涨姿势!上海国家会展中心竟然有这么多节能黑科技

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  出品 | 网易新闻

  作者 | 常松,清华大学材料学院博士

  第二届中国国际进口博览会前不久刚刚落下帷幕,这样一项博览会的规模也是惊人的——本届进博会参展企业平均展览面积93平方米,签约参展的世界500强和行业龙头企业超过250家。

  那么,一个怎么样的场地才能将这么大规模的博览会装进去呢?作为会场的国家会展中心(上海)吸引了来自各界的目光。今天,我们就来谈谈这座国内最大的会展综合体的节能环保设计。

  

  (高分二号卫星拍摄的上海国家会展中心)

  设计可容纳40万人次,这是一个怎样的庞然大物?

  国家会展中心(上海)位于上海市虹桥商务区核心区,紧邻虹桥交通枢纽,平面为四叶草形状,由13个大展厅、3个小展厅组成,项目总用地面积85.6万平米,建筑总规模达147万平米,其中地上建筑面积127万平米,是当今世界最大规模的单体会展建筑。

  

  它位于虹桥机场的临空区被,限高43米,如何将近150万平米的庞然大物合理地置入900米见方的地块之中,成为了设计之初的难题之一。它既不能像很多会展中心那样分散布局,又无法向高空发展,最终,采用了紧凑集约、立体高效设计的“四叶草”造型脱颖而出。

  会展区域作为整个综合项目的核心引力空间,占据四个“叶面”的大空间,室外广场位于最核心的位置,起到人群汇聚融合的作用。由于功能的集中,建筑形体通过叶片的曲线变化,拓展出外围的延展面,将不同功能区域出入口沿外围均匀布置,有利于外部人群的分布式集散。

  四叶草的每一片叶子都是一个组团,包括2-4个展厅和办公、酒店,在中央汇聚出商业空间和广场。

  交通上,它还将十字形的双层立体交通系统植入综合体内部,通过8米标高的步行体系和16米标高的货运车行体系的建立,实现多元功能空间高效的步行、车行联系,并创新性地开拓了大型展厅双面布展的高效模式。

  集装箱卡车可以直接开到二楼,进行快速布展和撤展,这是以往任何展览会场都没有过的设计,它对承载力的要求非常高。为了达到强度,展厅二层大跨楼盖采用预应力钢筋混凝土结构体系,并采取预应力筋分段优化,解决了承载力的世界性难题。

  联系整个建筑空间的是240根柱列,这些柱列内藏玄机,除了内部对屋面结构起到稳固作用以外,同时将屋面雨水隐藏在柱中,直接汇入地下市政管网。

  

  会展建筑体量大能耗高,如何节能是个大问题

  在各种建筑类型中,会展建筑由于其巨大的体量往往也是能耗较高的建筑,而它又与普通公共建筑有明显差异,因此所适用的绿色建筑技术也是不同的。

  与传统的城市综合体不同,会展综合体是以“会展”为核心引力磁场的综合功能建筑群体,其办公、酒店、商业功能均与会展活动息息相关。同时,不同于传统的会展建筑,会展综合体更注重多元功能空间的活力共振,各功能空间不是仅仅作为会展的配套空间,而是作为独立的功能单元,通过有机整合,形成互为服务、互为补充的统一体。

  

  (上海国家会展中心的功能布局)

  1、能省就省的能源供应

  国家会展中心(上海)规划建设了适当规模的热、电、冷、生活热水四联供的区域功能能源站,集中向展厅、酒店、商务中心、公共服务设施、办公设施提供空调冷媒水、采暖热水、生活热水。这一举措集中减低了能源消耗,也有利于内燃机烟气排放集中管控,减少污染程度。

  针对国家会展中心(上海)拥有展览、会议、商务、酒店、办公业态,不同业态的用能需求不同,供冷系统采用天然气冷热电联供系统余热制冷+水蓄冷+直燃型溴机制冷+调峰电制冷的符合能源模式,供热系统则是天然气冷热电联供系统余热制热+调峰直燃型溴机制热+生活热水锅炉的组合模式。

  

  (空调负荷总汇)

  天然气发电的冷热电“三联供”系统,省却了建筑内设置锅炉、冷却塔,减低了潜在的安全风险,运营上也节省了人力成本,目前世界上只有少数几个发达国家的场馆采用这项技术,如德国慕尼黑国际会展中心、日本幕张国际会展中心等。

  这种“三联供”系统,并网发电产生的余热用来夏季供冷、冬季供暖、供生活热水,实现了能源的梯度利用,能源利用效率达到了85%,并且使用水蓄冷系统的“移峰填谷”有效缓解了区域用电紧张。每年节约标准煤1.6万吨,减少二氧化碳排放量4万吨。

  2、智能的光伏发电系统

  国家会展中心(上海)的太阳能光伏发电一期工程利用屋顶面积3万余平米,建设约3MWp屋顶并网光伏电站。光伏组件将太阳光能转换成直流电,通过逆变器转换成交流电,之后经由升压变压器升压并将电力输送到电网,自发自用,余电上网。未来光伏二期工程考虑采用光伏发电+储能+充电的系统形式。

  上海国家会展中心的光伏发电系统产生的电量主要用于建筑以及为新能源汽车充电,建筑负荷分为3种类型——展馆、办公以及商业。

  

  (上海国家会展中心的光伏用电量预测)

  整个光伏发电系统依靠大数据建立起用电量预测模型,对国家会展中心的短期用电量进行预测。新能源汽车充电量由充电汽车数量决定,展会与无展会期间充电车的数量以及充电量信息可从停车场管理系统以及充电桩管理系统中获取。此外,还通过建立预测太阳辐射量和温度以及光电转换功率预测模型,得到光伏发电量的预测数据,建立短期太阳辐射量预测模型。

  3、让风吹到人身边

  国家会展中心(上海)的空间之大是国内罕见的,如何将空调的冷气、热气送到人员活动区域是一大挑战。

  设计团队首先进行了调研,结合会展建筑特点反复论证,3个CFD独立团队采用不同软件进行数值模拟计算,在比较了上送风和侧送风的国家规定、实际效果、人员体感等因素之后,空调系统被设计成全部上送风、侧下部回风。

  送风口为自动调节气流流型风口,空气处理机组出风口及回风口均设有温度传感器,风口控制器根据送风温度、送回风温差,自动调节风口处的导流叶片,进而调节气流流型。

  

  (上海国家会展中心的送风温度模拟)

  送冷风时,送风温度和回风温度(室内温度)为正偏离,导流叶片角度加大,气流流型接近旋流风口,以控制气流射程、利用冷空气自然下降特性送至人员活动区。送热风时,送风温度和回风温度(室内温度)为负偏离,导流叶片角度减小,气流流型接近喷口,加大气流射程,以将热风送至人员活动区。

  4、纯LED的照明系统

  得益于上海世博会的LED照明经验,国家会展中心(上海)共使用了12万套灯具,是当年上海世博会世博中心政务厅(当时世界首次实施超大空间LED室内白光照明)的6倍,实现了室内外LED照明的全覆盖。

  

  (34米高的展厅)

  国家会展中心(上海)也是世界第一个全部使用LED照明的大型会展建筑,特别是3个34米高的世界最高展厅,使用280瓦的LED灯具代替400瓦的金卤灯,照度达到350-450流明,这是LED功能照明第一次突破这一高度的照度指标,用电仅是金卤灯的70%,这一过程必须解决高大展厅的照度、散热、色温、眩光等技术难题。

  仅高大展厅这一项,经过计算,每年节约用电646万千瓦时,节约标准煤2580吨,减少二氧化碳排放6430吨,减少二氧化硫排放194吨。

  5、不怕停电的安全电梯

  同样是上海世博会的尝试结果,得益于上海世博会园区的“超级电容”车的示范,超级电容电梯走进会展中心。

  “停电不急停”的超级电容电梯是一种全新概念的“安全电梯”。正在运行的电梯忽然急停,会给乘客带来风险,而安全电梯则通过超级电容“储电”,在最恶劣情况下仍可保证运行15米以上。

  国展中心共有50台超级电容电梯,其中有6台在国内首次实现了“停电不急停”的安全功能。

  经过权威部门检测,超级电容节能电梯在模拟工况下综合节电率为25%,最高可达33%以上。400多台电梯通过采用超级电容和回馈系统结合的方式,年节电约300万度,相当于上海3500多户居民的年用电量。

  6、会展垃圾回收与处理

  项目首创了红线范围内新建垃圾处理中心对会展固体废弃物进行回收和综合处置。

  会展垃圾其来源包括场馆建设和会展搭建撤展产生的废物(生产垃圾)以及展馆观众产生的生活废物。

  经过预测,国家会展中心(上海)的综合垃圾产量平峰时每天36吨,高峰时达到69吨,极端高峰可以达到117吨,布展撤展日达到192吨。其垃圾处理系统可以通过分类收集进行资源回收和综合处理,达到垃圾分类100%,无害化处理100%,资源利用率60-70%。为此,国家会展中心(上海)专门设置了一座垃圾处理中心,用于回收和处置生产废物。

  楼内的生活垃圾、厨余垃圾的收集方式则是采用密封管道集中投递收集,由专门的保洁人员统一收集后,经过楼层投入门、特定的餐饮楼层厨余垃圾收集管道实施垃圾投递,再经过各自独立的垂直管道输送系统进度地下一层,将垃圾收集到暂存室的生活垃圾压缩设备或者冷藏设备中,定时配合压缩设备,使用垃圾车进行清运。这个管道完全与人流隔离,有效杜绝了气味、视觉、蚊蝇等对于会展区的影响。

  结语

  国家会展中心(上海)作为国内最大的会展综合体,在设计、施工、管理上都坚持全周期的绿色低碳理念,它不仅刷新了会展综合体建设的规模纪录,更是绿色建筑在会展综合体上的一次创新应用,实现了社会效益与经济效益的统一。

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  编辑| 史文慧

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