/智慧“神经系统”/
2011年年底,接连完成大运中心、信息学院(大运村)、广电大楼水暖工程的工务署水暖工程师徐兆颖接手香港中文大学(深圳)启动校区的水暖工程项目。他的第一任务是勘察旧设备。这是一项一般工程不会有的任务,香港中文大学(深圳)的启动校区比较特别:它的前身是由百达厂房改造而成的大运文化园。大运会期间,大运文化园作为供运动员休闲娱乐的场所之一,曾在厂房的基础上做了翻新改造。园区的空调基本都是新装的,使用时间均没有超过两年。
“当时这些设备都已经移交政府。想着报废太可惜,才用了一两年,太浪费了。于是建议从设计方案阶段开始考虑,如何使用这些旧的空调及冷却设备。”要“旧物再用”,先得做调查。当时香港中文大学(深圳)的启动校区都是山林,没有现成到冷却塔、冷却水泵的路。徐兆颖带着设计单位,徒手扒出上山路,一处处勘察。从大运会结束到移交给香港中文大学(深圳),这些设备独自在山上又待了近一年。有些设备上落满了树叶和树枝。徐兆颖和设计师一点点将冷却水泵、空调外机上的树枝搬走,清理干净树叶,找到机器的铭牌,记录下设备的生产时间、使用情况、安装位置。“有些外观看起来很陈破的设备实际上出厂时间也不到两年。”
在推行旧物利用的过程中,徐兆颖遭遇了来自施工单位和校方的不理解。“对施工单位而言,用旧的设备就意味着少采购或不采购新设备。他们就变成了单纯劳动输出,工作利润率减少,当然不乐意。而香港中文大学(深圳)当时也更希望都用新的设备。”最终,徐兆颖和工务署的同事们说服了他们。除了少数几台无法利用的设备,其他拆下来的旧设备原部利用到香港中文大学(深圳)启动校区:21台水冷柜机,利用了20台;10台空调室外冷却水泵,利用了八台;四台空调冷却塔全部利用;原有的64台分体空调,全部利用。这一旧物再利用的工作,为政府节约了超过250万元的投资。“勘察、拆机器、保管机器等工作其实都是‘利旧’增加的事情,本来也可以不用这么辛苦。但最后为政府节省了那么多资金,还是觉得很高兴。”徐兆颖说。
徐兆颖认为,机电系统是建筑的“神经系统”。一栋建筑好不好用,使用者在里面待得舒服不舒服,与建筑内部的“灯亮不亮,水能不能排,空调冷不冷”密切相关。“建筑的功能是通过机电系统来体现的。”因此,前期方案的周全考虑与否,是最考验机电工程师的地方。徐兆颖要做的工作,就是找到最适合建筑功能的设计方案和系统:“前期考虑不周全,后期再来修改,工作量很大且有可能对建筑产生破坏。也有可能压根改不了,使用者只能忍受长期的不便。”
机电工程师还必须拥有卓越的共情能力。在做设计方案时,必须时时做好角色互换,将自己代入使用者,感受他们置身于设计的建筑中会产生的感受。而做大学的工程,这一切要做得更细致:在满足庞大人群使用需求的同时,让师生们用得舒服。机电设计的体贴性体现在各个建筑上。
在书院的机电系统设计上,徐兆颖引入了太阳能恒温水箱,保证师生能一年四季享受恒定水温浴。在香港中文大学(深圳)启动区图书馆的空调设计中,徐兆颖采用了散流侧出的出风口设计,并扩大了出风口面积,同时还在风管内部装置了消声器。徐兆颖解释:“图书馆是一个供学生长久学习的地方,要安静、舒适。散流侧出的设计可以降低风速,减少吹风感。消声器可以极大地降低空调的噪声,保证环境的安静。”
启动校区的会堂在一个山坡上,前身是百达公司的厂房车间,厂房主体结构是钢架结构,不能承受太重的风管。考虑到会堂除了要做大会场所之用,平时还得兼做学生运动场馆,徐兆颖和设计单位几经讨论,最终决定给会堂做布袋式风管。“这种风管放在大空间中,比较美观且能均匀送风。”且布袋式风管比常规镀锌铁皮风管轻,更适合钢架结构建筑。
做实验室时,徐兆颖遇到了麻烦。由于大学实验室十分特殊,其功能设计需由使用实验室的教授、专家提出,而各个专家、教授的使用需求又不尽相同。“化学教授和物理教授对风控系统的需求可能完全不同。化学实验通常会产生有害气体,如何及时排气是重点。物理教授对排气这方面可能就没有要求,但对电屏蔽这些可能又有比较高的要求。即使同样是化学教授,研究方向不同,需求也会不同。”(https://www.daowen.com)
实验室机电工程的常规做法是工务署交毛坯房,内部机电系统由学校自行完成。“但当时没办法按常规来,2014年9月一开学学生就要使用。2013年年中,学校的教授还没有招齐,连使用者是谁都不知道,更没法谈满足个性化需求。于是学校把实验室的机电系统安装又交回到了我们手里。”重新回到徐兆颖手里时,已经到了2013年年底。徐兆颖非常着急:“学生一到学校就要用实验室,总不能学生来了,实验室还是个毛坯吧。”在无法确定使用者具体需求的情况下,徐兆颖从安全入手,与学生、设计单位多方讨论,最终决定使用变风量系统,控制实验室的正负压力,增加实验室智能化的控制,保证有害气体不外溢。
香港中文大学(深圳)一期项目的能量回收方案是整个项目的亮点之一,凭借这套节能系统,香港中文大学(深圳)一期项目最终获得“二星绿色建筑”奖章。
校园一期项目设置了中央制冷站,中央制冷站为实验楼、学生活动中心、图书馆、行政楼、会堂等建筑提供空调冷源。制冷站设有三台高压10kV供电的离心式冷水机组,采用高压供电方式,此举节省了变电设备及相关电力管线成本。此外,中央制冷站还采用冷量、热量计量方式,根据冷量、热量需求,自动实现冷水机组及热泵的加减机操作,使制冷机组能够高效运行。制冷的主机选用了三大一小主机搭配的方式。这种方式保证了主机在不同工作情况下,可以执行不同的运行指示,使得冷水机组在使用时间基本相同的情况下,始终保持在高效区运行。这种设置节约了运行成本,并延长了设备使用寿命。
在中央空调的设置上,徐兆颖和同事们也做了巧妙的改进。“由于中央空调覆盖范围较大,水管总长较长,干管管径较大。根据项目特点,为节省管材、设备,本次中央空调采用大温差6—13℃供回水,既能满足使用要求,又大幅节约了管材、设备成本。”徐兆颖认为,整个香港中文大学(深圳)一期水暖项目中,最妙的是免费供冷供热的设计。高校与一般公共空间不同,大学在冬季仍然有很多房间及人员密集场所需要冷源,与此同时,实验楼由于工艺要求,需要大量补充新风。为同时满足新风加热以及内区房间供冷要求,徐兆颖提议设置风冷四管制热泵机组,该制热泵机组的冷水端并入中央空调冷水系统中,可以根据负荷侧实际工况,灵活并入总冷源系统,达到免费供冷供热的目的。这样在冬季,系统既可满足实验楼的新风加热要求,同时又满足了内区房间供冷要求,实现了冬季免费用冷。到了夏天,该系统可以兼做图书馆为控制室内相对湿度而设置的空调再热使用,在夏季供热的同时也可以给其他区域供冷。
考虑到下园大部分公共建筑都采用了中央冷站的中央空调水系统,徐兆颖采用了根据距离中央冷站距离确定二级泵系统的方案。一级泵系统根据一级泵供、回水量及供、回水温度,采用能量控制法,计算确定冷水机组及相应的一级泵投入运行台数。二级泵采用变频调速控制,根据负荷侧供回水管最不利环路的压差,控制水泵的转速,调节水泵的流量。通过二级泵系统,满足了各区域水管路总阻力的不同需求,实现了变频控制,提高了水泵传输效率,减少了水泵电耗。此外,在设置了多联机空调、分体空调的研讨室、办公室、餐厅等场所,采用全热回收新风换气机组提供新风,利用室内空气预冷、室外新风,大幅节约新风冷量。
“香港中文大学(深圳)项目采用的全空气空调系统,在过渡季可实现变新风比运行,最大新风比为50%,减少了开启冷机的时间和运行容量。”
2016年,因工务署内部结构调整,徐兆颖提前离开香港中文大学(深圳)一期项目,他觉得很是遗憾。“我从2008年开始就待在龙岗大运这个地方,先后完成了大运中心、信息学院(大运村)、广电大厦、香港中文大学(深圳)启动区,感情很深。”此后数年,徐兆颖每次驱车经过大运片区都会心生感慨:“真的是看着这个区域从一片黄土,变成现在一栋栋承载城市发展的大楼。”感慨之余,徐兆颖亦常常心生自豪。因为,他是这片美丽区域的缔造者与建设者之一。