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2017年全国节能宣传周专题

   发布时间:2017/6/9    【字号:

——获得2016年上海市科学技术奖的节能与低碳新技术新工艺

面向运营实效的绿色建筑集成设计优选方法研究与应用
华东建筑设计研究院有限公司

    绿色建筑目前普遍存在前期技术选择盲目、技术与设计结合困难、无运行实效反馈问题,致使成本偏高、绿色优势无法体现。在绿色建筑全面铺开形势下已成为严重阻碍。“面向运营实效的绿色建筑集成设计优选方法研究与应用”项目属于民用建筑学科,能源与环境技术应用领域。该项目从全生命周期绿色增量估算、基于效果的绿色整合设计及技术实效验证与预测等方面展开研究,首次提出面向运营实效的绿色集成设计与技术优选方法。主要创新点如下:
    1.首次提出策划阶段适用的绿色技术规模预测算法和基于全生命周期成本效益控制的绿色技术优选方法。基于建筑类型特征、绿色技术投入与运营成本数据库开发,提出策划阶段适用的技术规模预测算法,建立基于全生命周期成本效益控制的绿色技术优选方法与配套软件,解决策划阶段无法区分建筑差异进行绿色增量成本估算的难题,提高工作效率8倍,工作时间由8~24小时降低至1~3小时。
    2.创新性开发具备技术功效与设计方法、应用案例动态匹配和大数据分析功能的绿色建筑设计数据信息系统。基于绿色建筑技术与功效敏感度分析、技术设计与实效耦合分析,创新性开发绿色建筑设计数据信息系统,通过数据架构实现数据库间联动与动态扩展,可快速获取相关技术设计流程、设计要求、案例及应用效果信息,并进行大数据统计分析;形成绿色设计技术快捷选用菜单,解决了设计阶段技术与设计结合困难的难题。
    3.首次构建基于能耗总控和能效预警的动态监管平台。基于能源分项计量与建筑自控系统联动优化方法和绿色技术关键能效参数变化规律分析,提出太阳能热水水温预测、太阳能发电量预测等预警方法和建筑能耗总量及分项控制指标拆分方法,形成基于能耗总控和能效预警的动态监管平台。解决了能源系统能效动态管理和能耗定量控制的难题。
    4.建立建筑通风设计与评价的成套关键技术。基于双参数韦伯分布风向风速统计分析和超越概率阈值评价法,首次提出以三维换气次数法替代原有二维平均风速法的室外通风评价方法和工程简化法,解决三维空间风环境设计评价的难题;经设计因子影响和实测分析,提出建筑布局、体型、空间、细部及设备设计等成套通风改善设计方法,成果纳入绿色建筑设计数据信息系统。
    5. 创新性提出绿色技术运行效果评测方法,并开发自动监测装置。开发以非定向风速仪排风口测试中庭通风效果、以玻璃表面温度变化测试垂直绿化遮阳效果等技术评测方法,解决被动式技术效果难以直接测量的难题;开发远程监控装置、磁开关自记仪等自动监测装置,成果纳入建筑能效动态监管平台。
    6. 基于实效研究提出绿色建筑关键技术适用性指南。基于上海市1000余栋公建运行能耗数据挖掘,提出绿色适用技术指南,包括建筑类型、技术规模适宜性、关键技术指标控制等,涵盖太阳能光伏、热水、地源热泵、新风热回收、变风量、区域供能、雨水回用等绿色技术,部分成果已纳入国家标准《公共建筑节能改造技术规范》、地方标准上海《公共建筑节能设计标准》标准。
    该项目获实用新型专利3项,软件著作权4项;发表论文34篇,出版专著4本。研究成果已在80余个工程项目中成功应用。项目荣获2016年度上海市科技进步三等奖。

低碳多功能超深障碍桩高效清除成套设备及工艺
上海市城市建设设计研究总院

    近年来,随着城市建设的快速发展,市政桥梁、轨道交通、越江隧道和旧城改造等建设工程面临大量地下障碍桩清理的问题,2006年以来我国年均拔桩超过2.5万根。浅部障碍桩可通过常规开挖、凿除等完全清除,但深层障碍桩则面临彻底清除、能耗效率、环境保护等因素,对施工设备和工艺提出了巨大的挑战。
    该项目系统研究了低碳多功能超深障碍桩高效清除成套技术,首次提出了“桩土分离、整桩拔除”的处置原则,研制了成套的施工装备,形成了系列高效、绿色的施工工艺和设计评估方法。主要创新点如下:
    1、针对现有障碍桩清除设备清障彻底性差、环境影响大、适用深度小、能耗高、效率低的问题,研制了桩底智能搜索装置、高压气雾快速喷射器、自适应切削钻进大直径钢套筒、履带吊动臂与外挂设备连接装置等系列装备,采用电力驱动替代柴油的低碳化作业,形成了一套具有自主知识产权的超深障碍桩高效清除设备,突破了传统设备及工艺的局限,为超60m深障碍桩拔除提供了设备保障。
    2、针对深度30m以上障碍桩清除难题,结合自主研制的施工新装备,系统研发了双重套管组合下沉、内部高压气雾减阻、全程实时智能监控等技术,形成了超深障碍桩整体拔除的成套施工工法体系,克服了传统工艺清障深度有限、环境影响大、施工周期长的不足,率先在建筑工程中实现了直径1200mm、深度65m钻孔灌注桩的整体拔除,施工期间周边土体变形从厘米级降为毫米级,相对传统工艺提高功效3倍以上。
    3、针对大直径越江盾构隧道穿越大倾角斜桩群的工程难题,研制了拔桩导杆调垂装置、球形万向轮组合装置等系列设备,扩充了施工装备的功能与适用范围,形成了复杂地质敏感环境下深层斜桩清障的施工新方法,填补了行业空白,实现了最大倾角30度、38m桩长的桩基的完整拔除。
    4、建立了基于CEL(耦合的欧拉-拉格朗日有限元)的拔桩施工分析模型,结合工程应用和现场试验,揭示了新型清障设备和工艺施工过程的环境影响机理,提出了周边土体受力变形的简化预测方法,形成了一种既有桩基综合处理利用的评估与设计体系。
    本项研究成果申请专利15项(发明专利9项),授权8项(发明专利2项),发表论文7篇,形成工法1项、编制企业标准1部。经科技查新表明:研究成果总体达到国际先进水平。相应技术已成功应用于上海、天津、武汉、宁波、杭州、福州等地的数十项重大工程,包括上海市外滩通道改建工程(桩深65m、直径1200mm障碍桩的整桩拔除)、上海市龙耀路越江隧道拔桩工程(倾角30度、桩长38m障碍桩的整桩拔除)。十年来新增产值78578万元(近3年应用本技术成果共计新增产值32384万元,新增利润6547万元,新增税收1098万元)。该项目荣获2016年度上海市科技进步三等奖。

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