楊建榮 張穎 葛曹燕 李芳 / Yang Jianrong, Zhang Ying, Ge Caoyan, Li Fang

1 背景

1851年，首屆世博會在英國倫敦開幕時，全球城市人口比例只有6%。如今，當上海舉辦2010年世博會時，全世界已有50%的人口居住在城市。而據(jù)預(yù)測，到2025年，世界城市人口將會增加至50億，占全世界總?cè)丝诘?1%，毫無疑問，城市和人類的聯(lián)系在未來將變得越來越緊密。聯(lián)合國人居組織早在1996年發(fā)布的《伊斯坦布爾宣言》中就已經(jīng)指出：“我們的城市必須成為人類能夠過上有尊嚴的、健康、安全、幸福和充滿希望的美滿生活的地方”。

作為世博史上第一次出現(xiàn)“城市”主題，中國2010年上海世博會以“和諧城市”的理念來回應(yīng)對“城市，讓生活更美好”的訴求，反映了我國乃至全球未來城市發(fā)展的趨勢。無論從資源消耗還是空間的使用城市中的建筑對城市人居環(huán)境的影響正在全球范圍內(nèi)日趨達成共識，為此建筑成為2010年世博會主題演藝的重要載體。許多國家和地區(qū)展館，以及企業(yè)館都圍繞綠色、低碳、環(huán)保的理念進行了演繹，也令本屆世博會匯聚了當今世界最為先進的綠色發(fā)展理念和實踐案例，尤其在展館本體建設(shè)中廣泛應(yīng)用的綠色節(jié)能技術(shù)，對于未來城市的發(fā)展意義深遠。

圖1 上海世博會獲綠色建筑認證的項目分布

在眾多的展館中，我國的世博中心、世博文化中心、未來探索館和城市最佳實踐區(qū)上海案例“滬上生態(tài)家”等四幢建筑在設(shè)計、建造和運營過程中，充分實踐了因地制宜的各項綠色建筑技術(shù)，獲得了中國“三星級綠色建筑”設(shè)計或運營標識。這些建筑的設(shè)計理念、建筑風格、技術(shù)亮點等頗具特色，對城市建筑的未來發(fā)展具有積極的啟示作用。

2 世博文 化中心綠色建筑設(shè)計

2.1 工程概況

世博文化中心用地面積67 242.6m2，總建筑面積140 277m2，主體為18 000座的多功能演藝空間。根據(jù)世博會總體規(guī)劃，世博文化中心將在世博會期間承擔各類大型演出和活動，滿足世博會大型文藝演出需求；同時還將充分考慮世博會會后的后續(xù)利用和可持續(xù)發(fā)展需要。

建筑外觀以“飛碟”狀的穿梭騰飛的形態(tài)為主體，呈飄浮狀地坐落于草坡基座上，并通過較大的懸挑和飄逸的比例，達到輕盈靈動，簡潔大氣，具有整體感的設(shè)計效果?！帮w碟”主體上下兩片水平向伸展的弧形曲面構(gòu)成輕盈而飄逸的建筑形態(tài)，頂部和底部的弧形金屬曲面嵌入了星星點點自然分布的采光窗，中部的凹槽，作為觀光休閑平臺，提供360°的全方位景觀視野。

世博文化中心的設(shè)計和建造秉承了本界世博會“城市，讓生活更美好”的綠色主題，以“建筑、環(huán)境與人的和諧互動”作為核心理念，統(tǒng)籌利用新能源、節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、資源回收和再使用等綠色建筑技術(shù)。2009年12月，上海世博演藝中心獲得了國家“三星級綠色建筑設(shè)計標識”證書。

圖2 世博文化中心效果圖

2.2 綠色建筑技術(shù)應(yīng)用

世博文化中心盡可能在建筑形態(tài)上體現(xiàn)內(nèi)部功能與外部形式高度統(tǒng)一與完美結(jié)合，采用創(chuàng)新的建筑技術(shù)，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念。如圖3所示，世博文化中心采用了綠色生態(tài)的草坡基座、節(jié)能環(huán)保的建筑表皮等處理手法使建筑融于濱江公園自然的形態(tài)之中，體現(xiàn)出和諧共生的設(shè)計理念與“城市，讓生活更美好”的世博主題。項目同時采用了江水源冷卻系統(tǒng)、氣動垃圾回收系統(tǒng)、空調(diào)凝結(jié)水與屋面雨水收集系統(tǒng)、程控型綠地節(jié)水灌溉系統(tǒng)等節(jié)能環(huán)保技術(shù)，對能源和水資源消耗、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和可再循環(huán)材料的使用等多方面進行控制，提升技術(shù)內(nèi)涵。

2.2.1 廢棄場地及舊建筑利用

項目原址是上海浦東鋼鐵集團（上鋼三廠）以及上南船廠，通過進行土壤健康風險評估和改造，實現(xiàn)了對原工業(yè)用地進行再利用，不僅變廢為利節(jié)約了城市土地，也達到了改善城市環(huán)境的效果。

同時，對原有工業(yè)舊碼頭結(jié)合景觀設(shè)計進行加固和利用，保留了碼頭濱江區(qū)域的平臺及柱墩，并局部在原水面上空架板作為文化中心車行及人行通道。

2.2.2 生態(tài)綠化屋面

基座屋面結(jié)合了建筑及景觀設(shè)計，除部分臺階和玻璃天窗外，其余屋面均設(shè)計大面積草坡式生態(tài)屋頂綠化，使基座與周邊場地的景觀融為一體，并且兼具活動與觀景休閑的功能。綠化屋頂面積約9864m2，占整個屋頂面積的比例為52.9%。

2.3.3 建筑自遮陽

外圍護結(jié)構(gòu)中，透明部分主要為二層環(huán)廊幕墻、六層環(huán)廊幕墻、一層的屋頂天窗、一層內(nèi)街等。通過對不同方位的建筑自遮陽情況進行的計算分析和相關(guān)設(shè)計，使建筑形體在滿足外觀需求的情況下，實現(xiàn)最佳的自遮陽效果，如圖4所示。

2.3.4 江水源熱泵系統(tǒng)

本項目處于黃浦江畔，具備采用江水源系統(tǒng)的地位優(yōu)勢。方案階段經(jīng)過多次分析比較，最終確定了以江水源熱泵系統(tǒng)加冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)作為空調(diào)冷源，江水取水量為2500m3/h，選用了2臺650RT的熱泵機組加3臺650RT的冷水（制冰）機組。冬季則以燃氣鍋爐補充江水源熱泵系統(tǒng)作為空調(diào)熱源，其中江水源熱泵機組供熱量占55%。

根據(jù)全年負荷估算值分析，與常規(guī)冷卻塔+燃氣鍋爐系統(tǒng)比較，文化中心江水源系統(tǒng)全年運行節(jié)煤量總計約221t。

2.3.5 天然采光和自然通風

圖3 世博文化中心綠色建筑策略

圖4 建筑自遮陽分析－1

圖4 建筑自遮陽分析－2

圖5 采光頂位置及采光模擬模型－1

圖5 采光頂位置及采光模擬模型－2

圖6 雨水利用示意圖

圖8 改建前的南市發(fā)電廠

圖9 改建后的南市發(fā)電廠

圖7 主場館靈活分隔模式示意

由于本項目是劇場類建筑，并無天然采光需求，但為了改善室內(nèi)公共區(qū)域的自然光環(huán)境，減少照明能耗，本項目充分利用被動式采光方式，如采光頂、采光內(nèi)庭等方式，改善首層及地下一層公共區(qū)域的天然采光，而由于建筑形態(tài)的自遮陽效果，在獲得充足光線的同時，也避免了陽光的直射。

經(jīng)過對主要公共活動區(qū)域的采光模擬分析得知（圖5），采光頂和采光內(nèi)庭的分散設(shè)計，對首層及地下層公共活動區(qū)域的光環(huán)境改善效果明顯，首層約5260m2、地下一層約2439m2的面積的采光系數(shù)能夠滿足自然采光要求。

內(nèi)庭的設(shè)置不僅有利于自然采光，對于改善建筑的自然通風也有一定的作用。本項目的自然通風設(shè)計主要針對地上一層公共區(qū)域，包括走道、大廳、商用等功能空間，通過平面布局、各朝向開口、內(nèi)庭及室內(nèi)環(huán)形通道等設(shè)計來改善通風，以滿足人員活動的舒適性需求。

2.3.6 雨水收集利用

上海多年平均降雨量為1154.1mm，為降雨豐富地區(qū)，本項目通過技術(shù)經(jīng)濟分析，對屋面雨水進行收集、處理、消毒后回用于綠化、道路沖洗等用水點。大屋面雨水經(jīng)金屬屋面匯聚至排水天溝，進入虹吸管道，經(jīng)過初期雨水棄流后的雨水進入原水池，后經(jīng)加藥、過濾、消毒后回用。經(jīng)估算，本項目每年可使用處理回用的雨水約7572m3。按每回用1t雨水可節(jié)約水費3.3元/ m3計算，每年可節(jié)省水費24987.6元。

2.3.7 主場館多功能模式靈活利用

就使用者而言，靈活的空間組合和功能轉(zhuǎn)換是世界級演藝中心的共同特點和發(fā)展趨勢。設(shè)計遵循“可合并,可分隔”,“最大連續(xù)空間”和“最小使用空間”，“功能通用”等評價指標。通過模數(shù)化的構(gòu)造奠定空間組合的基礎(chǔ),達到最大空間的靈活性，同時減少重新裝修時的材料浪費和垃圾產(chǎn)生。

文化中心核心功能為18 000座的主場館，為適應(yīng)各種不同規(guī)模與類型的演出，采用了靈活分隔的多功能模式。觀眾廳由池座、樓座、兩層VIP樓座包廂及內(nèi)場活動觀眾區(qū)所組成，觀眾廳及主演區(qū)可根據(jù)演出需要進行靈活的分隔，能夠滿足各種不同的演出需求（圖7）。

2.3.8 綠色運營管理

文化中心采用建筑設(shè)備自動監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)和變頻調(diào)速裝置，對空調(diào)、給排水、電氣、照明設(shè)備及其他用電設(shè)備進行監(jiān)視和自動控制，降低能耗，提高各項能源消耗系統(tǒng)的工作效率。

通過制定垃圾管理制度，對垃圾物流進行有效控制，對廢品進行分類回收，防止垃圾無序傾倒和二次污染。建筑每個樓層設(shè)置了垃圾處理房，房間設(shè)有排風、空調(diào)、沖洗、排水設(shè)施。管理單位會在適當?shù)臅r間將各層垃圾運輸?shù)轿挥谑讓拥睦?，垃圾房?nèi)設(shè)置了氣動垃圾回收裝置。通過氣動垃圾系統(tǒng)的管網(wǎng)，生活垃圾被轉(zhuǎn)送到世博園區(qū)統(tǒng)一的垃圾收集站，既方便又衛(wèi)生。

3 南市發(fā)電廠（未來探索館）綠色建筑設(shè)計

3.1 工程概況

未來探索館位于浦西城市最佳實踐區(qū)南部，由南市發(fā)電廠主廠房改建而成。改建前主廠房長129m、寬70m、高50m，建筑面積23477m2，為建成于1985年的鋼筋砼結(jié)構(gòu)（圖8）；改建后的主廠房（圖9）在體形和高度不變的情況下進行內(nèi)部加層，建筑面積超過了3.1萬m2，為帶阻尼支撐的鋼結(jié)構(gòu)框架體系。項目定位于三星級綠色建筑，集成應(yīng)用江水源熱泵、太陽能及風力發(fā)電、主動式導光、自然通風、中水回用、阻尼結(jié)構(gòu)加固、綠色建材、智能化集成等多項關(guān)鍵技術(shù)，充分體現(xiàn)了節(jié)能減排、以人為本的理念。

因其在可再生能源利用方面的示范效應(yīng)，工程獲頒2008年度建設(shè)部“可再生能源示范工程”。同時通過多項綠色建筑技術(shù)的集成應(yīng)用，南市電廠改建工程成為國內(nèi)第一棟由老廠房改建的三星綠色建筑。2009年和2010年，項目分別通過中國綠色建筑三星級設(shè)計和運營評價。

圖10 南市發(fā)電廠改建工程綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)集成體系

圖11 南市電廠內(nèi)外保留設(shè)備（阻尼加固器、粉煤灰分離器）

圖12 建筑西立面、雙層窗中置百葉可調(diào)遮陽

圖13 南市電廠改建工程江水源熱泵原理圖

圖14 南市電廠改建工程BIPV系統(tǒng)

3.2 綠色建筑技術(shù)集成應(yīng)用

本改建工程圍繞“節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)境保護”展開，并結(jié)合項目特色進行關(guān)鍵技術(shù)集成，包括主動式導光系統(tǒng)、LED照明、太陽能及風力發(fā)電、綠色建材、阻尼結(jié)構(gòu)加固、自然通風、智能化集成平臺、江水源熱泵、中水回用等（圖10），確定了總體的技術(shù)方案。

3.2.1 場地及設(shè)備的再利用

改擴建工程充分考慮場地及舊建筑的保留和再利用，主要包括：完整保留主廠房1985年形成鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系，在此基礎(chǔ)上進行適當?shù)募咏ê透脑?，運用阻尼器耗能加固技術(shù)來有效降低結(jié)構(gòu)承擔的地震作用效應(yīng)，保證結(jié)構(gòu)體系滿足各階段地震作用下變形能力和承載能力；保留汽機車間內(nèi)的吊車、廠房中部部分發(fā)電機組作為未來展廳中的觀展工具和用于主題展示；保留屋頂平臺旋風分離器，一體化布置風力發(fā)電機；保留并利用南市電廠原有的江水取排水管道，開發(fā)利用全球城市廣場地下空間，設(shè)計布置江水源能源中心及中水處理機房。

3.2.2 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能

圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造延續(xù)原工業(yè)廠房立面特質(zhì)，基本保留原立面高側(cè)窗、點式窗及條形窗，局部增設(shè)玻璃幕墻。外墻采用75mm金屬面硬質(zhì)聚氨酯夾心墻面板外墻A外保溫、30mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料外墻B外保溫，屋面（金屬屋面）采用75mm金屬面硬質(zhì)聚氨酯夾心屋面板保溫、屋面（鋼筋混凝土屋面）采用75mm硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫，外窗（包括玻璃幕墻）及天窗選用斷熱鋁合金低輻射中空窗(圖12)。建筑外窗可開啟面積達外窗總面積的63.7%，有利于在過渡季組織自然通風。

圖16 南市電廠夏季工況自然通風模擬分析圖

圖17 數(shù)值模擬分析優(yōu)化主廠房結(jié)構(gòu)

3.2.3 江水源熱泵區(qū)域能源中心

充分利用原煤電廠江水源冷卻水取排水管道及隔柵井過濾系統(tǒng)，建設(shè)覆蓋半徑約1km的江水源熱泵區(qū)域能源中心（圖13），為世博約15萬m2建筑提供冷熱水供應(yīng)，水系統(tǒng)采用二級泵變流量系統(tǒng)，根據(jù)最不利環(huán)路的壓差控制泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)節(jié)能運行。

3.2.4 可再生能源利用

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)集成了高效單晶硅、剛性非晶硅、透光薄膜等多種PV組件，結(jié)合主廠房階梯狀屋面、女兒墻、欄桿、入口雨棚等建筑構(gòu)件一體化布置（圖14），可通過運行性能分析不同類型電池在上海地區(qū)的適用性。此外，還利用粉煤灰分離器安裝了2kW的垂直軸小型風力發(fā)電機。光伏系統(tǒng)總裝機功率逾520kWp，預(yù)計年發(fā)電量50萬kWh，與相同發(fā)電量的火電廠相比，年節(jié)約標煤178t（以350g標煤/kWh計算），具有顯著的環(huán)境效益。

3.2.5 主動式導光系統(tǒng)

主動式導光系統(tǒng)包括定日鏡、平面反射鏡以及天窗漫射板三部分組件，設(shè)于主廠房屋面平臺，能夠“主動”跟蹤太陽，將太陽光經(jīng)過收集、反射、透射、散射后，導入29m通高的生態(tài)中庭（圖15），提升天然光照度水平、延長日照時間，改善中庭光舒適度及垂直綠墻生長環(huán)境，節(jié)約照明能耗。

圖18 世博中心實景

圖19 折線形玻璃幕墻

3.2.6 自然通風和室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控

南市電廠主廠房緊鄰黃浦江，可因勢利導實現(xiàn)自然通風，通過CFD模擬預(yù)測技術(shù)計算典型季節(jié)建筑外表面壓強分布，據(jù)此指導立面開窗（圖15）。項目設(shè)置了室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測與通風聯(lián)動控制系統(tǒng)，在典型區(qū)域設(shè)置室內(nèi)溫濕度及CO2傳感器，通過智能化監(jiān)測分析，實現(xiàn)與空調(diào)新風系統(tǒng)或自然通風開窗系統(tǒng)的聯(lián)動控制，有效改善室內(nèi)熱環(huán)境及空氣質(zhì)量（圖16）。

3.2.6 結(jié)構(gòu)加固與節(jié)材

工程完整地保留原主廠房的結(jié)構(gòu)體系，在對傳統(tǒng)舊建筑結(jié)構(gòu)加固方法研究分析的基礎(chǔ)上，通過有限元方法對改建方案的抗震性能進行模擬分析（圖17），全面了解主廠房薄弱構(gòu)件的分布位置、出現(xiàn)順序，全過程了解結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的變形水平。通過數(shù)值計算分析及多次專家會論證，確定阻尼器耗能減震加固技術(shù)應(yīng)用方案，保障實現(xiàn)加層后的建筑性能并減小加固投入。

在拆遷及施工過程中制訂廢棄物管理計劃，對拆遷施工廢棄物進行分類處理及回收利用。收集廠房前期拆除的部分管道及配件，制作景觀藝術(shù)小品用于白蓮涇公園、特鋼大舞臺等地。

3.2.7 運營管理優(yōu)化

集成管理系統(tǒng)（BMS）將分散的、相互獨立的智能化子系統(tǒng)整合成一個整體，用相同的環(huán)境、相同的軟件界面進行集中監(jiān)視和控制，為用戶提供統(tǒng)一的管理平臺。集成的子系統(tǒng)同時將能源和環(huán)境數(shù)據(jù)提供給世博園區(qū)能源與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

4 世博中心綠色建筑設(shè)計

4.1 工程概況

世博中心同樣位于一軸四館核心區(qū)域，總用地面積約6.65hm2，總建筑面積141 990m2，其中地上建筑面積為99 990 m2，地下建筑面積為42 000m2。功能以會議中心為主，世博期間將承擔慶典、交流、貴賓接待、新聞發(fā)布和指揮運營等重要任務(wù)，會后將是舉辦高規(guī)格國際會議、政務(wù)會議的首選地。各種公眾活動空間，賦予世博中心以持久的活力，成為開放的“城市客廳”。

世博中心從設(shè)計到運營一直堅持節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)保的理念，按照中國綠色建筑評價標識三星級和美國LEED認證金獎的要求，通過科技創(chuàng)新和技術(shù)集成，對世博會“城市，讓生活更美好”這一主題進行綠色的詮釋。項目集成應(yīng)用江水源熱泵系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)、水蓄冷系統(tǒng)、屋頂綠化、太陽能光電系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、雨水處理技術(shù)、雜用水水處理技術(shù)、透水地面等多項生態(tài)建筑技術(shù)，并通過綠色建筑設(shè)計、綠色施工、綠色運營，對綠色建筑“四節(jié)一環(huán)?！钡睦砟钸M行全過程的實踐。

4.2 綠色建筑技術(shù)

4.2.1 節(jié)能建筑幕墻

世博中心采用較大面積的片狀折線玻璃幕墻，與折線石材幕墻的豎向肌理相呼應(yīng)（圖19）。功能布局中，將會議、接待等功能空間沿外玻璃幕墻布置，從而獲得最佳的視野和自然采光。玻璃幕墻采用雙銀Low-E中空夾層玻璃，外墻綜合傳熱系數(shù)降至約1.7。南側(cè)、西側(cè)立面玻璃內(nèi)置金屬張拉網(wǎng)，可以起到遮陽的效果。同時，為了實現(xiàn)過渡季節(jié)自然通風，折線的短邊位置設(shè)置了可開啟窗扇，上部為電動排煙窗，下部為手動通風窗。

4.2.2 多層次立體綠化

為了降低城市熱島效應(yīng)，充分利用了平坦寬闊的屋頂進行生態(tài)綠化。屋頂綠化位于7層屋頂、庭院等處，主要采用佛甲草等易于養(yǎng)護的植物。綠化面積約占可綠化屋頂面積的57 %（圖20）。

大堂內(nèi)種植了總面積約557m2的垂直綠化，利用植物提升室內(nèi)的空氣質(zhì)量。垂直綠化種植種類包括吊綠蘿、吉祥草、青葉吊蘭，不同植物不同形式的組合，形成了豐富的室內(nèi)景觀效果。

4.2.3 照明節(jié)能

作為一個高規(guī)格會議類大型公建，世博中心照明設(shè)計對于工藝、裝飾、功能要求都非常高。為了在滿足照明需求的同時，實現(xiàn)盡可能的照明節(jié)能，項目中主要采取以下策略：

建筑內(nèi)大量走廊進廳等公共區(qū)域可直接利用自然采光照明，配合光感探頭在自然采光區(qū)域照度不能達到要求時，分回路開啟，滿足照明需求；辦公室采用高光效T5燈，沿外窗方向分回路控制。在自然光減弱方向上可逐步開啟。

多功能廳采用高光效金鹵燈，同時在應(yīng)急回路上采用熱啟動觸發(fā)器，避免了金鹵燈在電源切換過程中啟動時間慢，不能作為應(yīng)急照明的缺點，在燈具節(jié)能的基礎(chǔ)上進一步減少另外裝設(shè)蓄電型應(yīng)急照明的浪費。

政務(wù)廳采用高光效LED照明，照度和色溫均可調(diào)，滿足不同會議功能的需求，同時也是世界上少有的大空間白光LED照明案例,。外立面也采用LED線型照明，即滿足動態(tài)的要求，又起到了節(jié)能的效果。

4.2.4 太陽能與建筑一體化設(shè)計

圖20 多層次綠化實景圖

圖21 太陽能與建筑一體化設(shè)計

世博中心采用了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)（圖21）。其中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要位于屋頂，總裝機容量約1.04MW，年均發(fā)電量約100萬kWh。太陽能光伏發(fā)電板與屋頂、排煙窗百葉進行有機結(jié)合，形成豐富的第五立面。太陽能熱水器巧妙地與室外停車位的棚架相結(jié)合，一方面充分利用了太陽光，另一方面也為車位提供了遮陽，一舉兩得。

4.2.5 生態(tài)中庭

世博中心可分為東部會議交流和西部活動接待兩大區(qū)域，而中庭則是連接這兩大區(qū)域的重要共享空間（圖22）。中庭貫穿地下一層和地上七層，除了引入生機盎然的垂直綠化外，也是引入自然采光和自然通風的重要場所。如圖22所示，中庭頂部采用大面積玻璃天窗，將自然光引入室內(nèi)，天窗下置淺色織物遮陽，減少夏季直射光的同時，減少眩光。同時，一層結(jié)合景觀設(shè)置采光井，將自然光引入地下區(qū)域公共空間。除此以外，中庭內(nèi)設(shè)置了4組25m高的數(shù)控水幕，利用水分的蒸發(fā)為空氣加濕降溫，從而改善室內(nèi)的環(huán)境。

4.2.6 雨水和雜用水回用

世博中心設(shè)置了雨水回用系統(tǒng)和雜用水回用系統(tǒng)。一方面，為了最大限度地增加雨水徑流的自然滲透量，通過綠地和采用透水鋪裝的路面、廣場、停車場等進行雨水的自然蓄滲回灌；另一方面，屋面雨水經(jīng)收集、初期棄流、調(diào)蓄后，按需通過沉淀、過濾、消毒等處理后，用作停車庫地面沖洗、道路沖洗和綠化澆灑、景觀用水等。

此外，本項目對空調(diào)設(shè)備冷凝水，機房、開水間、管井等的地面排水，消防試驗排水，消防（水蓄冷）水池換水，江水直流冷卻水系統(tǒng)溫排水等優(yōu)質(zhì)雜排水同樣進行了收集回用，通過雜用水回用系統(tǒng)，實現(xiàn)廢水資源化。

4.2.7 空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化

空調(diào)冷源由冰蓄冷系統(tǒng)、江水源熱泵機組和水蓄冷系統(tǒng)組成。其中冰蓄冷系統(tǒng)采用分量蓄冰方式，主機采用2臺雙工況螺桿式冷水機組，與蓄冰裝置串聯(lián)；江水源熱泵采用了3臺螺桿式冷水機組，冷凝器側(cè)直接采用黃浦江水進行冷卻；還利用已有消防水池及供冷供熱水泵組成水蓄冷系統(tǒng)。

對于大會議廳、多功能廳等高大空間，采用了座椅下送風、噴口側(cè)送分層空調(diào)等方式，提供熱舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)，減少運行能耗。

5 “滬上·生態(tài)家”綠色建筑設(shè)計

5.1 工程概況

中國2010年上海世博會城市最佳實踐區(qū)上海案例“滬上·生態(tài)家”（圖23），是一座展示未來人居的都市住宅體驗館，用地面積1300m2，建筑面積 3147m2，地上四層，地下一層，建筑屋面高度為18.9m，世博會期間作為上海生態(tài)人居展示案例，會后將改建為辦公集群永久保留。

“滬上·生態(tài)家”，作為代表東道主中國參展的唯一居住案例，以生態(tài)建造、樂活人生為主題，針對上海的氣候特征和資源條件，合理采用了節(jié)能減排、資源回用、環(huán)境宜居、智能高效等技術(shù)集成體系，達到建筑綜合節(jié)能60%、可再生能源利用率50%、非傳統(tǒng)水源利用率20%、固廢再生墻體材料使用率100%、室內(nèi)環(huán)境達標率100%等技術(shù)指標。2010年，項目通過中國綠色建筑三星級運營評價。

5.2 綠色建筑技術(shù)

項目充分體現(xiàn)“因地制宜”的生態(tài)建造理念，汲取江南民居的傳統(tǒng)文化精髓，提煉了山墻、里弄、老虎窗等上海住宅要素并融入建筑立面中，趨風避寒、流水不腐、以土養(yǎng)水、草木蔥郁等本土生態(tài)手法也在建筑設(shè)計中得到了傳承和演繹。同時，“滬上·生態(tài)家”強調(diào)生態(tài)技術(shù)的建筑一體化設(shè)計，從建筑本體技術(shù)和參觀展示技術(shù)應(yīng)用兩個層面有機集成了自然通風強化技術(shù)、夏熱冬冷氣候適應(yīng)性圍護結(jié)構(gòu)、天然采光和室內(nèi)LED照明、燃料電池家庭能源中心、PC預(yù)制式多功能陽臺、BIPV非晶硅薄膜光伏發(fā)電系統(tǒng)、固廢再生輕質(zhì)內(nèi)隔墻、立體綠化、智能集成管理和家庭遠程醫(yī)療、家用機器人服務(wù)系統(tǒng)等技術(shù)專項（圖24）。

圖22 生態(tài)中庭

圖23 “滬上·生態(tài)家”實景

圖24 建筑本體應(yīng)用技術(shù)解析

圖25 中庭自然通風實景圖

5.2.1 自然通風強化

采用中庭生態(tài)核垂直拔風、水平貫穿風道和入口導風墻等措施，同時結(jié)合智能控制系統(tǒng)對中庭頂部的通風窗和電動風機進行智能控制，從而提高室內(nèi)的通風效果。生態(tài)策略被巧妙地應(yīng)用在了北部的人行樓梯區(qū)域，通過在兩側(cè)布置菱形輕鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)輔以單元式綠化模塊，對向上氣流進行過濾凈化（圖25）。同時，在中庭出屋面處增設(shè)了具有豎向煙囪效應(yīng)的通風塔，四周安裝通風窗，可根據(jù)室外氣象條件和室內(nèi)運行模式，調(diào)節(jié)電動百葉的開關(guān)。

5.2.2 夏熱冬冷地區(qū)氣候適應(yīng)性圍護結(jié)構(gòu)

建筑外墻采用長江淤泥磚作為填充墻，外墻外立面采用隔熱涂料或隔熱砂漿，保溫層采用無機保溫砂漿，內(nèi)立面采用相變材料與脫硫石膏復(fù)合系統(tǒng)，在保護環(huán)境的同時，使建筑外墻具有隨室外氣候變化而變化的自適應(yīng)功能。采用了多種形式的外遮陽系統(tǒng)（圖26），南向窗體采用雙層窗結(jié)合活動遮陽，天窗設(shè)可控鋁合金百葉遮陽系統(tǒng)。上述設(shè)計使得建筑能在各個季節(jié)實現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性調(diào)整，有效降低建筑能耗。

5.2.3 天然采光和LED照明

合理的進深和窗墻比設(shè)計，以及采光中庭保證室內(nèi)各層主要功能區(qū)域的采光效果；老虎窗、采光天窗等借鑒上海傳統(tǒng)民居天然采光手法，可對四層局部區(qū)域進行采光改善；地下空間通過地面跌水、南北向下沉庭院等策略，也實現(xiàn)了天然采光，減少人工照明的開啟時間。

在充分利用天然采光的基礎(chǔ)上，項目在泛光照明和室內(nèi)照明方面大規(guī)模應(yīng)用了高效的LED照明光源。根據(jù)現(xiàn)代家居環(huán)境寧靜、舒適、溫馨、生態(tài)的要求，結(jié)合LED光源的特點，室內(nèi)LED照明的總體設(shè)計思路是在滿足照明基本功能的前提下，強調(diào)裝飾性和美學效果。泛光照明則體現(xiàn)素雅的基調(diào)和海派的特色，照明方式主要使用柔和的內(nèi)透光或間接照明為主。

圖26 南向雙層窗中置遮陽和屋頂可調(diào)百葉遮陽系統(tǒng)

圖27 室內(nèi)天然采光實景

圖28 “滬上·生態(tài)家”光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝實景

圖29 固廢再生墻體材料的集合展示

圖30 南側(cè)水池實景

5.2.4 太陽能建筑一體化利用

綜合考慮上海地區(qū)日照輻射資源一般，陰雨天較多的情況，選擇了弱光效應(yīng)較好、色澤均一適宜于建筑一體化設(shè)計的非晶硅光伏發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合坡屋頂及立面陽臺進行一體化布置，如圖21。按照上海地區(qū)日照輻射資源進行系統(tǒng)全年發(fā)電量測算，“滬上· 生態(tài)家”8.28kWp屋面BIPV系統(tǒng)和3kWp陽臺BIPV系統(tǒng)25年生命周期的總發(fā)電量預(yù)計為13.4萬kWh，可實現(xiàn)CO2減排42t。

熱水主要供應(yīng)各層衛(wèi)生間洗臉盆使用，需求量約900L/天。采用了平板式太陽能集熱器與建筑一體化結(jié)合布置的分體式太陽能熱水系統(tǒng)，集熱器與光伏板共同構(gòu)成了太陽能坡屋面。

5.2.5 固廢再生建筑材料

建筑主體結(jié)構(gòu)的混凝土全部采用再生骨料混凝土，即利用粉煤灰、礦渣粉等工業(yè)廢料代替部分水泥，利用舊混凝土粉碎后篩選的5~31mm 粒徑的混凝土塊取代大部分碎石作為再生混凝土的骨料。

外墻采用淤泥燒結(jié)多孔磚，內(nèi)隔墻全部采用再生建材，包括利用脫硫石膏板輕鋼龍骨隔墻、蒸壓灰砂磚、利用粉煤灰生產(chǎn)的粉煤灰加氣砌塊、混凝土空心砌塊等（圖29）。

建筑共采用了約15萬塊石庫門老磚砌筑建筑外立面和樓梯踏步，以及舊廠房拆遷回收的型鋼重新焊接加工成“生態(tài)核”、鋼樓梯，通過將舊城拆遷中的廢棄建材的回購利用，不僅體現(xiàn)了資源循環(huán)的理念，也進一步體現(xiàn)了上海民居的文脈。

5.2.6 水資源高效循環(huán)利用

采用分質(zhì)、分區(qū)供水及多種供水方式組合的給水系統(tǒng)。根據(jù)低質(zhì)低用的原則，利用組合膜中水處理系統(tǒng)將收集的全樓優(yōu)質(zhì)雜排水經(jīng)處理后供應(yīng)綠化、沖廁用水，當中水系統(tǒng)故障或者水量不足部分采用市政供水補給。自來水給水分低區(qū)和高區(qū)，分別采用市政直供和變頻加壓方式，供應(yīng)生活用水。

屋面雨水經(jīng)綠化初期過濾后，全部排入水景池（圖30），經(jīng)生態(tài)浮床水生植物凈化過濾后，保證水體水質(zhì)。

5.2.7 立體綠化

項目采取了多種建筑環(huán)境綠化措施以營造宜居環(huán)境，包括屋頂綠化、南立面模塊綠化、西墻爬藤綠化和中庭單元式綠化等形式。其中，南墻綠化和西墻綠化分別采用綠屏疊加綠化及最新研發(fā)的壁掛式植物種植模塊綠化；屋面采用景天類地被植物、容器類綠化、壁掛綠化等形式，形成功能性屋頂花園；中庭則結(jié)合空間網(wǎng)架，設(shè)計雙面觀單元模塊式綠化（圖31，32）。

5.2.8 智能化管理平臺

項目應(yīng)用了集成能源管理、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備管理和信息管理等功能的智能管理平臺。設(shè)備管理中心：對空調(diào)系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和遮陽系統(tǒng)等重點設(shè)備進行監(jiān)控和管理。能源管理中心：風機、水泵加裝變頻器，采用能源管理模塊，對滬上生態(tài)家的所有能源消耗（電、水等）以及再生能源進行管理。環(huán)境監(jiān)控中心：根據(jù)空氣狀態(tài)和日照強度動態(tài)調(diào)整空調(diào)、照明和遮陽系統(tǒng)運行狀態(tài)。信息展示中心：系統(tǒng)采集的信息通過大屏幕以及現(xiàn)場展示等各種方法向觀眾顯示，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念。

圖31 屋頂綠化

圖32 南陽臺掛壁模塊綠化

6 綠色建筑技術(shù)應(yīng)用分析

通過對上述四個項目的技術(shù)解析，不難看出，“綠色”和“建筑”緊密結(jié)合的融入式綠色設(shè)計業(yè)已成為綠色建筑的發(fā)展趨勢。如表1所示，四個項目無不例外地都是從場地選址和規(guī)劃設(shè)計入手，采用因地制宜的被動式建筑設(shè)計，輔之以生態(tài)節(jié)能技術(shù)措施，最終實現(xiàn)綠色建筑的目標。

7 結(jié)語

城市是人類文明的結(jié)晶，它所留下的歷史足跡不論成敗，都將為人類的發(fā)展提供借鑒和引導；同時，城市的發(fā)展也為人類開啟了夢想的窗口，承載了人們對于未來美好生活的期望和訴求。2010年上海世博會正是這樣一個集中的展示窗口。本文介紹的四個永久性場館，通過其采用的綠色建筑技術(shù)，借助世博會的窗口和平臺，將為建設(shè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新和城市人居發(fā)展提供有益的思考和借鑒。

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