空間調(diào)節(jié)中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)科研樓的被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)

張彤 / Zhang Tong

建筑東南視景

1 空間調(diào)節(jié)

建筑與其周圍環(huán)境發(fā)生關(guān)系，無非兩種過程，即能量和物質(zhì)的流動(dòng)。這其中存在著兩種模式。在傳統(tǒng)建筑中，物質(zhì)和能量是以線性的模式流動(dòng)的，即建筑從環(huán)境中索取物質(zhì)和能量，將廢棄物排放到環(huán)境中。物質(zhì)和能量的流動(dòng)是單向的、消耗型的、不可持續(xù)的。建筑是純粹的索取者、消耗者，也是環(huán)境的污染者。另一種模式是我們提倡和正在探索的，即循環(huán)再生模式。首先，通過節(jié)能措施，減少建筑正常運(yùn)行維護(hù)所需的物質(zhì)和能量，提高資源使用效率；其次，將建筑排放物中的有用物質(zhì)和能量進(jìn)行回收再利用。這樣，建筑不僅是物質(zhì)和能量的消耗者，同時(shí)也是生產(chǎn)者，在一定程度上，達(dá)到自我循環(huán)和自我補(bǔ)給，減少對(duì)環(huán)境的消耗和污染（圖1）。

這種循環(huán)再生模式是構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境和綠色建筑的重要基礎(chǔ)。在概念上，綠色建筑是指在建筑全生命周期內(nèi)（規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營、拆除、再利用），通過適宜技術(shù)的應(yīng)用，降低資源的消耗，減少廢棄物的產(chǎn)生和對(duì)環(huán)境的破壞，為使用者提供健康、舒適的工作和生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生與可持續(xù)發(fā)展。綠色建筑是資源節(jié)約的、環(huán)境友好的，更是以人為本的，充分體現(xiàn)建筑與人文、環(huán)境及科技的和諧統(tǒng)一。

在技術(shù)策略上，我國“十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目“生態(tài)建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”提出了有關(guān)綠色建筑的10種關(guān)鍵技術(shù)：超低能耗、自然通風(fēng)、天然采光、健康空調(diào)、再生資源、綠色建材、智能控制、生態(tài)綠化、水資源回用和舒適環(huán)境。根據(jù)技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制和對(duì)能源的需求，可以將這些技術(shù)分為主動(dòng)式技術(shù)和被動(dòng)式技術(shù)兩種類型。其中超低能耗、自然通風(fēng)、天然采光、生態(tài)綠化等項(xiàng)技術(shù)，可以通過合理的空間組織和構(gòu)造措施，在不使用動(dòng)力機(jī)械、很少能源消耗的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑風(fēng)、熱、光環(huán)境的調(diào)節(jié)，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度。它們可以被歸入被動(dòng)式技術(shù)。

建筑室內(nèi)環(huán)境的控制和調(diào)節(jié)，通常是通過空調(diào)設(shè)備，以主動(dòng)耗能的方式實(shí)現(xiàn)的，被成為“空氣調(diào)節(jié)”（Air-conditioning）；而被動(dòng)式調(diào)節(jié)則是通過空間設(shè)計(jì)策略，以不耗能或少耗能的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適度的調(diào)節(jié)，這種方式可以被稱為“空間調(diào)節(jié)”（Space-conditioning）。在專業(yè)分工上，如果說“空氣調(diào)節(jié)”主要是設(shè)備工種的專業(yè)范疇，那么“空間調(diào)節(jié)”則完全屬于建筑師的工作，它至少應(yīng)該包含了以下內(nèi)容：

（1）在總平面設(shè)計(jì)中，綜合考慮日照、風(fēng)向、地形地貌以及植被等因素，使得建筑物能夠趨利避害，有助于在場(chǎng)地內(nèi)建立良好的微氣候環(huán)境。

（2）建筑的體型設(shè)計(jì)，在遵循適用、美觀原則的同時(shí)，樹立高效、集約的價(jià)值取向，合理確定空間容積，減小外墻延展面積和體型系數(shù)，選擇合適的窗墻面積比，在滿足使用要求的前提下，減少對(duì)能源的需求。

（3）采取有利于自然通風(fēng)和自然采光的空間形式和組織方式。

（4）在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，盡可能提高熱工性能，減少室內(nèi)外之間的熱交換，降低建筑物的能耗。

從建筑物的選址到外墻、門窗的構(gòu)造設(shè)計(jì)，“空間調(diào)節(jié)”幾乎貫穿了建筑師設(shè)計(jì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。這并不是額外增加的工作內(nèi)容，而是對(duì)既有價(jià)值觀念的修正和完整化。如果說“適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”仍然是建筑設(shè)計(jì)最樸素、最基本的原則，那么“適用”原則中應(yīng)該包含“對(duì)所在環(huán)境及其生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)”，“經(jīng)濟(jì)”應(yīng)體現(xiàn)“以較少的資源消耗和環(huán)境代價(jià)滿足使用者合理需求的性價(jià)比算”，而“美觀”中則應(yīng)包含“體現(xiàn)生態(tài)價(jià)值和可持續(xù)性觀念的綠色美學(xué)”。一旦我們樹立了可持續(xù)性的價(jià)值觀念，建筑師的工作將在根本上決定環(huán)境和建筑的生態(tài)質(zhì)量和節(jié)能性能，相對(duì)于工程師們改進(jìn)設(shè)備的努力，其效果往往是事半功倍的。

以下以中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)科研樓為例，討論該項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)中采用的“空間調(diào)節(jié)”策略與被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)。

圖1 建筑中物質(zhì)和能量流動(dòng)的兩種模式

圖6 從廠房看科研樓

2 中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)科研樓的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目概況

中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)科研樓位于上海市奉賢區(qū)，由中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園發(fā)展公司投資建設(shè)，東南大學(xué)建筑學(xué)院、東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、上海建筑科學(xué)研究院與瑞典皇家工學(xué)院產(chǎn)業(yè)生態(tài)系（Department of Industrial Ecology, Royal Institute of Technology, Sweden）聯(lián)合研究設(shè)計(jì)。項(xiàng)目的建設(shè)旨在全面研究并在可能的條件下，集成與優(yōu)化體現(xiàn)可持續(xù)性原則的建筑設(shè)計(jì)策略與技術(shù)設(shè)備，開展建筑環(huán)境控制智能化系統(tǒng)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建我國冬冷夏熱地區(qū)綠色建筑的“示范工程”。

智能生態(tài)科研樓是中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園發(fā)展公司A1（含A2） 地塊一期工程生態(tài)工業(yè)園區(qū)的組成項(xiàng)目。該園區(qū)總用地面積19 416m2，建設(shè)項(xiàng)目還包括三棟中試廠房和生產(chǎn)性配套設(shè)施用房。總建筑面積14 487m2，其中智能生態(tài)科研樓4370m2（包括草坡下生產(chǎn)性配套設(shè)施1356m2）。

該項(xiàng)目的可行性研究從2006年1月開始，同年8月進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。2007年8月開工建設(shè)，2009年12月主體建筑與室外環(huán)境竣工并通過驗(yàn)收。

生態(tài)工業(yè)園區(qū)的整體建設(shè)被列入建設(shè)部“十一五”國家綠色建筑首批示范工程，其中智能生態(tài)科研樓的建筑設(shè)計(jì)（圖2~ 6）作為由建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心和美國能源基金會(huì)（Energy Foundation）評(píng)選的“綠色建筑十佳設(shè)計(jì)方案”被編入《綠色建筑和低能耗建筑設(shè)計(jì)實(shí)例精選》。

2.2 目標(biāo)與原則

（1）建筑空間結(jié)構(gòu)與形式風(fēng)格設(shè)計(jì)遵循簡(jiǎn)潔、高效、節(jié)約的主旨，體現(xiàn)生態(tài)建筑的特性與技術(shù)美的 形式特征，結(jié)合對(duì)自然與文化的人文關(guān)切；

（2）建筑內(nèi)部空間具有優(yōu)越的舒適度與健康度；

（3） 建筑設(shè)計(jì)總能耗低于國家批準(zhǔn)或備案節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的80%；

（4）全樓的技術(shù)設(shè)備采用高整合度的智能系統(tǒng)進(jìn)行控制，創(chuàng)建冬冷夏熱地區(qū)智能型綠色建筑的范例。

2.3 采用的綠色節(jié)能技術(shù)

普天智能生態(tài)科研樓的建設(shè)中采用了以下綠色節(jié)能技術(shù)：

（1）被動(dòng)式技術(shù)

·低體型系數(shù)

·形體自遮陽

·高性能熱絕緣圍護(hù)結(jié)構(gòu)

·可調(diào)控遮陽表皮

·自然通風(fēng)

·天然采光

·生態(tài)綠化

圖2 生態(tài)工業(yè)園一期項(xiàng)目鳥瞰圖

圖3 主入口視景

圖4 草坡與上部體量

圖5 由遮陽表皮包裹的上部體量

（2）主動(dòng)式技術(shù)

·可再生能源：地源熱泵＋太陽能光電系統(tǒng)·置換式新風(fēng)與全熱交換回收系統(tǒng)

·模塊化可調(diào)節(jié)的空調(diào)末端

·節(jié)水與雨水回收再利用

·節(jié)能型人工照明

·健康與可再循環(huán)建材的使用

·整合全樓技術(shù)設(shè)備的智能控制系統(tǒng)

2.4 “空間調(diào)節(jié)”策略

普天智能生態(tài)科研樓的設(shè)計(jì)是一次“空間調(diào)節(jié)”的實(shí)驗(yàn)。從方案設(shè)計(jì)的初始，被動(dòng)式節(jié)能就被作為一個(gè)基本的出發(fā)點(diǎn)，確定建筑的方位、形體和空間組織方式。根據(jù)初步設(shè)計(jì)階段的驗(yàn)算，通過建筑設(shè)計(jì)中的空間和體型策略以及提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，該建筑的節(jié)能性能大大提高，全年能耗與普通建筑相比可達(dá)到降低60%，即建筑設(shè)計(jì)總能耗低于國家批準(zhǔn)或備案的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的80%（計(jì)算軟件：DeST能耗模擬分析軟件）①。以下從低體型系數(shù)、形體自遮陽、高性能熱絕緣圍護(hù)結(jié)構(gòu)、可調(diào)控遮陽表皮、自然通風(fēng)、天然采光、生態(tài)綠化四個(gè)方面介紹該項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)中的“空間調(diào)節(jié)”策略。

2.4.1 低體型系數(shù)

建筑的主體體量分成上下兩個(gè)部分。下部是一個(gè)由綠色草坡覆蓋的不規(guī)則體量，有機(jī)構(gòu)成的舒緩斜面與周圍的草地和綠化景觀融為一體，建筑猶如落置在連續(xù)起伏的自然地形之上。400mm厚的植草層和50mm厚聚苯乙烯擠塑板（XPS）保溫層，為建筑下部體量的圍護(hù)結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)越的熱絕緣性能，基本隔絕了室內(nèi)外之間的熱交換，加之底層標(biāo)高比室外地坪低1.75m，使得下部體量?jī)?nèi)的熱工環(huán)境大致等同于地下空間（圖7）。因此建筑物外表面積計(jì)算只剩下形體集約的上部體量以及下部未被草坡覆蓋的局部外墻。通過計(jì)算，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的體型系數(shù)僅為0.298，遠(yuǎn)低于上海市工程建設(shè)規(guī)范《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DGJ08-107-2004,J10307-2003)“體型系數(shù)不應(yīng)大于0.40”的規(guī)定。

2.4.2 形體自遮陽

建筑上部的主體體量是一個(gè)集約高效的不規(guī)則六面體，擱置在草坡之上。建筑的形體設(shè)計(jì)充分考慮了自遮陽功能。首先，上、下體量脫離，錯(cuò)落相疊，通過透空的設(shè)備層相連。相對(duì)于下部體量的南立面及主入口所在的東立面，上部體量分別出挑2.89～3.64m和0.95～2.02m。因此，在夏季正午，下部體量未被草坡覆蓋的東、南兩面玻璃幕墻深深的“埋藏”在由上部體量形成的陰影里，避免了過強(qiáng)的太陽輻射（圖8、9）。其次，上部體量大部分外墻向內(nèi)傾斜，避免表面受到過多的太陽輻射，同樣具有自遮陽功能。

2.4.3 高性能熱絕緣圍護(hù)結(jié)構(gòu)

智能生態(tài)科研樓所有外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能較普通建筑都有大幅度提高，這不僅體現(xiàn)在墻體及保溫材料的選擇上，而且落實(shí)在精心設(shè)計(jì)的構(gòu)造措施中。建筑上部體量全部外墻及下部體量垂直面均采用200mm厚輕質(zhì)蒸壓混凝土（ALC）板加50mm厚聚苯乙烯擠塑保溫板的做法。在獲得保溫隔熱效果的同時(shí)，減少了墻體厚度，減輕建筑自重，節(jié)約材料，降低成本。科研樓全部外窗選用斷熱鋁合金框和Low-E透明中空玻璃窗（懸VS75膜+6mm吸+普雙），自身遮陽系數(shù)0.4，傳熱系數(shù)2.16 W/（m2·k），即便在南立面窗墻比大于0.4的情況下，依然能夠滿足節(jié)能要求。

圖7 下部體量中被草坡包裹的半地下空間

圖8 南立面的形體自遮陽

圖9 東立面的形體自遮陽

圖10 外遮陽表皮的開啟與閉合

圖11 外遮陽表皮的開啟與閉合近景

建筑的地面構(gòu)造中包含有200mm厚的水泥膨脹珍珠巖作為保溫層，架空樓面外貼50mm厚聚苯乙烯擠塑保溫板。除了下部體量的草坡外，夾層與上部體量的平屋面也采用400mm厚的植草層和50mm厚聚苯乙烯擠塑板（XPS）保溫層。所有這些材料和構(gòu)造為建筑的室內(nèi)空間提供了完備的高性能熱絕緣圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.4.4 可調(diào)控遮陽表皮

建筑上部的主體體量由雙層表皮圍護(hù)。在高性能熱絕緣門窗和外墻的外側(cè)，是由鋁合金百葉構(gòu)成的可調(diào)控遮陽表皮。統(tǒng)一模數(shù)的銀色鋁合金板為建筑罩上了一層單質(zhì)的立面，不同的翻啟模式又使其呈現(xiàn)出變化多樣的立面表情（圖10、11）。

雙層表皮完全脫開，在與門窗對(duì)應(yīng)的位置，外層的遮陽百葉分組設(shè)置自控系統(tǒng)，可根據(jù)采光、視野、遮陽、蓄熱的不同功能要求分區(qū)域進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)冬季最大限度利用太陽能、夏季遮擋太陽輻射，同時(shí)滿足室內(nèi)自然采光的最佳設(shè)計(jì)。雙層表皮之間720mm寬的夾層為檢修提供了空間。夾層的上下端部設(shè)封口百葉。夏季，封口百葉打開，空氣在兩者之間狹窄的空腔內(nèi)流動(dòng)，帶走多余熱量降低建筑表面溫度；冬季，百葉閉合，空腔相對(duì)封閉，猶如一層“棉衣”將建筑體量包裹起來，建筑表面的散熱得到有效的控制（圖12~15）。

2.4.5 自然通風(fēng)

智能生態(tài)科研樓的外窗可開啟面積為總面積的31.84%。在氣候宜人的季節(jié)，新鮮空氣從開啟的門窗進(jìn)入，利用熱壓通風(fēng)和風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)制形成自然通風(fēng)。

建筑的內(nèi)部空間由一個(gè)貫穿各層的中庭組織起來。這個(gè)中庭不僅是建筑的中心空間，也是自然通風(fēng)系統(tǒng)的核心。中庭采用上小下大的剖面型式，可以利用“文丘里管現(xiàn)象”②，增強(qiáng)中庭自然通風(fēng)的能力。中庭頂部設(shè)置有電動(dòng)可開啟天窗，利用太陽能將空氣加熱可以進(jìn)一步強(qiáng)化通風(fēng)。這種以中庭為核心的空間結(jié)構(gòu)可使建筑在春秋兩季實(shí)現(xiàn)大換氣量的自然通風(fēng)，保證室內(nèi)較為舒適的環(huán)境，縮短全年空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，大大節(jié)省能耗（圖16、17）。

為了實(shí)現(xiàn)均勻有效的自然通風(fēng)，科研樓在內(nèi)墻上設(shè)計(jì)了專門的通風(fēng)構(gòu)造。在主要的通風(fēng)方向上，內(nèi)墻上部開400mm高通風(fēng)口。沿走廊為橫向鋁合金百葉，內(nèi)側(cè)為可翻啟木板以調(diào)節(jié)通風(fēng)。過渡季節(jié)，建筑的外窗、內(nèi)墻通風(fēng)口、中庭頂部的天窗均可開啟，形成空氣流的有效貫通。內(nèi)墻的通風(fēng)構(gòu)造完善了建筑的自然通風(fēng)系統(tǒng)（圖18）。

主入口是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要開口，也是空氣進(jìn)入建筑物的重要通道?？蒲袠侵魅肟趦蓚?cè)的墻體逐漸內(nèi)收，形似漏斗的入口空間成為一個(gè)良好的捕風(fēng)口。前端大，增加了捕風(fēng)面積，后端縮小，增強(qiáng)了通風(fēng)風(fēng)壓。同時(shí)，由于上部體量及入口雨篷對(duì)陽光的遮擋，減弱了入口處太陽熱輻射，在入口區(qū)域形成了溫度梯度，這又進(jìn)一步增強(qiáng)了捕風(fēng)效果。被入口空間吸入的空氣，通過中庭的熱壓作用，氣流得到加速，大大提高了建筑的自然通風(fēng)效果（圖19）。

圖12 外遮陽表皮與墻身大樣

圖13 外遮陽表皮大樣

圖14 外遮陽表皮

圖15 外遮陽表皮與檢修通道

圖17 中庭仰視效果圖

在建筑設(shè)計(jì)的同時(shí)，上海建筑科學(xué)研究院采用PHOENICS軟件對(duì)科研樓室內(nèi)環(huán)境自然通風(fēng)的效果進(jìn)行模擬分析。分析結(jié)果表明科研樓的空間組織和洞口設(shè)置都能支持有效的自然通風(fēng)，室內(nèi)房間空氣暢通，局部沒有形成死角，自然通風(fēng)效果較好。從節(jié)能方面來說，夏天東南風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)時(shí)室內(nèi)通風(fēng)效果良好；冬天西北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)時(shí)，能有效的阻止冷風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。建筑布局及窗戶設(shè)置整體上有利于夏季通風(fēng)、冬季防風(fēng)的要求。同時(shí)，根據(jù)分析結(jié)果的建議，我們?cè)谌龑訓(xùn)|南角的迎風(fēng)方向上設(shè)置了專門的通風(fēng)口，以改善由于室內(nèi)風(fēng)場(chǎng)不均而造成的東南角房間風(fēng)速過大、西北部房間通風(fēng)不足的問題（圖20(a~h)）。

圖16 中庭與自然通風(fēng)

2.4.6 天然采光

智能生態(tài)科研樓外墻窗墻比和遮陽表皮的設(shè)計(jì)，在熱工性能與自然采光之間取得平衡。建筑各主要功能空間的室內(nèi)采光系數(shù)均滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50033的要求，充足的自然采光減少了白天室內(nèi)空間的照明能耗。

貫通建筑各層的中庭同時(shí)也是室內(nèi)天然采光的中心。自然光從中庭頂部的天窗直接照射到室內(nèi)，經(jīng)過傾斜墻壁的漫反射，整個(gè)中庭猶如一個(gè)明亮的光庭，大大提高了走廊和各使用空間的照度（圖21，22）。

中庭天窗頂部的白色結(jié)構(gòu)構(gòu)件，截面呈“S”形，射入天窗的太陽光，經(jīng)過兩次反射，柔和地灑向整個(gè)中庭。天窗的設(shè)計(jì)還考慮了對(duì)天然光的補(bǔ)足。陰雨天，天光入射量小、照度低，隱藏在天窗構(gòu)件上的節(jié)能光源可以作為補(bǔ)充。光線通過“S”形弧形面反射，營造出宛如自然光的照明效果（圖23(a~c)）。

位于建筑底層的展廳同樣應(yīng)用了天然采光。與中庭天窗相似，展廳天窗的設(shè)計(jì)也結(jié)合了建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，6組截面呈扁“U”形的構(gòu)件將展廳屋面劃分出5個(gè)條狀天窗。它們向東開啟，與水平方向成10.5°夾角。清晨，曙光射入展廳，在空間中形成光影，喚醒沉睡中的建筑。白天，陽光經(jīng)過斜向構(gòu)件的反射進(jìn)入室內(nèi)，柔和而均勻，在展廳內(nèi)形成良好的光環(huán)境。夜晚，建筑內(nèi)部的燈光從天窗溢出，與上部體量的百葉表皮一起，共同構(gòu)成夢(mèng)幻的空間效果（圖24(a~c)）。

2.4.7 生態(tài)綠化

普天生態(tài)工業(yè)園區(qū)一期工程項(xiàng)目，所有建筑屋面均設(shè)計(jì)有屋頂綠化，科研樓下部體量全部為草坡覆蓋，構(gòu)成完備的立體綠化體系。其中平屋面植草面積5 451.69m2，科研樓下部綠化斜坡面積2 610.25m2，地面綠化面積4 932.15m2，生態(tài)工業(yè)園區(qū)整體綠化率達(dá)到66.92%。在綠化物種的選擇上，優(yōu)先選用適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的鄉(xiāng)土植物。除了建筑占地之外，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的一期工程的室外地面的總面積為11 060.38m2，由綠地和鏤空面積大于40%的植草磚組成的室外透水地面面積6 522.04m2，透水地面面積比達(dá)到58.97%。

圖18 內(nèi)墻的通風(fēng)構(gòu)造

圖19 主入口的捕風(fēng)效應(yīng)

圖20 a 春夏季節(jié)三層平面風(fēng)速分布

圖20 b 秋冬季節(jié)三層平面風(fēng)速分布

圖20 c 春夏季節(jié)風(fēng)壓作用下中庭通風(fēng)風(fēng)速分布

圖20 d 秋冬季節(jié)風(fēng)壓作用下中庭通風(fēng)風(fēng)速分布

圖20 e 熱壓作用下中庭通風(fēng)風(fēng)速分布圖

圖20 f 修改前的三層平面

圖20 g 修改后三層平面

圖20 h 修改后春夏季節(jié)三層平面風(fēng)速分布圖

圖21 中庭的采光天窗（施工中）

圖22 天然采光

智能生態(tài)科研樓的屋面與斜坡面綠化，選用喜光、耐干燥、根系淺的草皮。大部分屋面的輕質(zhì)種植土厚度為400mm，與50mm厚XPS聚苯乙烯擠塑板結(jié)合，使得屋面與圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的熱絕緣性能。建筑下部的綠化草坡，傾斜角度從4.3°到48.5°不等。草坡各面每隔3~4m設(shè)分倉梁，防止屋面覆土傾滑或被雨水沖落。種植屋面的疏水板垂直于分倉梁布置，分倉梁上設(shè)過水孔，可順暢地將雨水或多余的灌溉水排入草坡四周的排水溝，經(jīng)匯集、沉淀與凈化處理，實(shí)現(xiàn)雨水的回收和再利用（圖25(a~b)）。

連續(xù)起伏的綠色草坡，不僅為科研樓下部體量?jī)?nèi)的空間提供了穩(wěn)定的熱環(huán)境，其自然舒展的不規(guī)則形態(tài)，將建筑與園區(qū)的自然環(huán)境融為一體。坐落在草坡之上的主體建筑，在鋁合金百葉的通體包裹之中，隨著環(huán)境氣候的變化，調(diào)節(jié)變換著豐富的表皮形象，宛如一塊與自然靈犀相通的靈石，表現(xiàn)出技術(shù)與自然和諧共融的獨(dú)特美感。

圖25a 下部體量的草坡設(shè)計(jì)，局部1

圖25 b 下部體量的草坡設(shè)計(jì)，局部2

圖23 a 中庭天窗采光

圖23b 中庭天窗遮陽

圖23 c 中庭天窗大樣

圖24 a 展廳天窗采光

圖24 b 展廳天窗遮陽

圖24 c 展廳天窗大樣

注釋

①根據(jù)上海建筑科學(xué)研究院出據(jù)的《科研樓建筑節(jié)能評(píng)估分析》報(bào)告（清華大學(xué)DeST能耗模擬分析軟件 ）：普通建筑采暖空調(diào)與照明一次能源消耗量為792670.3kWh，折合單位面積時(shí)一次能源消耗量為359.7kWh/m2。實(shí)際設(shè)計(jì)建筑采用上述限值時(shí)，其采暖空調(diào)與照明一次能源消耗量為318045.3kWh，折合單位面積一次能源消耗量為143.9kWh/m2。綜合節(jié)能率達(dá)到60%。

②“文丘里管現(xiàn)象”是一種流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，其原理基于流體的連續(xù)性原理，即流經(jīng)管道任一截面的流量為恒定。因此，流體在流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)流速加快。

[1]Varis Bokalders & Maria Block.Byggekologi: Kunskaper f?r ett B?llbart Byggande.Stockholm: F?rlag och distribution AB Svensk Byggtj?nst, 2004

[2]蘇玲,朱君.中國普天信息產(chǎn)業(yè)上海工業(yè)園智能生態(tài)辦公樓建筑設(shè)計(jì)[J].世界建筑,2007，(04)

[3]蘇玲.夏熱冬冷地區(qū)生態(tài)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略研究[D].南京：東南大學(xué)建筑學(xué)院，2008

[4]朱君.綠色形態(tài)－建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的空間策略研究[D].南京：東南大學(xué)建筑學(xué)院，2009

研究設(shè)計(jì)組成員

本項(xiàng)目的研究與設(shè)計(jì)由東南大學(xué)建筑學(xué)院、東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院、上海建筑科學(xué)研究院與瑞典皇家工學(xué)院產(chǎn)業(yè)生態(tài)系（Department of Industrial Ecology, Royal Institute of Technology, Sweden）聯(lián)合完成。

研究和設(shè)計(jì)人員包括：

東南大學(xué)

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：張彤、毛燁

建筑設(shè)計(jì)：張彤、毛燁、蘇玲、朱君

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：王劍飛

暖通設(shè)計(jì)：許東晟

給排水設(shè)計(jì)：趙元

電氣設(shè)計(jì)：羅振寧

智能設(shè)計(jì)：臧勝、張程

瑞典皇家工學(xué)院

技術(shù)咨詢：Ronald Wennersten

項(xiàng)目協(xié)調(diào)：何穎方

上海建筑科學(xué)研究院

項(xiàng)目總負(fù)責(zé)：韓繼紅

項(xiàng)目實(shí)施負(fù)責(zé)：安宇

建筑節(jié)能：范宏武

通風(fēng)和智能調(diào)控：鄧天福

自然采光模擬分析：李芳

文中所有照片由耿濤拍攝