从工厂到办公室

对现有遗产进行建筑和能源方面的翻新改造成为意大利建筑业最有生命力的一个领域。这些项目坚持在室内的旧工业区域中进行,城市规划的保护使得现存的历史记忆和同时期社会新需求间混合共存。在这样的情况下,这些改造项目所采用的技术方案通常都具有非凡的意义。

本文提到的案例是一座厂房,原来用于冶金工业,最近被改造成商业建筑,它特点鲜明,成为对周围环境重新解读的标志性建筑,配备有使用可再生能源且能耗低的设备系统。

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改造既有建筑

Forgiatura(锻造)是米兰西北郊以前的一个工业锻造厂,当时为潜水艇和电站生产特种钢制零件,其生产持续到七十年代的工业危机。房地产公司 RealStep 负责该项目的翻新改造,该公司将这个旧生产工厂变为用于商业活动的一个现代商业园区,在翻新和使用该建筑的同时要维持其历史面貌,而且在设置功能区时要利用先前的布局。

场地(总面积为 18,700 m2)位于通往 Varese 的古老街道一侧,形状不规则,包括有三面入口、呈类似矩形的一块独立地块以及西北方的一个不规则四边形区域,该区域边上是通往一个铁路立体交叉桥的高出地面的公路。

米兰布局工作室(studio Milano Layout)的朱塞佩·托尔塔拖建筑师(Architetto Giuseppe Tortato)负责其建筑设计。其设计有三个主要目标:

- 保留大部分现有工厂主体,减少局部建筑密度,设置宽阔的绿地,以得到建筑和露天空地之间最佳比例。

- 通过重新组织布局规划提升工业考古迹的形象和建筑依据,布局重点集中在将旧4的建筑(14,000 m2)和新建建筑(10,000 m2)混合;

- 建造出具有充足自然光照的多层楼层空间,充分利用室内环境的灵活性和宜居性。

该工程包括购地成本在内总费用约 5 千万欧元,它复原了一个在建筑特点划分上大体一致的建筑群,这些建筑在2012年9月竣工。在建筑中的所有房间具有同样的功能和设备系统,这些房间中能举办各种活动,通过进一步装修和室内布置可满足每个租户的具体需求。

技术系统

热力学设计的目标是采用最佳的技术方案,以得到高能效的热水生产、符合可持续性和效率的标准并且使用可循环能源。主要表现在以下几个方面:

- 通过抽取地层水的方式来利用地热,抽水深度约50m(T = 约 12℃),利用这种地下水作为多用制冷机组的交换流体;

- 通过旋转型高效热量回收器回收由空调系统排出的空气中的热量;

- 使用光伏设备(总功率 4kW)来满足公共区域能耗需求(照明和灌溉);

- 采用一套建筑管理系统,其界面上集各个大楼的各设备系统的所有管理功能和计量功能于一体,这套系统能够保证最佳的能源效率。

所采用的这些方案仅涉及到主体热水生产部分,其设计方案的确定和之后的每个单元内部空调系统的安装都分别由各租户负责。因此每个建筑都配有一个技术通道,它形成了一个区域供暖和区域供冷的微型公用网络,其中流动输出水(温度为 45℃ 和 7℃)和回流水(温度为 37℃ 和 14℃),所采用的碳钢管道设置有蜂窝泡沫弹性体绝热层(l = 0.040 W/m°K)和石棉层(l = 0.039 W/ m°K)。

这个公用网络经由一些专用的液压分离器将这几种流体输送到下级中央设备,这些液压分离器允许灵活地选择每个建筑或部分所配备的系统类型和规格。因此在每个下级中央设备中只有一些热交换器。局部设置有新风混合型系统(该系统有平板或准平板式中央空气处理机)和每个房间控制各自温度和湿度的进风终端。各输送网设置有 4 条管线,用于应对各建筑中负载高峰和低谷同时出现的情况,这样可以保证室内温度冬季为 20 °C ± 1 °C (T 设计:-5 °C),而夏季为 26 °C ± 1 °C(T 设计:32 °C)。

系统的中央设备

地层水的抽取采用了 3 个抽水井,均配有电泵(每台电泵 31l/s)浸没在其中,井前设置有容纳截流机构和控制机构的地方,之后是沉砂槽的过滤器。所使用的水被送回到同样多的回水井中,不混合以将回水的温度维持在法定限度以内。中央制冷设备位于 Forgia 大楼旁边的一个部分的北区。在设计期间,这些制冷设备分为:

- 3套多用制冷机组(680kWt;640kWf),地层水冷凝,用于满足大部分的供热和供冷需求;

- 还有一套空气冷凝制冷机组(1,088kWf)仅用于满足夏季峰值需求,这是很有必要的,因为用于技术用途的地层水的抽取和回送非常有限。

这个方案可以在每座建筑的能耗方面达到非常好的效果,比如在管理上节省来自国家电网的一次能源。集中制冷生产可以在实际中随时满足来自每个用户的需求,这几乎是瞬时的,而且不会影响生产能效。

除了使用本地的可再生能源以及得到地层水冷凝机的高效率这两方面之外,这些多用制冷机组的集中式生产还具有以下好处:

- 由于系统部件的规模因素,立即收回投资成本;

- 该中央设备的建造得到了总体上的简化,热水生产只用一种类型的机器;

- 从而降低了系统的维护保养复杂度;

- 安装该中央设备的技术间不需要满足特殊的标准要求。

在目前状态,仅安装了两组多用制冷机组,并且对设计上所规划的其余制冷机组的连接进行了安排。

Raimondi 建筑是唯一一座安装了水循环下级中央设备以及把热水、凉水和冷水送往楼层各部分的分支输送系统的建筑。另外,除了室内气体管路通道外,还用带有相应的防火挡板的镀锌板,为室外空气的抽取、从各个洗手间通到楼顶层的排气和进风、标准所规定的换气所需的室外更新空气的抽取和排气做了气体管路布局。在其它建筑中,下级中央设备仅在主网和本地子网之间配备了液压分离器,而没有配备泵和分支线路的附件,这些泵和附件以及房间中的终端和空气处理机都由租户负责,在相应的房屋单元完成的同时进行安装。在整个工程中除了 Raimondi 建筑外,其余建筑中饮用水管网都是共用的。生活热水由本地卫生间中的电气烧水器生产。

多用制冷机组

制冷机组的调节是根据主回路热冷载荷的变化进行的,这种变化由安装在液压分离器入口和出口的传感器测量。中央设备的运行开启是靠软件设置“自动/开机/停机”。在软件设置为“自动”且电气箱开关为“rem”的情况下,一个自由编程时钟根据已由操作人员自由地定义的时间/日期程序开启各终端设备。

第一组多用制冷机组的开启顺序如下:

- 时钟程序“开启”;

- 制冷机组的管理系统启动第一组多用机组;闭合与已开启运转的机组相应的“清洁”开关(由中央建筑管理系统控制);

- 建筑管理系统控制已开启机组的蝶形阀(冷水侧和热水侧)的打开;

- 当这些蝶形阀的打开状态回复时,建筑管理系统开启一台冷水主泵和一台热水主泵;

- 当测量到主回路中温度变化时该机组启动。

在多用机组启动一秒后,通电顺序是:

- 制冷机组的管理系统启动另一组多用机组;闭合与已开启运转的机组相应的“清洁”开关(由中央建筑管理系统控制);

- 建筑管理系统控制已开启机组的蝶形阀(根据需求可能是冷水侧或热水侧)的打开;

- 当该蝶形阀打开至 50% 时,建筑管理系统开启冷水或热水的主泵;

- 本机组启动。

电泵

热水和冷水主回路所使用的加压机组是可变流量型的。如果在阀门打开命令一分钟(时间可以设置)之后还没有检测到阀门打开的状态的话,那么建筑管理系统发出一个警报信息并停止泵。在整个“开启”期间各个热水和冷水主泵都处于运转状态;基本制冷机组的各个阀门都是打开状态。

冷水主回路的各个泵(电气箱开关为“rem”位置)的开启是根据制冷设备中心设置的时间程序来运行的,由于“命令/状态不一致”或由于“运行中泵故障”则会自动依据与运行时间反向的顺序运行。在消除故障以及由操作人员删除系统警报时会自动重新启动。各终端设备的管理方式如下:一台泵在整个时间程序中一直运转;根据系统需求启动第二台和第三台泵;第四台是备用的。

对于热水、技术用水的主回路和冷水热水的次回路的那些泵,运行原则与以下版本是一样的。对于热水和技术用水的主回路来说,采用了三套增压机组,因此第三台泵是备用的。对于冷水热水次回路(每个都配备有4套增加机组)来说,当安装在下级中央设备入口回路上的至少一个二通阀门被打开时,则根据下级中央设备方面的需求来启动基本泵。这些泵的通电是基于安装在回路上的差值传感器检测到的压力值,以及每一个泵的开关的调节。这会调节泵的开关直到达到最大信号,并且其它泵串联通电。

当主回路基本泵开启时,技术用水回路基本泵(井水)也同时开启。这些泵的通电是基于回路上所安装的传感器所检测到的温度值(在三通阀门的上游)。该系统可通过调节泵的开关来增加或减小回路的流量,以达到维持所设定的温度值的目的。在这种情况中,当调节泵的开关直到达到最大信号时,调节每个泵相应的开关可以使其它泵串联通电。

根据具体的温度,夏季和冬季地下水的回送是不同的。这些设置值可以在井水送回回路上安装的温度传感器上进行设置,通过调节所安装的三通阀门的顺序进行维护。在总回路系统中检测到的各种不同的警报信号主要有与提升浸没泵有关的信号、与冷凝水回路过滤器有关的信号、与消防水蓄水池最少水量和最大水量有关的信号、与初次雨水蓄水池最少水量和最大水量有关的信号。

下级中央设备

在下级中央设备中安装的用于次回路的所有增压机组都是压力可调型的。位于各建筑中的各套下级中央设备的功能是彼此相似的,也都类似于制冷中央设备的功能。在这种情况中,每套下级中央设备也是通过软件设置“自动/开机/停机”开启运转的;软件设置在“自动”模式,则一个可编程自由时钟可以根据自由设定的时间/日期程序启用各终端设备。

Raimondi 建筑的下级中央设备的运行和调节服从以下规则,热水和冷水输出管路中设置的传感器所检测到的温度控制调节阀以维持所设定的值,该设定值可由操作人员自由更改。如果室外温度低于3℃,则该系统控制交换器主管路上安装的调节阀完全打开。在饮用水管路上安装了两个压力传感器,它们检测管路内部压力,在饮用水增压机组以及在技术用水软化设备上有警报信号。

对于其它六套下级中央设备,其功能完全相同,只是在饮用水设备和水处理设备上没有这些报警信号。

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