陈健霞
家乐福（中国）管理咨询服务有限公司 邮编：200333
摘要：为了满足可持续性发展的要求，社区商业中心停车屋面改造可以融入各种绿色建筑技术应用，如导光管日光照明，光伏发电，电动汽车充电桩等系统，使现有建筑提高绿色节能效果。本文结合改造实例，归纳了绿色节能技术应用实践过程的关键点，希望成为有用参考。
关键词：社区商业中心 屋面节能改造 导光管日光照明 光伏发电 充电桩
CHEN Jianxia
Carrefour (China) management consulting service Co., Ltd
Abstract：According to the requirements of sustainable development, the roof renovation can incorporate various green building technology applications, such as daylighting system, photovoltaic power generation system, charging piles system applications, then the existing community commercial center parking roof can make green energy-saving improvements. Combined with the example projects, this paper summarizes the key practical points that need to be paid attention to during the decision-making process, and hopes to provide readers with reference.
key word：Community business center Energy-saving roof renovation daylighting system photovoltaic power generation system charging piles system
背景
随着社区改革变化需求不断更新，以及人口年龄结构的巨大改变，社区商业中心建筑不断的通过功能性翻新、技术改造升级等方式来推进有机更新。特别是多层社区中心屋面项目的技术改造升级，因面临着诸多的技术融合和协调，更受关注。
一遵循有机更新模式及优化统筹原则
1有机更新模式
社区商业中心屋面相关技术升级改造的有机概念，即新加技术部分要与原有整体功能相协调；而更新的概念，是指新技术要让原有建筑空间在旧的基础上继承延续，保持原功能的同时不断激发活力，使整个项目可持续发展，成为全生命周期不断满足人们新的功能要求的绿色理念的建筑。
2 更关注技术性升级改造的优化统筹
社区商业中心的有机更新改造，目的是改善商业环境，创造满足社区人文活动要求的环境及人性化的高能效的空间场所。其中相比功能性翻新改造方式，更多的关注的技术性升级改造方式，在其应分步落实的各个阶段，需重视关键节点，如：调研分析项目现状资源，预估成本投入和拟达到效果，决策项目适合的技术应用，落实工程的设计采购施工等技术关联细节，控制施工顺序和进度；从而形成周密的优化统筹规划，保证社区商业中心项目改造的合理高效性，以及整体可持续发展性。
3技术性改造升级的优化统筹要关注三类关键点：
首先是定位适用的技术系统：
需明确采用初步技术的基本节能目标效果，根据现有资源的情况，分析市场技术的各种具体应用的背景和优缺点、适用场所，工艺特点难点，后期维护需求，技术初期投入和投资回报年限等等，综合所有条件，平衡评估后，定位锁住具体适用的技术系统。
其次为考虑设计采购施工相关联的技术细节：
规划统筹技术平面和空间方案，既需要保证满足现有功能，不大幅度减停车位，也需要在适当的位置安排新加技术系统设备；当局部要新建立面时，需注意保持整体空间序列的协调统一。结构安全方面，要考虑结构复核，要求对原有的屋面结构等不造成不利影响，并对新建局部设备基础和支架等自身的安全承载，和牢固固定加以结构安全复核；环境评估方面，需考虑不要对原有周边的民用建筑公建的环境造成不利影响。构造技术措施方面，考虑相关系列技术节点的防火，防水，防雷击，抗震，隔声，降噪，隔热等构造措施。总的综合，即协调各个工种的协同，以技术方案优化为核心，形成设计，采购，施工的最有效综合，充分考虑有机集成关系，以采购和施工阶段可能发生的问题对前一个建设工序的介入思考，进一步优化方案，优化技术细节，优化分包配合工作界面，以形成质量，成本，时间等综合最有利技术细节配置。
最后为落实改造顺序和施工进度：
根据调研决定拆改与局部新建的范围，在整个屋面范围内进行功能整合，优化改建顺序，提高专业技术度高的分包配合度和提高对分包的管理，控制安装，调试，验收进度，合理减少为了施工而停止运营区域和时间，减少重新交付运营使用的时间成本，更好地落实改造，使已有建筑屋面有机共生，达成较好的屋面环境升级效果。
二 结合实例分析
2.1金桥店的店办公室的导光管照明系统技术应用
金桥店1998年开业，现有屋面面积近18380平方米，为两层的单栋建筑，办公室在靠近西侧，局部3层位置，约150平米，其中大办公室和会议室约100平米，上方为约160平米的屋面。整个结构为框架混凝土结构，柱网为8米*8米柱网。办公室现状照明设备陈旧不足，无法达到节能要求，2010年利用局部屋面的功能翻新修复改造一起，同时进行照明方面的节能升级改造。应用技术初步目标为采用导光管照明系统，以较小投资成本达到节能升级改造效果。
2.1.1 导光管日光照明技术背景[1]
照明用电约占一个店总电耗的11%，最优先考虑利用自然光照明，其次考虑节能灯具，可以有效降低建筑能耗。导光管日光照明技术，2004年开始进入中国市场，技术优点为直接利用太阳光采光，其光谱接近自然光，无眩光，无频闪，光照效果舒适，是绿色清洁能源。[1]导光管日光照明的系统方案为：在室外屋面或墙面，放置光导传光器，捕获室外自然光；然后通过光导传光设备传输光线到室内。当室外光源充足时，利用自然光照明，当自然光不足时，需要以其他的LED 节能用电的照明作为补充照明。[2]
2.1.2导光管日光照明技术的选用[3]
此项目，面积稍偏小，希望选择一个捕获采光面积相对优化，传输光距离较短，价格较经济的产品和技术。初步调研市场，根据导光管日光照明系统其传光器的应用，又可分为光导管系统，光纤光导系统，定日镜系统。比较这三类系统，通过（图表一）[4]，对比分析其性能分析，成本比较，可以得出结论，光导管系统更适合此项目[5] [6]。
光导管系统&光纤光导系统&定日镜系统性能分析和价格比较表（图表一）
.png)
项目选址为上海，北纬31.22°、东经121.48°，属于III资源带，即太阳能资源较丰富带，上海主要气候特征是：春秋较短，冬夏较长，年日照小时数为2014小时；选址的屋面，周边无遮挡，适合光导管系统的应用。
初期投入，系统造价平均每套约四千元人民币，要综合考虑项目所在城市的电价和城市的气候和日照情况，回收期约为十年。
2.1.3光导管系统与设计采购施工相关联的技术细节推敲
结构安全和平面空间的管线综合统筹
光导管口径结构的开洞要在原有的结构8*8米主梁和当中的十字次梁的板比较适当位置，复核开洞和做的钢筋混凝土基座对原有结构的影响和采取适当的结构补强措施降低对结构的不利影响。
在布置平面时，综合考虑现有室内管线与光导设备的协调，策略性地选择只在大空间开场店办公室和大会议室做光导管，利用大空间非管线位置，布置光导管系统，减少现有管线的改造移位，较好地解决成本控制。
本项目传输的导光管距离较短，避免光通量过多的衰减，有效提高光照效果。
钢筋混凝土基座防水构造措施
在顶板以及出顶板的钢筋混凝土基座表面要注重防水处理[7] [8]：钢筋混凝土基座与水平方向的板面防水保护层采用C20细石混凝土做90°弧角，首先打底施工，然后面层施工，面层时，压入一层耐碱网格布，且在面层采用压光处理，施工完成后及时的覆盖塑料薄膜养护。防水卷材增加附加层（宽度和高度均不应小于25cm），卷材翻起至泛水底部，防水卷材施工至钢筋混凝土基座的泛水压口的位置，所有防水卷材的收头，均用密封材料填嵌封严，且钢筋混凝土基座外周边用防水防霉涂料满涂2遍，形成严谨的防水处理，满足屋面的使用功能。
设备采购的性能审核关键点
采光罩选择经过抗老化处理，平整光亮，采光效果好，防水性能好，硬度高，材料不存在溶剂挥发的绿色产品，注意审核其透光性，耐候性，抗冲击性，阻燃性，耐温性，隔音性，便于搬运和加工的轻便性能，必须要具备隔音隔热耐火性能。光导管选择高反射材料的光导管材料，要求选用全反射率较高的材料，以达到高光效的传输。灯具选用较好的漫射性能，不易自燃且离火自熄灭的材料，具备隔音隔热耐火性能。灯具加装特殊耐火材料（防火圈）后的耐火极限要求达到4个小时，同时不能使透光性受到影响。
2.1.4 优化施工进度
此项目的改建只涉及到局部屋面，即靠西侧角落的约100多平米的屋面，施工区间仅对后勤办公室部分有影响。改造时，利用不受影响的小开间休息室等，将办公区域临时分散到这些区域，合理的控制施工进度，保证整个店的总运营不受大的影响，降低对运营的区域和时间的成本，较好地达成项目节能改造效果。
2.2古北店停车屋面的太阳能光伏发电系统技术应用改造升级工程
古北店开业于1998年，现有屋面面积约8300平方米，为独栋四层的混凝土框架单体建筑，柱网约为8米*10米，屋面为停车场，四层为室内停车场。原屋面为室外停车场，并设有室外停车场的顾客通道遮阳雨棚体系。2016年绿色节能改造技术升级，应用技术初步目标为原有遮阳雨棚替换为带有光伏发电面板的雨棚结构，安装面积约350平方米，总装机容量约为50.88kWp（太阳能光伏电池的峰值总功率，Killo watt peak,千瓦特峰值），充分利用现状资源，将光伏组件和顾客遮阳雨棚顶结合在一起组成光伏雨棚，达到较好的节能升级改造效果。
2.2.1 太阳能光伏发电系统技术简介
太阳能[9] [10] [11]是清洁能源，太阳能光伏发电初期投资小，安装快捷，使用方便且没有环境污染；开发利用清洁的太阳能资源，符合国家能源产业发展方向，响应上海关于推广光伏发电技术的节能号召，符合上海市相关产业发展管理政策的要求。
2.2.2太阳能光伏发电具体技术选用[12]
根据太阳能光伏发电系统将太阳光辐射能直接转换为电能后，电的存储和传输方法，分为独立运行和并网运行两种运行方式[13]。把能量存储在蓄电池里，成为独立电源使用的运行方式，即独立运行方式。把能量直接与公用电网并接，靠电网传输使用电能的方式，称为并网运行方式。本项目在城市市区中心，电网方便接入，而且是企业的自有物业，从产权管理时间，物业管理方便性方面来分析，本项目适用并网运行方式。
并网光伏发电系统方案为：在室外屋面或墙面，安装光伏电池面板，收集太阳能；然后通过逆变器把直流电转化为交流电，并网到电网系统，接到楼层照明配电柜，供给照明电源使用。当光源充足时，利用光伏发电，当光源不足时，需要以其他的市电供给照明。
项目选址上海，北纬31.22°、东经121.48°，属亚热带海洋性季风气候，主要气候特征是：春秋较短，冬夏较长。上海气候温和湿润，极端最高气温40.8℃（2013年8月7日），极端最低气温-12.1℃（1893年1月19日）。上海属于III资源带，即阳能资源较丰富带，年日照小时数为2014小时，平均年太阳总辐射量为4501MJ/m2[14]。具体位置的屋面，周边无遮挡，因此本项目适合太阳能光伏发电技术的应用。
从较重要材料的太阳能电池板的适用选择上，希望选取光电转化率高，衰减较小，价格较经济的产品。市场上太阳能电池板材料[15]主要有三类，单晶硅，多晶硅，非晶硅薄膜等。从项目的经济性、稳定性、可靠性，维护方便性等方面因素考虑，单晶硅和多晶硅材料都已经进入成熟阶段，都是可选的材料。考虑到综合市场价格，本项目选用多晶硅太阳能电池板。
投资估算的分析：本项目的投资估算为约为70万人民币元， 项目总装机容量为约为50kW，25年内年均发电量约为5.9万千瓦时。根据系统年平均年发电量，使用寿命为25年，参考项目当地的平均电价，国家上网电价补贴，项目当地的分布式光伏电站补贴，每度电的收益约为1.47元，每年约发电量收益为8到9万,考虑综合因素，投资回报年限约10-11年。
2.2.3太阳能光伏发电系统与设计采购施工相关联的技术细节推敲
规划统筹技术平面和空间方案
从停车车位数方面考虑。原屋面停车库合计有215个；现阶段增加太阳能面板后，合计停车位调整后201个，优化后平面满足现有的功能，停车位没有大幅度减少。局部新建的立面（图表二），也简练整洁，与现有空间整体序列融合统一，满足要求。
局部新建的立面示意图（图表二）（图表二，作者根据项目资料绘制整理）
.png)
结构安全方面复核
该光伏面板结构采用双柱形式，采用?120x8镀锌钢管立柱，支撑于原雨棚立柱基础。拟在屋面设置四条光伏发电面板，每条长约43米，宽2米，每条面板重10kN，参见（图表三）， 屋面停车场原屋面标高18.3m，支撑结构高度2.6m。结构复核了对原有的屋面作为停车场功能的结构承载的影响，结论为不造成不利影响，满足要求。并且，对新加设备支架结构安全复核：支架柱承受自重荷载计算，承受风荷载计算，承受雪荷载计算，立柱抗倾覆验算，钢立柱与原基础的连接校核，立柱与设备基座混凝土基座固定的化学锚栓埋置深度和整体长度等各个分项，结论为满足要求。
光伏发电电池板平面示意图 （图表三）（图表三，作者根据项目资料绘制整理）
.png)
化学锚栓的防水构造措施
除了要注意钢筋混凝土基座与原屋面的防水构造，还要注意箍板化学锚栓的防水构造[7]。箍板化学锚栓的应力集中，较容易开裂，容易造成渗漏。将20MMX30MM遇水膨胀橡胶止水条截成30MM长的块，将其压扁成厚度为10MM的扁饼形状，中间穿孔，比螺栓的直径稍小，将止水圆块套入化学锚栓的根部，再铺抹10%-20%UEA防水砂浆（水泥：砂=1：2.5）保护层，使其平贴在防水砂浆的上层，减少渗漏。
并网发电系统安全可靠措施
为了保证光伏并网发电系统安全可靠[16] [17] [18]，防止因雷击、浪涌等因素导致系统器件的损坏等情况发生，必须采取到位的系统防雷接地措施。所有的屋面组件，机柜，边框，支架等，及所有其他外露金属部件，要有良好的接地，均与建筑防雷带（网）可靠焊接。同时注意逆变器相关设计，达到光伏并网发电系统的安全和稳定效果。
2.2.4 优化改造顺序和施工进度
此项目的改建只涉及局部的300多平米的屋面，但施工区域平均分布在整个屋面。但是项目有个优势，即四层也为停车场，所以要合理的控制施工时间，相应对运营时间停车场使用不会造成大的不利影响。因此合理的安排专业分包的建设工期：共为1个月，其中工程准备期为半个月，工程施工期为半个月。前半个月准备期，主要完成各种设备采购合同签订、采购招标工作及临时施工设施的准备。后半个月为施工阶段，主要分为光伏支架安装、太阳能电池组件安装、逆变器等设备进行安装、电缆铺设等。这样可以实现尽快调试，并投入试运行，降低对运营的影响达成良好的进度效果。
2.3张江店停车屋面电动车充电桩技术应用改造升级
张江店开业于2008年，现有屋面面积约9600平方米，独栋两层的混凝土框架单体建筑，柱网约为10.8米*8.4米，屋面为停车场，有约295个车位。2015年12月绿色节能改造技术升级，应用技术初步目标为加装充电桩，满足顾客用电动车充电的服务和达到较好的节能经济效益以及提升品牌顾客服务效果。
2.3.1 停车屋面电动车充电桩技术背景
为了顺应全国大力度推行节能环保及促进新能源产业发展，利用互联网思维促进充电设施的全国普及得到较大的实践应用。充电桩的安装和建设的推进，基本以有新能源运营资质单位和有安装条件的物业单位合作模式进行。合作过程，新能源运营资质单位承担了安装和建设充电桩，运营维护售后，后台系统运行管理，结算和刷卡消费服务等责任；停车场物业合作单位提供场地和闲置电力资源，参与充电桩的运营管理等责任。权益的分享上，新能源运营资质单位承担基本电费，停车场物业合作单位享受相应服务费分成，分成将根据运营情况、用户星级达成逐年调整的协议[19]。
2.3.2停车屋面电动车充电桩技术的选用
本项目中，本企业作为停车场物业合作单位，首先确认享有所在土地、房屋、电力设施的租赁使用权，屋面为停车场有约295个车位，其次项目基本有约60KW的富余的电容量，根据直流充电桩和交流电充电桩兼容性对比示意图（图表四）比较平衡，约可建设4个交流桩（7kw）和1个直流桩30kw，约100米主缆，总电力容量约60KW，总造价约20万人民币。在确认合作后，提出提交建设申请，然后配合新能源运营资质单位（承建单位）现场勘查，提供可供安装充电设备的位置。
新能源运营资质单位将组织现场勘查，提交技术方案和实施方案；再正式签署合同；接着免费提供充电设备、设备安装施工；设置充电桩的使用操作标志及专用车位引导标志；设备定期巡检、维修；平台持续运营。
.png)
2.3.3充电桩的技术细节推敲
防水构造措施和防雷接地装置措施
由于涉及屋面的工程和电力设备工程，与其他技术要求一样，首先要关注屋面的防水构造和设备的防雷接地装置措施等工程安全保障技术细节要求点。在方案和合同签署前，因为是承建方的分包工作界面，要对技术方案复核和现场交底，提醒承建方注意技术要求，保证项目质量。
2.3.4优化施工进度和运营维护
此项目的施工将只涉及5个车位的施工范围，不影响屋面停车场使用。目前较难的日常维护是燃油车占用充电桩车位，导致效益的减少；另外设备定期巡检、维修，平台持续运营的长期质量要得到保证，才能实现提升客户使用体验。
小结
社区商业中心的复杂性与停车场屋面的动态化造就了内在之间密切的关联关系，如同一个完整的生命有机体。可持续发展的改造需保持灵活、动态的角度，对未来保有预见性，减少由于规划决策失误导致的资源浪费，关注并解决好优化方案准则关键点。需要优化屋面系统改造的综合技术和工程管理方案, 最终能帮助项目的屋面系统实现这些目标:起到延长原有使用寿命和降低维护成本的作用，并在原来的建筑系统中加以改进，使新的功能应用达到最大节能和可持续发展有机性，才能使绿色建筑改造升级的理念得到落实，从而让人们享受更高质量的社区商业环境。
参考
[1] 朱贺.新能源在地铁系统中的应用与研究[J].科技创新与应用,2018,(16)
[2] 周传勇.光导管采光技术的应用与探讨，《互联网，远洋设计汇，2018-12-21 (https://www.sohu.com/a/283657279_642541), 作者单位为远洋设计研究院》，2021-6-25
[3]导光管日光照明系统是什么?可以用在哪里 《互联网,心日源,2018-10-15(https://www.xinriyuan.co)》,https://www.xinriyuan.com/articles/dggrgz47.html, 2021-6-25
[4] 宋记峰，光导照明技术应用，《互联网，AEii国际应用能源,2018-09-20 ( https://mp.weixin.qq.com/s/G8v8r26TmQjjOYtI-SxcfQ),作者单位为华北电力大学》，2021-6-25
[5]付晓奇，孙炳源，李海生，王向阳.光导照明技术及应用研究[J].电子世界，2020,(17)
[6]张志顺，李明军,刘琪.既有建筑改造设计中生态节能适宜技术的应用[J].建筑技术, 2015,46(02)
[7]沈春林主编，防水堵漏工程技术手册[M].北京，中国建材工业出版社，2010.5
[8]张炳恒.多设备基座混凝土屋面工程防水施工技术[J]. 中国建筑防水, 2017,(19)
[9]上官小英,常海青,梅华强.太阳能发电技术及其发展趋势和展望[J].?能源与节能. 2019(03)
[10] 崔丽媛.石景山区首个光伏超级充电站启动开工 别让新能源汽车等太久 PPP模式走进充电桩市场[J].交通建设与管理, 2015,(20)
[11]王志刚,祝秀娟.太阳能光伏发电技术在绿色建筑中的应用及其节能研究[J].建设科技, 2020,(23)
[12] 2.0MW太阳能光电建筑一体化应用示范项目投资立项申报材料1 ,《互联网资源库( http://www.woc88.com/p21)》 http://www.woc88.com/d111799759.html, 2021-6-25
[13]李宏毅,李加季.太阳能光伏发电技术及应用（3）[J].建筑创作,2003,(Z1)
[14] 世界太阳能资源分布,中国太阳能资源详细分布_地区,《互联网资源库(https://www.sohu.com/a/4)》，2021-06-25
[15] 彭艳红,韩雪峰.温和瑞.太阳能电池材料的研究进展[J].赣南师范学院学报,2006,(06)
[16]葛笑寒.基于风光互补发电系统的充电桩设计与仿真[J].湖州职业技术学院学报,2019,17(02)
[17]王景钢,刘轶.考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略[J].电力系统保护与控制,2021,49(06)
[18]刘朝永.太阳能光伏与建筑一体化技术探讨[J].建筑电气, 2014,33(11)
[19]陈良亮,张浩倪峰,朱金大. 电动汽车能源供给设施建设现状与发展探讨[J].电力系统自动化,2011,35(14)
作者简介：陈健霞，女，硕士，上海，一级注册建筑师，在家乐福（中国）总部资产工程部从事社区商业中心相关建筑设计和技术应用管理工作。