錢 濤,李海峰(.華建集團華東都市建筑設(shè)計研究總院, 上海 00070;.華建集團華東建筑設(shè)計研究院有限公司科創(chuàng)中心, 上海 000)
某商務(wù)辦公樓項目(周家渡 01-07 地地塊項目)位于上海市浦東新區(qū)周家渡社區(qū),工程性質(zhì)為新建建筑,整個地塊總用地面積為 16 573.7 m2,總建筑面積為 75 968.0 m2,定位為 5 A 級辦公商業(yè)綜合體。地上 2 棟塔樓為辦公,裙房為商業(yè)。秉承綠色發(fā)展理念,項目致力于打造綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運營一體化的標(biāo)桿性綠色建筑示范工程。其中 1 號辦公塔樓為中國綠色建筑三星及 LEED 鉑金級雙認(rèn)證項目,共 17 F(1 F 為門廳,2~3 F 為商業(yè),其余均用于辦公),框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系,工程投資 2.05 億元人民幣。地上建筑面積為 28 795.0 m2,地下部分以 1 號辦公樓對應(yīng)地下室面積計入,為 9 217.0 m2。
總體的綠色建筑目標(biāo)為打造綠色設(shè)計、綠色施工、綠色運營一體化的標(biāo)桿性綠色建筑示范工程。項目于 2015年 12月獲得國家綠色建筑三星級設(shè)計評價標(biāo)識,2017年 12 月獲得 LEED 鉑金級認(rèn)證。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部 2016年科學(xué)技術(shù)項目計劃—科技示范工程項目( 綠色建筑示范工程)。
項目整體容積率達到 3.0,并設(shè)置有兩層地下車庫,實現(xiàn)了土地的集約利用。結(jié)合場地北側(cè)的城市公共綠地,在場地規(guī)劃及建筑布局時,在底層設(shè)置通道,將夏季及過渡季主導(dǎo)風(fēng)向引入城市公共綠地,改善場地風(fēng)環(huán)境。位于高科西路地鐵站附近,公共交通發(fā)達。綜合場地綠化、透水鋪裝、屋頂綠化、屋面雨水收集等多種措施,控制場地雨水徑流,提升“海綿城市”效應(yīng),場地年徑流總量控制率達到 55%。
充分利用場地條件及高檔辦公的功能定位,對建筑形體、功能布局和幕墻進行優(yōu)化設(shè)計,幕墻可開啟面積比例達到 10.14%,各功能空間均具備良好的自然采光與通風(fēng)條件。提高圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能要求,幕墻傳熱系數(shù)為 2.0 W/(m2·K)。采用高效的冷熱源機組,冷機能效較節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求提高 19%,鍋爐熱效率達到 94%。夏季空調(diào)冷源采用冰蓄冷系統(tǒng),蓄冷裝置提供的蓄冷量占設(shè)計日的冷量比例為 34%。綜合采用空調(diào)排風(fēng)熱回收、變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運行。屋面設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng),利用太陽能熱水系統(tǒng)提供的生活熱水所占的比例為 49.3%。利用光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生電量占總用電量的比例為 3.3%。
用水器具效率等級符合一級標(biāo)準(zhǔn),坐便器一次沖洗量≤ 4 L,小便器一次沖洗水量 ≤ 2 L,水嘴出水流量 ≤ 0.10 L/s,淋浴器出水流量 ≤ 0.08 L/s。設(shè)置三級計量水表以加強節(jié)水管理。項目選擇對 1 號樓及 3 號樓屋面雨水進行收集處理回用,非傳統(tǒng)供水主要用于綠化、道路沖洗及地庫沖洗。全年雨水供應(yīng)量為 1 422.56 m3,提供 99.25% 綠化、道路沖洗及地庫沖洗用水。項目場地綠化灌溉全部采用噴灌系統(tǒng),并結(jié)合氣象傳感器進行工作。項目節(jié)水灌溉的比例達 100%。
內(nèi)部隔墻采用靈活隔斷,辦公區(qū)域采用 120 mm 厚輕鋼龍骨雙層石膏板隔墻,便于二次改造。采用土建與裝修一體化設(shè)計,租戶內(nèi)空間頂面和地面裝修狀態(tài)交付。采用高強度鋼筋,400 MPa 級及以上受力普通鋼筋用量的比例為98.11%。同時廣泛地使用鋼材、木材、鋁合金、玻璃等可循環(huán)材料,可再循環(huán)材料用量比例達到 10.14%。
采用玻璃幕墻體系以及對房間進深的控制,實現(xiàn)了建筑良好的自然采光,100% 的室內(nèi)空間自然采光系數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。項目建筑布局、朝向良好,幕墻合理設(shè)置可開啟部分,在過渡季節(jié)典型工況下,主要功能空間具有較好的通風(fēng)換氣效果。幕墻、隔墻、樓板的隔聲性能均優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)要求,營造良好的室內(nèi)聲環(huán)境。辦公樓采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),可實現(xiàn)末端熱環(huán)境的獨立調(diào)節(jié)。各主要空間空調(diào)系統(tǒng)均采用CO2濃度控制新風(fēng)量,地下車庫采用 CO 濃度監(jiān)測裝置控制排風(fēng)機的運行,保障地下車庫的空氣質(zhì)量并節(jié)約能耗。
(1)項目將 BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技術(shù)運用于項目全壽命周期,設(shè)計、施工和運營階段均納入 BIM 管理,提高整體工作效率以及質(zhì)量。目前已實現(xiàn)了規(guī)劃設(shè)計階段的 BIM 管理。
(2)項目采用高效的空氣凈化處理措施,空調(diào)處理機組設(shè)有板式(初效)、靜電(中效)裝置以提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。辦公區(qū)采用蜂巢型高壓靜電空氣凈化技術(shù)。
(3)圍護結(jié)構(gòu)熱工性能、冷熱源機組能效、節(jié)水器具用水效率等級均較節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求大幅度提升,從節(jié)約能源和水資源角度實現(xiàn)極致化的設(shè)計。
3.2.1 以能耗目標(biāo)為導(dǎo)向的建筑節(jié)能設(shè)計
項目開展以能耗目標(biāo)為導(dǎo)向的建筑節(jié)能設(shè)計,設(shè)計之初首先確定合理的建筑能耗目標(biāo),進而指導(dǎo)圍護結(jié)構(gòu)、機電、可再生能源等建筑節(jié)能設(shè)計。綜合上海市合理用能指標(biāo),以及項目 5 A 級辦公的定位,項目最終經(jīng)充分模擬分析,將能耗目標(biāo)確定為 110 kWh/(m2·a)(該指標(biāo)為建筑總能耗,包括建筑全部用電、燃氣)。采用的節(jié)能策略如下。
(1)圍護結(jié)構(gòu)熱工性能提升,降低采暖空調(diào)負荷。在現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,提高圍護結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計要求,有效減少采暖空調(diào)負荷需求及運行能耗,其中幕墻傳熱系數(shù)達到 2.0 W/(m2·K)。
(2)充分考慮被動式設(shè)計,改善室內(nèi)自然采光和通風(fēng)。建筑朝向南偏東 21.5°,利于建筑內(nèi)的采光和通風(fēng)。采用幕墻體系,各向房間均具有良好的自然采光條件。針對玻璃幕墻的立面形式,提高幕墻可開啟面積比例到 10.14%,保證室內(nèi)形成良好自然通風(fēng)效果。
(3)針對建筑功能特點的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用??照{(diào)系統(tǒng)根據(jù)朝向、功能進行合理分區(qū),并且設(shè)置內(nèi)外分區(qū),空調(diào)水系統(tǒng)采用二次泵變流量系統(tǒng),辦公空間采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),降低部分負荷采暖空調(diào)能耗。全空氣系統(tǒng)在過渡季節(jié)可調(diào)新風(fēng)運行。在屋面上設(shè)排風(fēng)熱回收機組。
(4)電氣設(shè)備與系統(tǒng)的節(jié)能選用。采用 LED 節(jié)能照明燈具,各功能空間的照明功率密度達到國家標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)值要求。公共區(qū)域照明采用智能照明控制,采用變頻調(diào)速拖動類型節(jié)能電梯,并采取群控措施。選用高效節(jié)能變壓器,變壓器能效達到國家標(biāo)準(zhǔn)二級能效標(biāo)準(zhǔn)。
(5)屋面太陽能光熱與光伏一體化整合設(shè)計,充分利用再生能源。在建筑塔樓屋面有限的空間中,集成應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能光伏系統(tǒng),實現(xiàn)對太陽能資源有效利用,并采用架空設(shè)計,實現(xiàn)與建筑設(shè)計的一體化。
3.2.2 綠色建筑性能均衡與技術(shù)集成
考慮綠色建筑性能的均衡,基于適宜性、合理性的原則選擇節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等方面的綠色技術(shù)措施進行集成應(yīng)用。技術(shù)集成應(yīng)用包括以下幾個方面。
(1)結(jié)合周邊特征的場地生態(tài)環(huán)境營造與設(shè)計。結(jié)合場地北側(cè)的城市公共綠地,在場地規(guī)劃及建筑布局時,在底層設(shè)置通道,將夏季及過渡季主導(dǎo)風(fēng)向引入城市公共綠地。
(2)系統(tǒng)提升場地海綿效應(yīng),進行場地徑流控制。綜合場地綠化、透水鋪裝、屋頂綠化、屋面雨水收集等多種措施,控制場地雨水徑流,提升“海綿城市”效應(yīng),場地年徑流總量控制率達到 55%。
(3)多途徑的節(jié)水技術(shù)綜合應(yīng)用,提升節(jié)水效果。坐便器、小便器等生活用水器具的用水效率等級均為 1 級。項目場地綠化灌溉全部采用噴灌系統(tǒng),并結(jié)合氣象傳感器進行工作。收集屋面雨水,經(jīng)處理后用于室外綠化澆灌、道路澆灑和車庫沖洗。按用途和付費管理單元設(shè)置水表計量,便于節(jié)水管理。
(4)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控與調(diào)節(jié),提升污染物控制水平。辦公區(qū)采用蜂巢型高壓靜電空氣凈化技術(shù)。室內(nèi)設(shè) CO2濃度傳感器,空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量采用室內(nèi) CO2濃度控制方法。地下車庫設(shè)置與通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動控制的 CO2濃度傳感器,以確??諝馄焚|(zhì)。
3.2.3 BIM 技術(shù)在全生命周期中的應(yīng)用
項目將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于全生命周期,貫穿設(shè)計、施工與運行階段。
在設(shè)計階段,BIM 技術(shù)在輔助綠色設(shè)計方面發(fā)揮了重要作用,結(jié)合綠色建筑的設(shè)計,開展建筑性能模擬分析,將BIM 模型與采光、通風(fēng)、能耗模擬軟件結(jié)合,開展建筑性能模擬分析。同時利用 Revit (BIM 軟件)的機電管線模塊,對項目的機電管線實施了建模,可視化的表達,保證交流的高效性和直觀性,并開展管線碰撞、凈空檢查、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞檢查等。
在施工階段,利用 BIM 軟件對工程量進行統(tǒng)計,配合總包進行備料及場地布置,降低施工二次搬運的費用,并根據(jù)現(xiàn)場布置組織安全高效的施工流線。對于重點區(qū)域,利用軟件進行深化建模,深化后模型進行安裝模擬和難點解讀指導(dǎo)施工,施工效率提高了 1/3,而由安裝導(dǎo)致的返工率降低了 90%。重點區(qū)域的漫游模型交付給施工一線工人,提高了前線人員對工程的理解,施工效率提高近 15%。
(1)項目“以能耗目標(biāo)為導(dǎo)向的建筑節(jié)能設(shè)計”和“綠色建筑性能均衡與技術(shù)集成”為設(shè)計原則,集成應(yīng)用60 余項綠色建筑適用技術(shù),通過住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部組織的綠色建筑示范工程評審答辯,被納入“住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2016年科學(xué)技術(shù)項目計劃—科技示范工程項目( 綠色建筑示范工程) ”。項目獲得國家綠色建筑三星級設(shè)計標(biāo)識認(rèn)證,并獲得 2017年度上海市綠色建筑貢獻獎,目前正在申報 2020年全國綠色建筑創(chuàng)新獎。
(2)基于 BIM 技術(shù)全過程應(yīng)用,項目獲得了中勘協(xié)“創(chuàng)新杯” 最佳 BIM 綠色分析應(yīng)用獎一等獎和首屆中建協(xié)“中國建設(shè)工程 BIM 大賽”一等獎。
(3)基于項目在綠色施工方面的優(yōu)秀表現(xiàn),項目順利通過“住建部綠色施工科技示范工程”“全國建筑業(yè)第五批綠色施工示范工程”現(xiàn)場驗收。相繼承擔(dān)“上海市綜合創(chuàng)優(yōu)觀摩現(xiàn)場會的主會場觀摩工程”“上海市建設(shè)工程綠色施工樣本工程觀摩交流活動”等綠色施工觀摩活動。
(4)通過全面的綠色運營介入,在 2018年運營期間,項目實現(xiàn)優(yōu)異的節(jié)能表現(xiàn)。單位面積電耗為 93.5 kWh/(m2·a),單位面積綜合能耗 8.97×105kJ /(m2·a),達到上海市 DB31/T 795—2014 《綜合建筑合理用能指南》中的先進值[≤ 9.67×105kJ/(m2·a)],較上海市常規(guī)商務(wù)辦公建筑能耗水平降低 30% 以上。