綠色建筑技術(shù)在某金融建筑群塔項(xiàng)目的應(yīng)用

丁穎

上海竹園工程管理有限公司

0 工程概況

上海國際金融中心項(xiàng)目選址于中國上海浦東新區(qū)竹園公園商貿(mào)區(qū)，地塊周邊地界為竹林路以東、張家浜河以北、楊高南路以西、世紀(jì)大道以南范圍內(nèi)區(qū)域。規(guī)劃用地由上海證券交易所、中國金融期貨交易所股份有限公司、中國證券登記結(jié)算有限責(zé)任公司三塊相鄰用地（A-1、A-2、A-3）組成，項(xiàng)目占地總面積約55290 m2，總建筑面積513123 m2，擬建為由三幢金融辦公樓、公共能源中心及對公眾開放的金融劇院、證券博物館、投資者教育中心等共同組成的超高層建筑群塔綜合體，如圖1 所示。本著“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建造、統(tǒng)一管理”的原則，三家業(yè)主單位共同委托上海竹園工程管理有限公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目的建設(shè)與管理[1]。

本項(xiàng)目作為上海市重大工程，積極響應(yīng)國家和上海市政府可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、推動建筑節(jié)能減排、加快推動綠色建筑快速發(fā)展的號召，建設(shè)高端的集功能性、標(biāo)志性、整體性于一體的金融辦公建筑，作為科技與人文、金融與發(fā)展的集中體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)“以人為本、綠色環(huán)保、智能高效”的最佳實(shí)踐，打造成為資源集約和能源節(jié)約的綠色建筑示范項(xiàng)目。

圖1 上海國際金融中心效果圖

1 綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)

在綜合考慮三家業(yè)主的功能需求基礎(chǔ)上，公司針對超高層金融建筑群塔的設(shè)計(jì)，施工和運(yùn)營的特點(diǎn)，圍繞《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》[2]中“節(jié)地與室外環(huán)境Land、節(jié)能與能源利用Energy、節(jié)水與水資源利用Water、節(jié)材與材料資源利用Material、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量Indoor、運(yùn)營管理Operation”，確定了總體的綠色建筑技術(shù)方案。通過專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，提出了“能源利用高效化、室內(nèi)環(huán)境最優(yōu)化、資源回收多元化、運(yùn)營管理智能化”的綜合解決方案，并做到綠色施工全過程控制。

2 場地環(huán)境綜合評估

在用地規(guī)劃和方案設(shè)計(jì)階段，委托顧問公司進(jìn)行了詳細(xì)的環(huán)境評估，重點(diǎn)研究周邊的室外風(fēng)環(huán)境、噪聲環(huán)境，以及日照分析、土地集約利用等。

2.1 室外風(fēng)環(huán)境

項(xiàng)目位于陸家嘴金融城毗鄰世紀(jì)公園，一側(cè)是世紀(jì)大道建筑高聳的密集辦公區(qū)，另一側(cè)是廣場、公園、藝術(shù)中心等開闊的文化休閑區(qū)，是比較特殊的人行風(fēng)環(huán)境位置。為此，委托加拿大Rowan Williams Davies&Irwin Inc.在建筑群塔模型上進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，并開展行人風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)研究，以評估工程周邊的風(fēng)舒適性和安全性，如圖2 所示。

通過模擬優(yōu)化，在塔樓入口處設(shè)置6 處凹形的入口，結(jié)合景觀設(shè)計(jì)長青喬木和遮風(fēng)屏體，有效減緩建筑塔群和空中廊橋下洗風(fēng)帶來的加速氣流，成功的將冬季和夏季人行區(qū)域的風(fēng)速控制在19 km/h 的舒適級范圍。

圖2 風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

2.2 噪聲環(huán)境

金融劇院、證券博物館作為建筑群塔的一部分，對于噪聲環(huán)境要求高，尤其是減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時產(chǎn)生的連續(xù)性噪聲。劇院的觀眾廳，舞臺和樂池的環(huán)境噪音控制標(biāo)準(zhǔn)為NR-25，在聲學(xué)顧問的指導(dǎo)下，空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了消聲設(shè)計(jì)。觀眾廳采用置換通風(fēng)系統(tǒng)，空調(diào)箱將處理后的空氣通過風(fēng)管送入座椅下的靜壓箱內(nèi)，每個座椅下均設(shè)有一個送風(fēng)口?；仫L(fēng)口設(shè)在側(cè)墻上或吊頂上，通過回風(fēng)管集中接到空調(diào)機(jī)房。舞臺區(qū)域采用定風(fēng)量全空氣空調(diào)系統(tǒng)，送風(fēng)管設(shè)于側(cè)臺，采用側(cè)送及下送風(fēng)的方式，風(fēng)管支管上設(shè)置電動閥，根據(jù)需要調(diào)節(jié)送風(fēng)口。選用低噪音、高效率的各類設(shè)備，風(fēng)機(jī)、空調(diào)箱等設(shè)備使用高效率電動機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)位置點(diǎn)接近于最高效率點(diǎn)，減小機(jī)組所產(chǎn)生的噪音。根據(jù)噪音頻率，送風(fēng)主管、回風(fēng)主管均采用酚醛復(fù)合風(fēng)管，并設(shè)置消聲靜壓箱（箱外貼阻尼隔聲氈）、復(fù)合式消聲器、消聲彎頭?？照{(diào)機(jī)組上增加變頻器。

3 能源利用與降低能耗

3.1 集中布置冷熱源系統(tǒng)

整個基地設(shè)一個集中能源中心，包含二個獨(dú)立的冷凍站[3]。1 號冷凍站以數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行需求為主，其負(fù)荷特性為全年需要供冷，采用一套水冷型集中供冷系統(tǒng)同時為四個區(qū)域數(shù)據(jù)中心服務(wù)，同時，四個區(qū)域各設(shè)有一組獨(dú)立的風(fēng)冷冷水機(jī)組作為第二套供冷系統(tǒng)。水冷供冷系統(tǒng)和風(fēng)冷供冷系統(tǒng)均按數(shù)據(jù)中心100%負(fù)荷進(jìn)行配置。2 號冷凍站以三幢塔樓辦公需求為主，其負(fù)荷特性為白天系統(tǒng)運(yùn)行，夜間系統(tǒng)停止運(yùn)行，設(shè)有10 臺制冷量為3700 kW 的離心式冷水機(jī)組（COP6.6），其中4 臺為雙工況離心式制冷機(jī)組，夜間進(jìn)行制冰，日間進(jìn)行正常供冷。采用外融冰方式，利用蓄冰槽蓄冰，冷水供回水溫度為5.5～13.5 ℃，設(shè)計(jì)為蓄冰裝置優(yōu)先運(yùn)行，以充分發(fā)揮冰蓄冷節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)勢。

設(shè)置一個中央供熱站為整個基地供應(yīng)空調(diào)、采暖熱水。中央供熱站總?cè)萘繛?8,200 kW，采用6 臺制熱量為2800 kW 的燃?xì)庹婵諢崴仩t（效率90%）制備熱水，其中一臺為燃?xì)?燃油鍋爐，當(dāng)為數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)服務(wù)的儲油罐中儲存的柴油需要更換時，該鍋爐使用柴油作為燃料。在為數(shù)據(jù)中心服務(wù)的1 號冷凍站設(shè)有雙冷凝器熱回收式冷凍機(jī)，以回收數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的熱量，為地下室提供空調(diào)熱水，并為廚房熱水提供預(yù)熱。

3.2 變風(fēng)量地板送風(fēng)系統(tǒng)

地板送風(fēng)系統(tǒng)是利用結(jié)構(gòu)樓板與架空地板之間的空間做為靜壓箱，把經(jīng)處理的空氣送入，通過地板風(fēng)口在傳送到室內(nèi)空調(diào)使用區(qū)域內(nèi)，與室內(nèi)空氣發(fā)生熱交換后，由吊頂上的回風(fēng)口回至空調(diào)箱內(nèi)，如圖3 所示。辦公室樓層全部采用地板下送風(fēng)系統(tǒng)，由設(shè)置在每層空調(diào)機(jī)房內(nèi)的立式空調(diào)箱，將處理到18 ℃的空氣，通過高速風(fēng)道送入450 mm 高的架空地板靜壓箱內(nèi)，最后由內(nèi)區(qū)散流器和外區(qū)百葉風(fēng)口送入室內(nèi)，高速風(fēng)道每隔一跨設(shè)有一個區(qū)域變風(fēng)量控制閥。

圖3 地板送風(fēng)系統(tǒng)原理圖

這種送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：能節(jié)約大量空間、節(jié)省能源、特別在冬季，能產(chǎn)生極佳的供熱性能，供熱均勻?？諝庀鄬鹘y(tǒng)頂送風(fēng)系統(tǒng)更清新、更流暢。劣勢在于：噪音過大，后期通過多次試驗(yàn)定制開發(fā)專用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)成功將噪音降低至50 dB(A)以下。地板靜壓箱漏風(fēng)量難以控制，研究提出了酚醛復(fù)合風(fēng)管單片拼裝式加工工藝，并研發(fā)了大型漏風(fēng)量儀，創(chuàng)新形成一套大型密閉空間的漏點(diǎn)檢測技術(shù)和封堵技術(shù)[4]。

3.3 幕墻節(jié)能技術(shù)

項(xiàng)目采用高性能幕墻系統(tǒng)，結(jié)合了先進(jìn)的幕墻材料和智能表皮設(shè)計(jì)概念，該系統(tǒng)對可以充分利用太陽能和自然通風(fēng)，以達(dá)到健康舒適的室內(nèi)環(huán)境，同時節(jié)省了能耗，如圖4 所示。通過建筑外窗所得的熱量中是造成室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷的主要組成部分，為降低太陽輻射對建筑能耗的影響，經(jīng)過建筑師與各專業(yè)工程師綜合研究，最終采用的遮陽措施為：①垂直V 形立框減少熱輻射。②固定的金屬鰭板進(jìn)行垂直遮陽。③主要立面使用電動遮陽簾。④在保證景觀的同時利用塔樓之間的位置關(guān)系來遮陽。

圖4 中庭幕墻系統(tǒng)效果圖

3.4 屋頂綠化

本項(xiàng)目結(jié)合塔樓和空中廊橋設(shè)置了開放式屋頂花園，綠化面積達(dá)到2272 m2，采用不銹鋼擋墻種植池與木地板相結(jié)合的方式，密植小喬木、灌木和地被植物，受高樓風(fēng)影響的區(qū)域設(shè)置玻璃遮風(fēng)屏。屋頂綠化能夠有效降低熱島效應(yīng)，改善建筑熱工環(huán)境，減少建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)到室外的傳熱量，從而降低能耗。

3.5 智能調(diào)光系統(tǒng)

智能調(diào)光系統(tǒng)集強(qiáng)、弱電為一體，對燈光進(jìn)行智能化控制，使燈光與各種設(shè)備集成、聯(lián)動成為可能。在工作時，照明系統(tǒng)根據(jù)戶外日光的強(qiáng)度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，中午休息時根據(jù)設(shè)定“場景”調(diào)暗照明光線。智能調(diào)光節(jié)約用電減少了能耗，經(jīng)比較后選用可控硅對照明系統(tǒng)調(diào)光，與傳統(tǒng)的變阻型調(diào)光器通過電阻性負(fù)載將對于多余電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿煌?，可以?jié)約高達(dá)98%的未用電能。

3.6 電梯目的樓層控制系統(tǒng)

電梯目的樓層控制系統(tǒng)是基于電梯智能群控系統(tǒng)上發(fā)展起來的，該系統(tǒng)在電梯運(yùn)行到達(dá)前就按照每個乘客所要到達(dá)的樓層進(jìn)行合并、分類、分析等智能計(jì)算，并根據(jù)電梯的滿載能力來進(jìn)行預(yù)分配，乘客只需要在告知的電梯門口等待電梯即可，從而使候梯廳內(nèi)非常有序，也提高了人流動線清晰度。此系統(tǒng)對乘坐人員做到事先的預(yù)分配，使轎廂內(nèi)乘客分配更加合適、空間足夠、到達(dá)目的地的時間也會更短，而且不會擁擠。目的樓層控制系統(tǒng)可以連續(xù)地監(jiān)控乘客的需求，減少了電梯運(yùn)行的次數(shù)，在任何特定的時間內(nèi)實(shí)施最有效的調(diào)度方式，提高電梯運(yùn)行效率達(dá)20%以上，從而也電梯的運(yùn)行更加高效節(jié)能。

4 資源可再生利用

4.1 雨水、中水回收利用

本項(xiàng)目采用雨水、中水互補(bǔ)的回收利用方式。中水收集處理系統(tǒng)收集淋浴用水、生活盥洗用水的廢水作為水源，經(jīng)過200 m3的原水儲水池及中水處理站，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后供衛(wèi)生間沖廁，室外綠化澆灌及地下室車庫地面沖洗使用。雨水收集處理系統(tǒng)收集塔樓屋面的雨水，經(jīng)過B5 層雨水收集處理站送達(dá)容積為150 m3的雨水儲水池，雨水集蓄效率為55%，供室外景觀水池補(bǔ)水和室外綠化噴灌。當(dāng)雨水有富裕可供至中水系統(tǒng)，作為中水系統(tǒng)水源不足時的補(bǔ)充水源。

4.2 中央垃圾處理系統(tǒng)

中央垃圾處理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：垃圾始終處于封閉狀態(tài)，無垃圾暴露，隔絕異味。將分揀出的有機(jī)垃圾投入生化機(jī)，再生資源回收再利用。改善垃圾房內(nèi)外環(huán)境衛(wèi)生，減少收集垃圾人員樓內(nèi)亂走現(xiàn)象。本項(xiàng)目中央垃圾處理系統(tǒng)分三種：①碎紙回收系統(tǒng)→統(tǒng)一回收包裹→運(yùn)送造紙廠。②中央吸塵系統(tǒng)→與房間接口相連→通過埋設(shè)于墻內(nèi)的集塵管道，送到遠(yuǎn)離辦公空間的吸塵主機(jī)中→垃圾處理清運(yùn)。③廚余垃圾回收系統(tǒng)→統(tǒng)一回收→油水分離后脫水烘干→油水分別用于化工廠生產(chǎn)肥皂和樓內(nèi)中水處理→烘干垃圾壓縮打包→運(yùn)送農(nóng)場當(dāng)做肥料或者飼料。

5 室內(nèi)環(huán)境

5.1 地下室采光

本項(xiàng)目地下室設(shè)有800 座金融劇院，對于地下空間采光要求高。設(shè)計(jì)時利用Autodesk Ecotect Analysis 2010 軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，采取下沉式庭院、采光天窗、臺階式電梯口等多種方式，使地下一層、二層采光系數(shù)達(dá)到1.1%以上，如圖5 所示。充分利用自然采光，可以有效改善地下空間的采光效果，同時也節(jié)約了照明電能。

圖5 地下一層光環(huán)境分析模型

5.2 室內(nèi)空氣環(huán)境

本項(xiàng)目作為高端金融辦公場所，對于室內(nèi)空氣新風(fēng)量和空氣潔凈度要求非常高，室內(nèi)空氣環(huán)境要求達(dá)到國內(nèi)最高水平及國際一流標(biāo)準(zhǔn)。新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用辦公室人員新風(fēng)量為40 m3/(h·p)，超出中國國家規(guī)定新風(fēng)量約33.3%，超出美國LEED 規(guī)定新風(fēng)量約11.1%。同時，用戶對于開窗的要求，在幕墻上設(shè)置電動開窗器，可以及時補(bǔ)充新鮮空氣。為降低室外新風(fēng)對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響，確保室內(nèi)空氣品質(zhì)達(dá)到優(yōu)，原新風(fēng)空調(diào)箱內(nèi)空氣過濾裝置改為二級過濾，過濾效率達(dá)到92%，并加裝駐電極過濾器，確保室內(nèi)空氣達(dá)到優(yōu)良級。

6 運(yùn)營管理

為保障建筑群塔的節(jié)能高效運(yùn)營，項(xiàng)目配置完善的能源分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時能耗監(jiān)測系統(tǒng)[5]。在弱電系統(tǒng)中配置建筑設(shè)備自動管理系統(tǒng)（樓宇自控系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測和自動化控制功能。監(jiān)控內(nèi)容包括空調(diào)冷熱源，送排風(fēng)系統(tǒng)和樓層風(fēng)機(jī)及末端設(shè)備、供配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、公共照明、建筑立面照明和園區(qū)景觀照明等所有機(jī)電設(shè)備和設(shè)施。該系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，在首層，網(wǎng)絡(luò)采用基于TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)絡(luò)形式和WEB瀏覽器方式的最新技術(shù)，使系統(tǒng)具有更良好的開放性和互操作性，有助于提升建筑物的運(yùn)行能效。

7 結(jié)語

本項(xiàng)目以綠色三星和LEED 金獎為總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，現(xiàn)已通過綠色三星設(shè)計(jì)標(biāo)識的評價，同時獲得LEED 金獎設(shè)計(jì)預(yù)認(rèn)證。項(xiàng)目通過對總體規(guī)劃和建筑單體設(shè)計(jì)，針對傳統(tǒng)金融辦公建筑高耗能、高耗水的特點(diǎn)，充分利用有限空間及資源，運(yùn)用集中布置冷熱源系統(tǒng)、冰蓄冷、余熱回收、地板送風(fēng)、中央垃圾處理等可向全社會推廣的對社會資源節(jié)約與高效利用有積極作用的技術(shù)手段，降低能耗、節(jié)約能源，減少溫室氣體排放，平衡和保護(hù)周邊生態(tài)系統(tǒng)。同時，在成本可控范圍內(nèi)對于綠色建筑新技術(shù)、新材料的應(yīng)用做出一定的探索，保證金融從業(yè)人員的身心健康和辦公舒適性。