三林基地社區(qū)服務(wù)中心綠色建筑技術(shù)應(yīng)用分析

■ 俞泓霞 Yu Hongxia 古小英 Gu Xiaoying張 超 Zhang Chao 趙為民 Zhao Weimin

0 引言

在政府大力倡導(dǎo)綠色建筑的形式下，保障性住房作為政府的主導(dǎo)項(xiàng)目，是推廣綠色建筑設(shè)計(jì)的最佳平臺(tái)。在新建的保障性住房中推廣應(yīng)用綠色建筑技術(shù)，不僅可加快建筑綠色化進(jìn)程，而且將有效緩解資源消耗的壓力，具有相當(dāng)?shù)膶?shí)踐和示范意義。目前，綠色建筑技術(shù)已在一些保障性住房中得到應(yīng)用，而對(duì)于保障性住房配套公建中綠色建筑技術(shù)的集成應(yīng)用，目前的研究和運(yùn)用還較少。

三林基地社區(qū)服務(wù)中心針對(duì)保障性住房配套公建的特點(diǎn)，在建設(shè)之初，采用了建筑自遮陽(yáng)、自然通風(fēng)、自然采光、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、雨水回收利用、立體綠化等多項(xiàng)綠色建筑技術(shù)(圖1)。充分體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)所倡導(dǎo)的“減量化、再利用、再循環(huán)”原則，是綠色建筑技術(shù)集成的智慧結(jié)晶，也是面向社會(huì)開(kāi)放的具綠色、生態(tài)、環(huán)保、科普教育和示范功能的公共服務(wù)場(chǎng)所。

因此，本文以三林基地社區(qū)服務(wù)中心為案例(圖2)，通過(guò)分析各項(xiàng)綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用方案及實(shí)施效果，為保障性住房社區(qū)服務(wù)中心中綠色建筑技術(shù)的運(yùn)用提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

圖1 三林基地社區(qū)服務(wù)中心效果圖

1 三林基地社區(qū)服務(wù)中心項(xiàng)目概況

三林基地社區(qū)服務(wù)中心位于三林基地東側(cè)，規(guī)劃范圍西臨菜場(chǎng)用地，南靠和炯路，北臨商業(yè)用地，東接公交首末站用地。三林基地社區(qū)服務(wù)中心總占地面積9 476.4m2，總建筑面積10 860m2，其中地上建筑面積9 342m2，地下建筑面積1 518m2。三林基地社區(qū)服務(wù)中心建成后主要用作社區(qū)街道辦事處、工商和稅務(wù)的辦公場(chǎng)所。

圖2 三林基地社區(qū)服務(wù)中心實(shí)景圖

三林基地社區(qū)服務(wù)中心分為三個(gè)區(qū)域：社區(qū)服務(wù)區(qū)、辦公區(qū)及停車(chē)區(qū)。用地南區(qū)布置開(kāi)放式廣場(chǎng)，用地中區(qū)布置社區(qū)服務(wù)綜合辦公大樓，北區(qū)布置集中停車(chē)區(qū)。

2 三林基地社區(qū)服務(wù)中心綠色建筑技術(shù)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

三林基地社區(qū)服務(wù)中心在建設(shè)之初，即將“綠色”理念融入設(shè)計(jì)方案之中，針對(duì)保障性住房配套公建的特點(diǎn)，三林基地社區(qū)服務(wù)中心綠色建筑技術(shù)集成如圖 3所示。

圖3 三林基地社區(qū)服務(wù)中心綠色建筑技術(shù)集成應(yīng)用示意圖

2.1 被動(dòng)式綠色建筑設(shè)計(jì)策略及效果評(píng)價(jià)

圖4 三林基地社區(qū)服務(wù)中心建筑自遮陽(yáng)原理圖

2.1.1 建筑自遮陽(yáng)

旨在打造經(jīng)濟(jì)性節(jié)能建筑的三林基地社區(qū)服務(wù)中心，自遮陽(yáng)技術(shù)在其中得以使用。一方面利用陽(yáng)臺(tái)阻擋夏季陽(yáng)光透過(guò)下層建筑外窗進(jìn)入室內(nèi)，另一方面建筑南向略有前傾，與垂直面有5°的夾角，因而當(dāng)夏季太陽(yáng)高度角較大時(shí)，下層建筑均處于上層建筑的陰影之中，即上層建筑構(gòu)件可對(duì)下層建筑起到遮陽(yáng)效果，而冬季太陽(yáng)高度角較小時(shí)，室內(nèi)仍可達(dá)到良好的采光效果。三林基地社區(qū)服務(wù)中心建筑自遮陽(yáng)原理如圖4所示。

通過(guò)日照模擬分析，夏至日建筑南立面典型外窗一天都處于全部遮擋的狀態(tài)，北立面典型外窗至11:00以后都處于全部遮擋的狀態(tài)，可有效阻擋陽(yáng)光射入室內(nèi)；冬至日南立面未出現(xiàn)被全部遮擋的狀態(tài)，室內(nèi)能夠獲取一定量的陽(yáng)光。

2.1.2 自然采光

2.1.2.1 中庭采光頂及天井自然采光

三林基地社區(qū)服務(wù)中心從建筑設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在建筑設(shè)計(jì)之初就關(guān)注自然光的運(yùn)用，結(jié)合建筑形體，在建筑內(nèi)區(qū)4層以下設(shè)置了中庭，內(nèi)區(qū)4層以上是與外部連通的天井，室外光線透過(guò)采光頂及外窗透明部分進(jìn)入建筑內(nèi)部，可有效改善室內(nèi)光環(huán)境。

根據(jù)自然采光效果分析，中庭采光頂及中庭上方天井可有效改善建筑內(nèi)區(qū)的自然采光效果，建筑天井的設(shè)計(jì)使社區(qū)服務(wù)中心四層主要功能區(qū)域采光系數(shù)不低于3%的建筑面積比例為79.65%。

2.1.2.2 “下沉式庭院”自然采光

三林基地社區(qū)服務(wù)中心在建筑的南面采用了“下沉式庭院”的設(shè)計(jì)方案，陽(yáng)臺(tái)的地坪和地下室的地坪等高，寬度為3.9m，“下沉式庭院”不僅可大大增強(qiáng)自然采光效果，而且可減少甚至避免地下空間的封閉感，并可為人們提供半室外的休憩活動(dòng)空間，豐富建筑空間環(huán)境的情趣。

通過(guò)“下沉式庭院”設(shè)計(jì)，地下室采光系數(shù)不低于0.5%的建筑面積比例為45.29%。

2.1.3 中庭及通風(fēng)豎井自然通風(fēng)

三林基地社區(qū)服務(wù)中心內(nèi)區(qū)中庭頂部的采光頂有一定可開(kāi)啟面積(圖5)，同時(shí)，樓梯間設(shè)置了與外界連通的通風(fēng)豎井，過(guò)渡季節(jié)可充分利用中庭頂部的排氣口及通風(fēng)豎井的“煙囪效應(yīng)”(圖6)，依靠室內(nèi)外的風(fēng)壓及熱壓差，把室內(nèi)熱空氣排向室外，形成有組織的自然通風(fēng)，在室外氣候適宜時(shí)通過(guò)自然通風(fēng)達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的目的。

圖5 中庭可開(kāi)啟采光頂

圖6 通風(fēng)豎井

室內(nèi)考慮熱壓和風(fēng)壓共同作用下進(jìn)行自然通風(fēng)模擬結(jié)果顯示，隨室外溫度降低，各樓層人流活動(dòng)區(qū)域室內(nèi)溫度成下降趨勢(shì)，當(dāng)室外溫度為22℃時(shí)，通過(guò)中庭自然通風(fēng)基本可以保證室內(nèi)人流活動(dòng)區(qū)域溫度在26℃以?xún)?nèi)，滿足熱舒適性要求。

2.1.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

三林基地社區(qū)服務(wù)中心外墻采用自保溫系統(tǒng)，主體部位為240mm奧伯復(fù)合型混凝土多孔保溫磚[1]，熱橋部位采用35mm無(wú)機(jī)保溫砂漿外保溫系統(tǒng)，外墻傳熱系數(shù)為0.81W/(m2·K)。三林基地社區(qū)服務(wù)中心屋面為種植屋面，并采用50mm泡沫玻璃保溫板，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.56 W/(m2·K)。三林基地社區(qū)服務(wù)中心的外窗采用塑鋼普通中空玻璃窗（5+12A+5），外窗傳熱系數(shù)為2.7 W/(m2·K)、遮陽(yáng)系數(shù)為0.83(圖7、8)。

圖7 三林基地社區(qū)服務(wù)中心外窗

圖8 三林基地社區(qū)服務(wù)中心外窗

圖9 三林基地社區(qū)服務(wù)中心地源熱泵空調(diào)機(jī)組及銘牌照片

圍護(hù)結(jié)構(gòu)權(quán)衡計(jì)算結(jié)果表明，在不考慮設(shè)備因素的條件下，三林基地社區(qū)服務(wù)中心全年建筑總能耗為102.12 kWh/(m2·K)，與基準(zhǔn)建筑相比，節(jié)能率為50.71%；窗框、窗玻璃表面、熱橋樓板、熱橋柱、墻角等部位內(nèi)表面最高溫度均高于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度，不會(huì)發(fā)生結(jié)露。

2.2 主動(dòng)式綠色建筑設(shè)計(jì)策略及效果評(píng)價(jià)

2.2.1 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

為了減少空調(diào)系統(tǒng)能耗，三林基地社區(qū)服務(wù)中心采用土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，服務(wù)區(qū)域?yàn)榈叵?層至2層。項(xiàng)目夏季總冷負(fù)荷為532.6kW，冬季總熱負(fù)荷為274 kW。冷熱源為地源熱泵機(jī)組（制冷量300.8kW，制熱量299.7）1臺(tái)和螺桿式冷水機(jī)組（制冷量300.5kW）1臺(tái)(圖9)。

地埋管位于三林基地社區(qū)服務(wù)中心綜合辦公大樓南側(cè)廣場(chǎng)區(qū)域，共設(shè)置了110口地源井，分28個(gè)支路、4個(gè)區(qū)域，豎直埋管均為單U 型，孔徑130mm，有效深度110m，埋管間距5m×4m，管材為Φ32PE管。

三林基地社區(qū)服務(wù)中心項(xiàng)目地下1層、1層、2層展示區(qū)域及大空間區(qū)域采用吊裝式空氣處理機(jī)，2層會(huì)議室末端采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管。

經(jīng)測(cè)試，三林基地社區(qū)服務(wù)中心地源熱泵空調(diào)機(jī)組夏季工況下的機(jī)組能效比為5.43，系統(tǒng)能效比4.21。與常規(guī)水冷冷水機(jī)組+燃煤鍋爐系統(tǒng)相比，全年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤28.7t，減少CO2排放71.0t，減少SO2排放0.6t，減少粉塵排放0.3t，節(jié)約費(fèi)用9.6萬(wàn)元。

2.2.2 雨水和河道水綜合利用

三林基地社區(qū)服務(wù)中心采用雨水回收和河道水利用技術(shù)，凈化后出水用于菜場(chǎng)的地面沖洗、社區(qū)事務(wù)服務(wù)中心的沖廁、公交車(chē)輛沖洗以及道路沖洗、綠化澆灌。針對(duì)三林基地社區(qū)服務(wù)中心部分的特點(diǎn)，選擇收集屋面雨水，并棄流初期雨水。雨水和河道水綜合處理流程如圖10所示：

圖10 三林基地社區(qū)服務(wù)中心雨水和河道水綜合處理流程

2.2.3 立體綠化

2.2.3.1 種植屋面

三林基地社區(qū)服務(wù)中心6層屋面及4層中庭屋面均為種植屋面(圖11)。三林基地社區(qū)服務(wù)中心周邊均為經(jīng)濟(jì)適用住房，建筑密度較大，在配套公建的屋頂上采用種植屋面不僅可改善住區(qū)生態(tài)環(huán)境、減緩“熱島效應(yīng)”，屋頂花園的設(shè)計(jì)也可為周邊經(jīng)適房住戶(hù)提供一個(gè)環(huán)境優(yōu)美的觀賞場(chǎng)所(圖12)。

2.2.3.2 垂直綠化

在三林基地社區(qū)服務(wù)中心的南北向都采用了垂直綠化，達(dá)到夏季遮陽(yáng)的效果，冬季植物自然掉落，不影響冬季陽(yáng)光輻射(圖13)。

圖11 六層種植屋面

圖12 四層種植屋面

2.3 綠色建筑技術(shù)成本效益分析

根據(jù)測(cè)算，三林基地社區(qū)服務(wù)中心各項(xiàng)綠色建筑技術(shù)的增量成本約為442.9萬(wàn)元，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益約37.59萬(wàn)元。其中，被動(dòng)式的綠色建筑技術(shù)增量成本有限，但均能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，在保障性住房社區(qū)服務(wù)中心中具有較大的推廣應(yīng)用的價(jià)值。

圖13 三林基地社區(qū)服務(wù)中心垂直綠化照片

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)三林基地社區(qū)服務(wù)中心綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)可知，綠色建筑技術(shù)在保障性住房社區(qū)服務(wù)中心中的運(yùn)用應(yīng)該本著“被動(dòng)優(yōu)先、主動(dòng)優(yōu)化”、“效益優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)合理”、“以人為本、綠色生態(tài)”的設(shè)計(jì)理念，即在成本控制的基礎(chǔ)上，選用適宜的綠色建筑技術(shù)，并以被動(dòng)式的綠色建筑技術(shù)為主，盡可能在有限的資金投入上達(dá)到最大程度節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水及保護(hù)環(huán)境的目的。

[1]王君若.上海地區(qū)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻保溫技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].上海建材. 2010,6:11-12.