商从事技术方案的供应,安装商直接向供应商购买技术然后安装,客户一般关注融资财务操作。推动安装商选择供应商的驱动力是基于是否能获得值得信赖的服务,包括:
– 就技术方案的技术——经济特点和标准规范演变的培训和修订;
– 可能带来供货打折的认证与合作关系。
推动客户选择安装商的驱动力是基于:
– 工程实施的成本与收益之比;
– 对维护服务的考量;
– 全面解决问题的可能性。
对于这种结构的供应链,冷凝式锅炉的年均营业额大约为0.6亿欧元,热泵的年均营业额大约为0.25亿欧元,太阳热能设备的年均营业额大约为0.3亿欧元。
对于第三产业供应链,以其工程的热功率超过35kW 为特征,存在着两条居间渠道:技术供应商,系统设计师或 ESCo(能源服务公司),客户或技术供应商、批发商、客户。
在第一种居间渠道场合,技术供应商从事技术方案的供应,而系统设计师或 ESCo有两类:
推动设计师和 ESCo 选择供应商的驱动力是基于:
– 在工程设计活动期间提供支持;
– 技术方案具有卓越性能;
– 长时间保证技术可靠性;
相反,推动客户选择供应商的驱动力是基于:
– 对工程实施的收益和成本之比的评估;
– 技术方案具有卓越性能;
– 长时间保证技术可靠性
对于这种结构的供应链,冷凝式锅炉的年均营业额大约为0.38亿欧元,热泵的年均营业额大约为1.45亿欧元,太阳热能设备的年均营业额大约为0.2亿欧元。
在第二种居间渠道场合,供应商始终从事技术方案的供应,而批发商(主要是热力水暖设备批发商)在技术供应商与客户之间起中介作用。在这种场合,客户一般既负责工程的融资财务操作,又负责设计和安装工作,同时利用自身的内部资源开展这些业务工作。
推动批发商选择供应商的驱动力是基于供应商能够将技术应用于客户,通过以下几点创造收益的能力:
– 技术方案具有卓越性能;
– 全面解决问题的可能性。
然而,推动客户选择批发商的驱动力是基于:
– 技术方案具有卓越性能;
– 长时间保证技术可靠性;
– 全面解决问题的可能性。
对于这种结构的供应链,冷凝式锅炉的年均营业额大约为0.1亿欧元,热泵的年均营业额大约为0.38亿欧元,太阳热能设备的年均营业额大约为0.03亿欧元。图2所示归纳了面向冷凝式锅炉、热泵和太阳热能安装工程的不同结构供应链的年均营业额。
照明案例
通过对向高效照明系统工程的意大利市场的分析,引出了下述结构的供应链的定义:
在第一种场合,只存在唯一一种居间渠道:技术供应商、批发商、客户。
在第二种场合,存在两种居间渠道:技术供应商、系统设计师或 ESCo、客户;技术供应商、批发商、客户;直接渠道:技术供应商、客户。
谈到角色作用,在与住宅供应链相关的居间活动场合,技术供应商从事技术方案的供应,而批发商在技术供应商与最终客户之间起中介作用(后者能够利用外部人员或独立参与工程)。客户一般关注工程的融资和财务操作并有时可能参与安装。
推动批发商选择供应商的驱动力是基于能够可靠的服务,譬如,认证与合作关系,这些可能会带来供货打折。另外,性能卓越的技术方案也是原因之一。
推动客户选择批发商的驱动力是基于:为工程选择较大的收益与成本之比和全面解决问题的可能性。这种结构的供应链的年均营业额约为0.55亿欧元。
对于第三产业供应链的第一种居间情况来说,实际上除了供应商、系统设计师(或ESCo)之外,可能还有两种角色:单纯设计师,即只从事工程设计,向具有相当资源的外部企业或同一个最终客户请求执行安装业务;ESCo/设备经理承担与前者角色相同的任务,但能签订能源绩效合同,为工程融资并全寿命期管理工程项目。
推动设计师和 ESCo 选择供应商的驱动力是基于在工程设计和实施期间提供支持,技术方案具有卓越性能和长时间保证技术可靠性。
推动客户选择设计师/ESCo 的驱动力是基于:为实现专业创新、维护服务、现有系统诊断,在缺乏规范时为提高设计效率提供支持。这种结构的供应链的年均营业额约为0.45亿欧元。
对于第三产业供应链的第二种居间情况来说,批发商在技术供应商与最终客户之间起中介作用。这种场合基本上就是电气材料批发商。客户一般既关注工程融资财务操作,又从事设计工作,但是可能会向外部请求安装。
推动批发商选择供应商的驱动力是基于供应商凭借技术方案的优质绩效和全面解决问题的可能性,及在客户处所实施的技术创造收益的能力。
然而,推动客户选择批发商的驱动力是基于技术方案具有卓越性能和长时间保证该技术的可靠性。这种结构的供应链的年均营业额约为0.1亿欧元。
最终,在直接渠道的场合,供应商从事技术方案的供应,客户从事工程设计和实施且一般还兼融资财务操作。推动客户选择供应商的驱动力是基于长时间保证供给元器件的可靠性,但是,还须在工程的设计和实施期间提供支持且在工程的整个寿命期内提供紧急干预和维护修理。这种结构的供应链的年均营业额约为0.4亿欧元。如图5所示,归纳了面向高效照明系统工程的不同结构供应链的年均营业额
结语
在意大利高能效工程方面取得最佳成果的领域当属住宅工程和工业工程。达到国家级和国际级规定目标的关键要素是按照能耗合理化原则组织工程的供应链。重要的是,确定关键主体,由它们在国家层面推广能效概念;实际上应研究妨碍在境内推广能效概念的因素,尽管能在意大利市场上能够买到技术上可靠的各种技术方案。
此外,出于安全考量,推动空气过滤水平向极高水平靠拢的必要性开始越加突出了。有些建筑物,特别是遭到恐怖分子袭击风险的建筑,其设备的设计必须经受得起化学药剂和生物制剂攻击的考验。因此,改进空气过滤质量的要求逐步高涨,同时尽力谋求降低设备的能源费用支出。乍看起来,这两项要求是不相容的。但正因为空气过滤器在能源领域中突出的发展,空气过滤技术的不断进步。以及过滤器行业长期以来对其新技术的研究,才能够在提供同等性能的同时减小压力损失。成功的案例就是引入了扩展滤面的纸质或合成材质的过滤器,这些过滤器采用一种褶皱系统,在等同于正面过滤表面的前提下,显示其有效过滤表面几乎是采用传统技术制造的过滤器的两倍。实际上,这些新型过滤器展示初始压力损失已降低了50%。
然而,不管怎样,这种方法仍不能充分响应市场的新需求。实际真正使用的一款过滤器的特点是初期压损很小,但却能在工作寿命期间保持较低的压损水平。 实际上,任何一款机械式空气过滤器, 其效率主要取决于输送中的粉尘颗粒与纤维过滤器之间的机械干涉现象,其压力损失随着粉尘在迎风横截面上的堆积而逐渐增大。譬如,按照UNI EN 779规定,F 级的中高效纸质过滤器的特点是其初始压力损失为100–150Pa,而在工作寿命结束时会增大到400–500Pa。在运行期间,压力损失的增加会造成风机耗电量的增加,以保证设计流量不变(若不能正确补偿,则逐渐降低设备能力)。
过滤器的理想特征
为了长时间地减少压力损失,过滤器应当尽可能地将粉尘颗粒过滤拦阻在气流通路之外,致使粉尘颗粒的淀积不发生在气流的横截面上。这是静电过滤器(静电除尘器)内部发生的过程,这类过滤器消除了气流中悬浮颗粒并把颗粒沉淀在收集盘上,而这些收集盘沿与气流横贯的方向设置。按照这种方式,以适当的间距放置收集盘,这样即便有大量的颗粒沉淀,也起不了多少阻碍空气通过的作用。因为这样的特性,所以静电过滤器的压力损失很小,在其正常工作的寿命期间几乎保持恒定,而当沉淀物的厚度开始干扰电场时寿命终止,于是,过滤器会反过来阻碍空气通过,就像在机械过滤器中所发生的那样。
为什么不能正常地将静电过滤器应用于空气处理系统呢?事实上,传统的静电过滤器除了一些受欢迎的特点外,如过滤很微小的颗粒时的效率也很高且压力损失又很低等特点,也正是由于这些特点才更应该使其应用于适合的地方。但在实际中,标准静电过滤器是比较复杂和昂贵的设备,无论从装置的价格还是从定期维护的观点来看。一般,静电过滤器是由金属板冲压件构成的一个总成,组装精度很高(故生产成本很高);虽然消耗的电流很小(相对于1000m3/h的过滤能力,消耗的电流约为0.5mA),却需要高压电源才能运行(这类过滤器需要的电源约为6–12 kV)。此外,在工作寿命终结时,机械过滤器可以简单地替换,而静电过滤器可以通过清洗修复再用;即使这意味着折旧时间较长(可以充分地补偿大部分初期成本),但是,实际上经此转化成了相当繁复的定期维护作业(停机,需要专业清洗人员和专用清洗设备,提供周转用的清洁过滤器)。虽然这些情况并不代表一个特殊的应用问题,但却限制了其在一般通风换气中的应用。
针对广泛应用于现代空调设备而能够响应最高效率要求和最低总成本(LCC–全寿命期成本)的理想过滤器应当具备以下特点:
–? 初始效率高,特别是UNI EN 779 (F7–F9)规定的 F 级过滤器;
– 初始压力损失低,尽可能低于当前应用的过滤器的特征值,故小于100Pa,维持在50Pa左右;
–? 在工作寿命期间达到最大的线性性能(效率,压力损失);
–? 工作寿命能够最大程度地延长(就捕集污染物的重量而言,负荷能力大);
–? 制造经济,材料通用,能源成本低,组装简单;
–? 一次性使用,避免了维护作业复杂以致维护成本相对较高的问题;
– 可以焚烧,故采用可燃而不会产生有害气体排放的材料,以便在燃烧时回收制造时使用的大部分能源。
以这些特点为基底,还可补充以下期待的理想要点:
– 很宽的应用谱,即不仅可以滤过粒径范围很宽的颗粒,而且还能过滤气态或蒸汽状的污染物;该特点对于室内空气质量标准较严格的应用来讲非常重要。
– 高效的抗菌和抗真菌的能力,以求避免在通常的空气处理系统中常常遇到的细菌和霉菌菌落在某些有利的温湿度条件下的增殖。
目前市场上只有极少数的过滤器接近这些理想特点。该行业中的某些主要的品牌还提供了一些创新产品,尽管要求用户的初期投资较大,然而却可以长时间地显著节省管理成本,并同时保证空气达到很高的质量水准。
标准EN779: 2012 和 Eurovent认证
用于确定空气过滤器的2012年新版欧洲标准 EN799 经过了几次修订,旨在使过滤器市场合理化,以求定量判定很多产品的质量边界。若按照旧版标准,只因新型过滤器的合成纤维滤芯上一时会有静电荷存在,故试验结果可以接受,但使用几天后效率却差得很惨。现在引入了试验前有效清除静电荷的新方法,而且过滤器的等级标准也做了变更,将 F5 级和 F6 级从“高效级”变更为了“中效级”。F 等级为高效过滤器(F7-F8-F9)保留,对此还引入了最低效率(ME)指标,以应对所有试验条件,包括最大压力损失值(450Pa)的测试。
欧洲制冷空调和空气处理设备制造商协会(EUROVENT)支持欧盟委员会降低能耗的政策,现在为协会内相关行业投入市场的每一台过滤器提供认证服务和标识服务,允许空气过滤器携有从过滤效率和节能角度明晰反映性能水平的可识别标识。每一种过滤器必须按照标准EN779:2012进行试验,然后,除了指配与效率相关的等级(G1-F9)之外,还要基于一年运行的估计用电量,并从试验中测得的压力损失起计算(表1),从而确定节能等级(A-G)。
表1 – 按照标准 EN779:2012进行实验对空气过滤器的能效分类适用的整个范围:通过 EUROVENT 认证允许每个过滤单元,计划在通风系统的年用电量。
过滤器(EN779:2012) | G4 | M5 | M6 | F7 | F8 | F9 |
最低效率 (ME) | – | – | – | ME ≥ 35% | ME ≥ 55% | ME ≥ 70% |
能源类 EUROVENT | 单位过滤全年用电量(kWh) | |||||
A | 0-600 | 0-650 | 0-800 | 0-1200 | 0-1600 | 0-2000 |
B | 600 – 700 | 650 – 780 | 800 – 950 | 1200 – 1450 | 1600 – 1950 | 2000 – 2500 |
C | 700 – 800 | 780 – 910 | 950 – 1100 | 1450 – 1700 | 1950 – 2300 | 2500 – 3000 |
D | 800 – 900 | 910 – 1040 | 1100 – 1250 | 1700 – 1950 | 2300 – 2650 | 3000 – 3500 |
E | 900 – 1000 | 1040 – 1170 | 1250 – 1400 | 1950 – 2200 | 2650 – 3000 | 3500 – 4000 |
F | 1000 – 1100 | 1170 – 1300 | 1400 – 1550 | 2200 – 2450 | 3000 – 3350 | 4000 – 4500 |
G | > 1100 | > 1300 | > 1550 | > 2450 | > 3350 | > 4500 |
供试过滤器的能耗可采用以下公式估算:
式中:
– 空气过滤器的用电量,单位kWh;
– 空气过滤器的流量,单位m3/s(0.944);
– 实测平均压力损失,单位Pa;
– 预期工作寿命,单位小时(6,000小时);
– 风机机组的效率(0.5)。
因为有了 Eurovent 认证制度,就像电冰箱或电视机那样,最终有可能依照自觉节能意识选择空气过滤器。总之,为更好地选择定位,了解业内人士流行一个经验法则是有益的:“一帕等于一欧元”。就是说,压力损失每增加1帕,每年会增加1欧元的能耗。这样数据足以令人斟酌,从今往后应足够关注如何为空调系统选择过滤器。
??????? 欧洲第一届太阳能房大赛圆满落幕,大赛的参观者超过了190,000人,同时也得到有关政府部门、学术机构和各权威机构的重视,参观者从普通大众到西班牙菲利浦王子,还有一个欧盟的代表团参加了支持可持续性发展建筑的国际论坛。
参赛单位一般由十几人组成一队,他们在比赛地点按设计方案实施操作,活动内容包括组织、建造和沟通,西班牙房产部除了为每个参赛队伍提供一万欧元的赞助,也有很多生产领域的企业也直接参与到赞助商队伍中来。参赛费用是很高的,但制作比赛模型的平均费用却在呈持续下降趋势。
?????? 在颁奖仪式最后,一份致全体参赛队伍的发言稿中这样写到:“SDE2010只是一个开始,我们大家都在努力,我们要使这项活动成为带来巨变的真正的催化剂。”所有这些成绩,依靠的并非只是科技,我们正处在一个推广“支持可持续性发展建筑”的大好时机。今年九月,2011SD 将在华盛顿举行,活动的组织工作已在进行当中,那时将20家队伍参赛,包括比利时、新西兰等国的参赛队伍。2012SDE 还将在马德里举办,参赛注册工作已经在进行当中。
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