现有建筑翻新-拓展无限可能
一次良好的翻新不仅使外观得到提升,而且也有助于节约能源、增加用户舒适度、对现有空间实现更好利用,以及可保持甚至增加资产价值。一场成功的翻新需要建筑师、规划者以及技术工人共同努力去应对一些棘手的问题。
欧盟现有建筑中75%效能低下。欧洲大约1/3的二氧化碳排放产生于建筑领域。建于1960 - 1980年代的建筑消耗最多能源。德国75%的居住型建筑建于1979年之前,早于隔热条例的实施。欧盟40%的一次能源消耗产生于建筑领域;其中三分之一由非居住型建筑产生。德国现有建筑总量为20 mil.—— 其中,大约150万为非居住型建筑,可使用面积为22亿平方米。
欧盟每年的翻新率在0.4%-1.2%之间。为了实现2050年的气候目标,德国的年翻新率必须至少增加到2%,超过50%的德国人居住在城市,城市化正在全球推进。通过实施先进的楼宇技术以及优化运行,非居住型建筑的能源效率可以增加30% - 50%。
来源:运输、建筑与城市发展联邦委员会(BMVBS),德国能源局(dena),欧洲委员会,VDMA
当公众赞叹像汉堡的易北爱乐厅这样宏伟的新式建筑时,在专业人士眼中,翻新改造才是建筑领域非常值得关注的。
一方面,新技术必须适应于当前环境;另一方面,翻新必须在舒适度和可持续性方面与新建提供同样的质量。
如果某些方面存在限制的话,则通常为对建筑物构造的保护,这可能出自文物保护或建筑规则的要求。带来的影响包括对建筑物外立面颜色、窗户设计、以及屋顶瓦片材质的要求。
也包括对楼宇技术的限制:砂石结构的墙体不允许隐藏布线;防火条例禁止在走廊架线。为避免这样的情况发生,通过仔细观察和无限创意可对建筑本身、地理位置以及用户需求进行综合考量并找到解决方案。
如果传统布线难以实现的话,那么以无线电为基础的数据传输——例如,使用En-Ocean可作为替代方案。
特殊要求
身处闹市区,临近铁路系统,紧邻城市公园,向火车站投掷的石头,以及周围的居民楼都可将问题复杂化。
当重达12吨的大型卡车需要在旧城街缓慢行进到达指定地点,如步行区域的限制影响交付时间,如噪音条例要求减少高分贝活动,这些都会增加外部限制。如部分建筑仍在租用,一些区域仍在使用时,也会产生同样的限制。
租户变更通常带来唯一机会在外观及技术层面来革新现有建筑。这种方法是合适的、普遍的,然而在技术层面也面临着新挑战。
在实现照明、遮阳、供暖、空气调节以及通风系统自动化的过程中,部分革新最初带来的是个别楼梯或建筑的孤立的解决方案。
“将这些孤岛整合到一起通常需要对布线和编程做出大量更改,”WAGO项目销售经理Martin Hardenfels说道。如果系统能够满足建筑行业的需求并为控制器预编程的话,那么将这些部分整合到一起将会容易很多。
如果采用插拔式布线的话,电气安装会变得更灵活,更新时会相对适应更快。
“像这样的系统运行时,各个装置都可发挥各自功能。其余部分稍后可根据需求进行连接。所有数据点都可在系统中获得,”Hardenfels解释道。
这在维护和运行方面也具有优势,因为如果一名租户决定装修的话,操作员无需对整个系统断电,而是可以在局部做出改动。
运行期间进行翻新的时间压力
我们在翻新或改装过程中会经常遇到营业不能或不应全部中断的情况,这时对楼宇技术的掌握就变得至关重要。位于Baden-Württemberg Tübingen的Zinser时装商店就是一个典型案例。
该建筑自2015年年底开始按楼层进行翻新,并需要抓紧施工。时间压力贯穿于整个项目过程并最终影响了新照明技术的安装。为了应对这一问题,行业领先的安装公司采用了WAGO旗下的 WINSTA®插接式连接系统。每层无需分别连接2000盏灯具,相反只需安装30到35个附属配电箱即可。
2016年年底位于Gelsenkirchen的VELTINS场馆更换控制技术时,一些负责人想到一种独创性的、非传统的方法应对时间限制。
为了尽快完成翻新尽可能减少对场馆用户的限制,来自Düsseldorf的ROM技术专家对控制部件进行预组装,并配备了插拔式连接器和适配器电路板,并安装了软件,测试了输入端。这极大地减少了现场安装所需要的时间。
此外,他们还创建了一个智能回退方式,这样专家们可随时重建此前状态。在实际现代改造过程中这一点通常不容易实现。
如果保留旧的设备,那么控制技术必须具备大量接口。来自Bremen的工程咨询公司Ecotec也面临这些挑战。
需求特点:全面性和灵活性
规划者和技术工人通常会面临与楼宇技术相关的额外的困难。由于开关控制柜的空间是固定的并且十分有限,在之前几乎没有应用自动化技术的区域安装控制和监控组件就变得十分困难。
这些新技术必须也可连接到旧的传感器和监控器上——例如那些不能显示标准数字量和模拟量值而只显示制造商特定信号的温度传感器。此外,存在的LON®,KNX, 或 M-Bus网络也应该或必须继续使用。为了实现功能化的、可靠的楼宇自动化,控制系统需要灵活地整合到现有基础设施中。
这就是来自Bremen的工程建造公司Ecotec所面临的挑战,2015年他们决定更换五个办公室和行政大楼ICA技术中用到的控制器,Ecotec恰巧也是其中的租客。对于CEO Matthias Limberg来说,他很快意识到现有控制器已经无法再继续使用。
“制造商的规划用尽了我们所有的预算,”他眨着眼说。由于所有场地设备和传感器会被保留,新的技术将会具备大量接口。
令人吃惊的是,空间并没有成为一个问题:之前的系统有很广的覆盖,平均每三个开关柜去除一个后即可用于新的ICA技术中,这极大地增加了功能性。
“电工负责人和我仔细检查了所有的控制和监测功能,包括那些常年不用的,”他说道。取代它们的是许多新功能,用于促进节能和智能测量等。尽管改造还没有完成,Limberg已对前景十分乐观,这一案例表明为了成功实现楼宇技术的改造,对现有设备进行恰当盘存和严谨分析是十分必要的。
无限可能
德国现存大约2000万建筑,其中包括150万非居住型建筑。它们大部分建于1979年之前,早于德国第一部隔热法案的颁布。因此那些建于60至70年代的建筑尤其耗费能源。然而,其它国家情况也大抵如此。
据欧盟委员会称,大约75%现存建筑能源效率低,建筑行业约占欧洲一次能源消耗的40%。办公行政楼、生产车间和库房、医院以及学校的总体表现和居民楼相差无几。据VDMA(机械工程工业联合会)称通过使用现代楼宇技术和优化运行,能源效率可持续提升约30%到50%。然而,欧盟成员国每年翻新率仅为0.4%到1.2%。
翻新现有建筑需要考虑一系列技术层面的问题并且在施工中容忍某些限制。密集的楼宇和狭窄的街道会使现代化改造变得更加复杂。
老式建筑蕴藏的可能性不仅仅对节能产生影响:德国约150万非居住型建筑可提供22亿平米可利用空间。这些楼宇所在区域与建造时相比通常面临着不同的城市规划要求。例如,对建筑高度的限制可导致相同位置的新建筑的楼层数变得更少。然而,现有建筑可以保留目前的高度。在翻新过程中,由于保留了经济宝贵的楼层空间,即使面临最困难的技术要求,也要进行合理利用。
最重要的是,翻新活动也有来自财政方面的刺激,其中包括欧盟、联邦和国家政府的资金项目。这些政治刺激对于进行翻新工程的业主、城市地产经理以及商业资产拥有者来说也同样有效。任何利用这些资金的人都会很快意识到想出几个方案是有意义的。补贴或返款的范围取决于技术措施的哪些组合是最有意义的。安装新的通风设备可能会隔离旧的通风轴,替代光源可以添加人体感应传感器和亮度传感器。
实际上,有时会需要这些补充手段:例如,改造通风设备时,享受补贴的前提就是必须将频率转换器改为电机无极监测系统。
确定合适的方法
运营商如何知道他们的建筑中隐藏着怎样的潜能呢?关于能源评估有几个确定的、目标导向型的方法。一个是eu.bac体系认证,这项认证始于2013年,用于确保在系统评估框架内楼宇技术和自动化的全面整合。
标准化的方法以经科学证明的数据和相关欧洲标准DIN EN15232为基础。运营商可从这项评估中获益,因为他们可获得潜能改进的相关信息。
老式建筑通常蕴藏着无限可能。由于保留了可利用的楼层空间,与新式建筑相比翻新会更经济。
建筑运营期间必须快速进行翻新。将照明连接和插拔式连接器配备在一起可显著减少安装时间。
“可以建议所有的建筑运营商根据eu.bac认证对他们的系统进分析并找出弱点寻求提升方法,”eu.bac的CEO Dr. Peter Hug在VDMA建筑技术论坛接受采访时说。WAGO在2015年成为“eu.bac体系”的伙伴,其中7名来自项目销售部门的同事接受了审核员培训。
在审核过程中,他们帮助创造透明度并为运营商提供关于所用楼宇自动化技术的全面信息。这让组内成员与运营商和服务者一道为建造新建筑或翻新现有建筑树立全新流程方法。