文／張 偉 金科（上海）建筑設(shè)計(jì)有限公司 工程師

引言

綠色建筑是指在生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑[1]。而綠色建筑的被動(dòng)設(shè)計(jì)，是指通過建筑物與場(chǎng)地自然條件的結(jié)合，調(diào)節(jié)建筑光、聲、熱環(huán)境等，從而降低能耗。以被動(dòng)優(yōu)先為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，有利于生態(tài)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，有利于不同區(qū)域建筑文化的傳承。

1 項(xiàng)目概況介紹

1.1 項(xiàng)目背景

在20 世紀(jì)90 年代初，國(guó)家建立了珠海高新技術(shù)區(qū)，經(jīng)過多年孕育發(fā)展，通過無數(shù)企業(yè)人共同拼搏奮斗，現(xiàn)如今建設(shè)已卓有成效，放眼縱觀，整個(gè)高新區(qū)未來發(fā)展不可限量。作為出入珠海的主要門戶，它不僅僅是企業(yè)孵化器、高校聚集地，更是未來粵港澳大灣區(qū)重要產(chǎn)能輸出的中堅(jiān)力量。

本案業(yè)主是珠海市派諾科技有限公司，向來以“智慧用電、綠色用能”為使命，其形象的綜合園區(qū)更應(yīng)成為綠色建筑、智慧建筑的代表。文章以派諾科技園設(shè)計(jì)為例，主要對(duì)它的被動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1.2 工程概況

項(xiàng)目位于珠海市高新區(qū)科技創(chuàng)新海岸南圍片區(qū)科技九路北、創(chuàng)新八路東側(cè)，地塊呈矩形,用地較為規(guī)整，其中東西向長(zhǎng)約125 米，南北向約96 米。基地周圍都為已建成的工業(yè)用房，基地內(nèi)部地勢(shì)平坦。

項(xiàng)目用地面積約1.2 萬平方米，容積率1.8，地上計(jì)容建筑面積約2.16 萬平方米。由三棟多層建筑組成，整體布局緊湊（圖1）：1#樓位于地塊北側(cè)，地上六層，建筑高度為24 米；2#樓位于地塊西南側(cè)，地上五層，建筑高度為20.4 米，西面層層跌落，景觀步道直通屋面；3#樓位于地塊東南側(cè)，地上七層，建筑高度為24 米，平面布局呈三角形。

圖1 西側(cè)沿創(chuàng)新八路鳥瞰效果圖

沿場(chǎng)地西側(cè)的創(chuàng)新八路設(shè)置人行主出入口和車行出入口，內(nèi)部車行道路沿用地邊線布置，日常通行兼做消防車道；園區(qū)內(nèi)部采取人車分流的交通組織方式，方便安全出行。

2 針對(duì)區(qū)域氣候條件的研究分析

2.1 日照因素

珠海盛夏（6 ～8 月）平均氣溫28.2℃。日照充沛，太陽能源豐富。平均每天5.1 小時(shí)，日照最多的月份為7 月，日照時(shí)數(shù)可達(dá)7.7 小時(shí)/天①。

2.2 風(fēng)向因素

珠海地處珠江口西岸，屬亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候。年主導(dǎo)風(fēng)向以偏東風(fēng)為主，頻率占比達(dá)16%。春季（3 ～5 月）以偏東風(fēng)和東南風(fēng)為主，盛夏（6 ～8 月）以西南風(fēng)為主，秋冬（9 月～次年2 月）則以東北和偏東風(fēng)為主②。

2.3 雨水因素

珠海全年降水量較豐富，全年平均130～150天為降雨日。每年第二、三季度為雨季，降雨量約占全年的90%左右。受熱帶氣旋的影響，臺(tái)風(fēng)季節(jié)短時(shí)暴雨較多③。

3 方案設(shè)計(jì)淺析

3.1 以成本控制為設(shè)計(jì)目標(biāo)

做到有成本意識(shí)，設(shè)計(jì)過程中始終以節(jié)儉作為出發(fā)點(diǎn)，在減少資源消耗的同時(shí)，另一方面也關(guān)注如何提高資源利用效率。

3.1.1 關(guān)于成本意識(shí)

根據(jù)規(guī)劃條件，建筑限高24 米，得出地塊為多層建筑單體或建筑群。在相同地質(zhì)條件下，多層因其結(jié)構(gòu)關(guān)系，導(dǎo)致開挖地下室經(jīng)濟(jì)性較差，在滿足要求的前提下，應(yīng)盡量減少地下開挖，以地面停車等方式取代地下車庫，以達(dá)到控制建設(shè)成本的目的。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，建筑單體應(yīng)合理控制樓層和電梯數(shù)量。在滿足使用需求的前提下，減少能耗及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

掌握相關(guān)工程經(jīng)濟(jì)知識(shí)，做到因地制宜，合理選用建筑材料、結(jié)構(gòu)形式、施工技術(shù)及施工組織設(shè)計(jì)，控制工程造價(jià)。

3.1.2 關(guān)于提高效率

建筑體形系數(shù)是指建筑物與室外空氣直接接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值[2]，它與建筑物的節(jié)能有直接關(guān)系：對(duì)其他條件相同的建筑而言，體形系數(shù)越大，建筑體積外表面積也就越大；散熱面積越大，建筑能耗就越高，對(duì)建筑節(jié)能越不利。因此適度控制建筑體量及體形系數(shù)，做到體型簡(jiǎn)潔、功能布局合理，能夠有效提高資源利用效率。

3.2 以被動(dòng)節(jié)能為設(shè)計(jì)原則

3.2.1 數(shù)據(jù)計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)條件：規(guī)劃容積率1.8，建筑密度40%，建筑高度24 米。場(chǎng)地東西向長(zhǎng)約125 米，南北向約96 米（圖2 左1）。計(jì)算得出符合數(shù)據(jù)要求的原始形體：60 米×60 米×24 米（長(zhǎng)×寬×高）（圖2 左2）。

3.2.2 形體推演（被動(dòng)設(shè)計(jì)）

珠海常年遭受南亞熱帶季風(fēng)侵襲，本案被動(dòng)設(shè)計(jì)著重考慮在夏季增加建筑物通風(fēng)量以及防曬措施，冬季防止不利風(fēng)向侵襲，進(jìn)而提升園區(qū)內(nèi)的風(fēng)品質(zhì)。同時(shí)有效利用太陽能、自然雨水，減少建筑能耗。

針對(duì)風(fēng)向因素的設(shè)計(jì)策略：

（1）按常規(guī)8.4 米柱網(wǎng)與面積的組合，以最小體形系數(shù)對(duì)原始體塊進(jìn)行切分與組合，將原始形體一分為二，分別置于地塊南北兩側(cè)，同時(shí)南北兩側(cè)樓棟間距滿足消防要求（圖2 右2）。

（2）以風(fēng)向控制建筑走向?yàn)橹饕呗?/p>

①珠海夏季主導(dǎo)風(fēng)為西南風(fēng)。對(duì)建筑西側(cè)進(jìn)行擠壓變形，一方面增加夏季主動(dòng)風(fēng)的迎風(fēng)面面積，便于主導(dǎo)風(fēng)吹散建筑主體殘留余熱，同時(shí)縮小西曬面積，減少西曬對(duì)建筑的影響（圖2 右1）。

圖2 建筑形體推導(dǎo)（繪圖單位：米）

②沿常年主導(dǎo)風(fēng)向?qū)⒛蟼?cè)樓棟進(jìn)一步切分為二，使兩樓棟的山墻面對(duì)立，形成風(fēng)洞，增加建筑群的通風(fēng)量（圖3 左）。

③冬季不利風(fēng)為東北風(fēng)，南側(cè)樓棟迎風(fēng)面采用圓弧處理的方式，起到一定的擋風(fēng)作用（圖3 左）。

（3）園區(qū)內(nèi)建筑均采用首層架空的形式設(shè)計(jì)，形成地面通風(fēng)廊道。1#樓中設(shè)置直通屋面的內(nèi)庭，外側(cè)結(jié)合底層部分實(shí)墻，形成煙囪效應(yīng)④，達(dá)到強(qiáng)化拔風(fēng)的效果（圖3 右）。

圖3 風(fēng)向分析圖

針對(duì)雨水因素的設(shè)計(jì)策略：

珠海地區(qū)降水豐富，在場(chǎng)地中央?yún)^(qū)域布置景觀蓄水池，一方面串聯(lián)整個(gè)園區(qū)的景觀設(shè)計(jì)，同時(shí)有助于調(diào)節(jié)園區(qū)微氣候，促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。

針對(duì)日照因素的設(shè)計(jì)策略：

日照最長(zhǎng)日為夏至日，日出時(shí)間為05 ∶42，日落時(shí)間為19 ∶12。全天日照時(shí)長(zhǎng)約為13 小時(shí)30 分鐘（圖4）。Ecotact 進(jìn)行模擬太陽高角度計(jì)算，得出1#樓西側(cè)外墻傾斜8°左右可有效減少西曬，同時(shí)形體內(nèi)折，可起到一定的自遮陽效果。

圖4 夏至日日照軌跡分析

3.2.3 綠色賦能

人類的整個(gè)發(fā)展過程就是不斷的地適應(yīng)自然、改造自然的過程。其中建設(shè)活動(dòng)是主要途徑之一，而建筑則是它的產(chǎn)物和結(jié)果。綠色植物作為自然對(duì)于人類最好的饋贈(zèng)，與人類智慧的結(jié)晶之一——建筑物相結(jié)合，不光令人賞心悅目，使人仿佛置身于自然之中，緩解城市鋼筋混凝土森林帶來的壓迫感，同時(shí)也可以改善場(chǎng)地微氣候。

（1）2#樓建筑室外爬梯直通屋面，置人于景，盡享立體綠化。南北向通過綠廊連接，有機(jī)串聯(lián)1#、2#、3#樓的生產(chǎn)和休閑功能。

（2）選用本地植物，適配當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境。

（3）利用架空層停車，保留地面綠植。

（4）采用種植屋面，吸收熱量，減少熱島效應(yīng)。

3.3 以適宜技術(shù)為設(shè)計(jì)手段

綠色建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)由安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居5 類指標(biāo)組成[3]。新建綠色建筑根據(jù)對(duì)應(yīng)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，獲得對(duì)應(yīng)評(píng)級(jí)。新施工技術(shù)運(yùn)用以及新材料的研發(fā)，可從多方面提供技術(shù)支撐從而更便利地達(dá)到國(guó)家綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。

采用主動(dòng)太陽能回收技術(shù)，將豐富的太陽能通過特殊設(shè)備轉(zhuǎn)換成熱能或電能，可用于建筑保溫，滿足供電需要，減少建筑日常使用對(duì)傳統(tǒng)能源的需求。

選用可控的節(jié)能、智能、環(huán)保照明器具，延長(zhǎng)燈具使用壽命，減少能源消耗?；蚋鶕?jù)不同時(shí)間提供該段時(shí)間內(nèi)最低照明需求，公共場(chǎng)所如樓梯走廊等燈具采用自熄開關(guān)的方式，做到資源利用最大化。

有效利用雨水資源，通過雨水回收利用系統(tǒng)，將回收的雨水用于植被灌溉等；采用中水處理裝置，滿足衛(wèi)生潔具用水需求等；非飲用水采用再生水、雨水等非傳統(tǒng)水源，能有效地進(jìn)行廢水的二次利用。

3.4 以運(yùn)營(yíng)及管理為設(shè)計(jì)保障

建筑的運(yùn)行階段占整個(gè)建筑全生命時(shí)限的95%以上，因此運(yùn)行管理模式和策略關(guān)系到綠色建筑建設(shè)的成敗，也是實(shí)現(xiàn)綠色建筑內(nèi)涵的關(guān)鍵之一[4]。

3.4.1 智能化、信息化

在項(xiàng)目實(shí)踐階段，運(yùn)用智慧的管理系統(tǒng)參與計(jì)量、檢測(cè)及調(diào)控。通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，確保實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行所需要的最小能耗。經(jīng)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)跟蹤對(duì)比，自發(fā)調(diào)節(jié)各階段環(huán)境所需通風(fēng)、照明、用水量等運(yùn)行參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的自我優(yōu)化。

3.4.2 科學(xué)的管理

物業(yè)管理單位是建筑在運(yùn)營(yíng)階段管理的主體，對(duì)物業(yè)人員加強(qiáng)環(huán)保、節(jié)能、責(zé)任意識(shí)的培訓(xùn)，提升物業(yè)管理水平。運(yùn)用科學(xué)的管理方法，建立實(shí)時(shí)的信息管理平臺(tái)，執(zhí)行責(zé)任到人的管理體系，實(shí)施嚴(yán)格的獎(jiǎng)懲制度。

結(jié)語

近些年，為達(dá)到相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)而使用大量的主動(dòng)技術(shù)包裝出來的綠色建筑仍不在少數(shù)。應(yīng)因地制宜，整合資源，真正做到從問題的根源出發(fā)，而非以結(jié)果或評(píng)價(jià)為設(shè)計(jì)導(dǎo)向。如此看來，國(guó)內(nèi)綠色建筑的建設(shè)目前仍是任重而道遠(yuǎn)。

注釋：

①—③珠海氣象資料數(shù)據(jù)來源于當(dāng)年氣象網(wǎng)站及網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)資料。

④煙囪效應(yīng)就是指利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差來實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。

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