上海地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計要點——以中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園項目為例

張磊，郭見卓 （中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100120）

1 建筑節(jié)能的應(yīng)用需求

1.1 建筑節(jié)能設(shè)計的時代背景

我國目前全球城鎮(zhèn)化進程加快、經(jīng)濟快速增長,但是人口急驟增加、資源萎縮、環(huán)境惡化,在建筑物的建造和使用過程中不僅消耗大量的能源與資源,而且破壞了環(huán)境,因此建筑行業(yè)在加快城市化進程、改善城鄉(xiāng)居民生產(chǎn)生活環(huán)境等方面起著十分重要的作用,解決好建筑行業(yè)的節(jié)能問題,是建設(shè)節(jié)約型社會的重要組成部分。

1.2 上海地區(qū)節(jié)能設(shè)計的需求

上海是中國經(jīng)濟的排頭兵，是現(xiàn)代國際大都市之一，同時也是一個能源緊缺、資源匱乏的城市。其中建筑能耗占全市總能耗約18%，成為上海市能源消耗的大戶。由于上海市是我國經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)，也應(yīng)該為我國節(jié)能減排工作起到帶頭示范作用，因此上海市對于公共建筑節(jié)能實施比全國其它地區(qū)更高、更適合上海地區(qū)特點的要求，執(zhí)行《上海市工程建設(shè)規(guī)范公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。

2 建筑節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用——中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園建筑節(jié)能設(shè)計

2.1 項目概況

中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園項目地塊位于上海紫竹科學(xué)園區(qū)，地塊大體呈東西長、南北寬的不規(guī)則形狀，東西最長約560m，南北最寬約380m。地塊具體位于紫日路以東、紫星路以北、紫月路以西、紫海路以南?？傆玫孛娣e123215m2，總建設(shè)面積209380m2。建筑物總占地面積26393m2，建筑密度21.4%，容積率1.41。

中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園分為二期建設(shè)，其中一期工程位于場地西南側(cè)，為系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)平臺，包括合資公司樓、配套服務(wù)樓。二期工程位于場地東側(cè)，包括子系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)平臺，含多個航電子系統(tǒng)研發(fā)測試樓；航空微電子研發(fā)平臺，含多個航空微電子研發(fā)設(shè)計樓；民用電子產(chǎn)業(yè)平臺,含多個民用電子研發(fā)設(shè)計樓以及產(chǎn)業(yè)配套服務(wù)等。

圖1 總平面圖

圖2 鳥瞰圖

圖3 單體效果圖

圖4 種植屋面效果圖

園區(qū)由內(nèi)部車行道和景觀隔離帶將地塊分成系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)、子系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)、航空微電子研發(fā)、民用電子產(chǎn)業(yè)四個組團。各組團分區(qū)明確，功能合理，并使園區(qū)內(nèi)景觀豐富，疏密有致，動靜分離，節(jié)約能源。

本次項目主要建設(shè)內(nèi)容為一期合資公司樓、配套服務(wù)樓，總建設(shè)面積43398m2。

2.2 總平面布置及節(jié)能設(shè)計

上海地區(qū)屬氣候溫暖濕潤、四季分明，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。年平均氣溫為15.5℃，常年以東南風(fēng)為主，常年無霜期230d；雨水充沛，年平均降水量1089mm，年雨日約133d，年平均日照1994.6h。

建筑節(jié)能設(shè)計就是從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將建筑設(shè)計與建筑微氣候、建筑技術(shù)和能源的有效利用相結(jié)合的一種建筑設(shè)計方法，也就是說在冬季最大限度的利用自然能來采暖，多獲得熱量和減少熱損失；夏季最大限度的減少得熱和利用自然能來降溫冷卻。

本方案根據(jù)方案總平面布置圖及工藝、建筑等各專業(yè)的設(shè)計條件，結(jié)合紫竹科學(xué)園區(qū)要求，考慮了地形、防火、衛(wèi)生及周圍環(huán)境等要求，同時充分考慮了夏季有利的主導(dǎo)風(fēng)向（通風(fēng)致涼）和避免冬季不利的主導(dǎo)風(fēng)向（避風(fēng)保暖），綜合考慮采光、通風(fēng)、保溫和防曬等因素，合理安排群體布局和建筑朝向。本項目用地常年以東南風(fēng)為主，在進行園區(qū)布局時，我們將小體量的低層、獨立式建筑放在南面，大體量的建筑放在北面，可以最大限度的滿足夏季自然通風(fēng)的需要。

2.3 建筑物特征

本建設(shè)項目不僅要提供一個高效便捷的研發(fā)平臺、明亮舒適的測試實驗空間，還需將整個建筑群體納入紫竹園區(qū)大環(huán)境之中，使之成為有機整體，并在建筑形體上體現(xiàn)其自身特殊的性格。

在建筑單體設(shè)計前，必須進行建筑群體的協(xié)調(diào)設(shè)計，通過統(tǒng)一的建筑語言、符號、秩序表達(dá)一致的建筑形象，具體通過以下三點協(xié)調(diào)設(shè)計。

①總體規(guī)劃布局協(xié)調(diào)：中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園由內(nèi)部車行道和景觀隔離帶將地塊分成系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)、子系統(tǒng)級航電產(chǎn)業(yè)、航空微電子研發(fā)、民用電子產(chǎn)業(yè)四個組團。每組建筑物組團因電子產(chǎn)業(yè)自身屬性特點，需要表現(xiàn)出同中求異的建筑形象。本次規(guī)劃設(shè)計突破常規(guī)的孤立的單體設(shè)計，打破傳統(tǒng)的條塊分隔，結(jié)合用地現(xiàn)狀，因地制宜，在充分滿足工藝研發(fā)測試需求的前提下，通過幾個區(qū)位要素將不同性質(zhì)的建筑有機的整合，形成整體性的統(tǒng)一對外建筑形象。使每個區(qū)域建筑布局追求渾然一體，創(chuàng)造新時代高科技電子研發(fā)企業(yè)的嶄新形象，傳達(dá)中航工業(yè)企業(yè)文化精神。

②建筑風(fēng)格協(xié)調(diào)：建筑造型力求方整，簡單實用，通過規(guī)劃，組合為一組群體建筑，模糊單體個性，統(tǒng)一的建筑立面、造型手法，一致的建筑外裝修材料、色彩，從而形成整體的對外建筑形象。

建筑立面設(shè)計從建筑自身特點出發(fā)，遵循基地總體規(guī)劃對建筑形態(tài)總的要求，以簡潔大方為主要設(shè)計特色，以鋁合金金屬幕墻、石材幕墻構(gòu)成造型主體，總體造型明快流暢，與基地總體環(huán)境相吻合，建筑造型簡潔、大氣，在對建筑物的造型、風(fēng)格進行控制的同時，也對立面中的細(xì)部節(jié)點也進行了重點處理，使建筑物既有簡潔、明快的總體形象，又經(jīng)得起細(xì)細(xì)品味，用精美的材料和精致的細(xì)部充分表達(dá)建筑的文化含量。

③建筑色彩協(xié)調(diào)：基地內(nèi)所有建筑物色彩統(tǒng)一設(shè)計為灰色主調(diào)，灰色為混合色，富于變化，象征著包容、多樣性和復(fù)雜性。

本次設(shè)計的“建筑灰”統(tǒng)一而不失變化，一致而不顯呆板?；疑牟Ａ粔Α⒒疑慕饘贅?gòu)件、灰色的鋁板幕墻。每一種材料因自身材質(zhì)不同，而塑造出不同的立面效果，主色調(diào)莊重嚴(yán)謹(jǐn)而不失活潑元素。

2.4 建筑單體節(jié)能設(shè)計要點

101#合資公司樓為新建高層工業(yè)科研建筑，總建筑面積43465m2，其中地上建筑面積36553m2，地下建筑面積6912m2（與102#連通），建筑基底面積4511m2。該建筑平面呈五邊型，東西長81m，南北寬81m（最大邊長），建筑高度38.4m，建筑層數(shù)為8層，首層、二層層高為5.4m，三至八層層高為4.5m，結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。一層主要由集成裝配、測試等工藝用房和對外接待等配套服務(wù)組成；二層主要由集成裝配、測試、試驗等工藝用房和培訓(xùn)用房組成，三至八層均為研發(fā)、辦公及實驗室。平面設(shè)計的原則是靈活使用、流線短捷、滿足功能、節(jié)約能耗，也為未來的改造提供良好的條件。

102#配套服務(wù)樓為新建高層民用建筑，總建筑面積12373m2，地上建筑面積10089m2，地下建筑面積2284m2（與101#連通），建筑基底面積1226m2。建筑東西長27m，南北寬45m。建筑高度38.4m，建筑層數(shù)為8層，首層、二層層高為5.4m，三至八層層高為4.5m，結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。一層主要由接待、展示、招商及廚房等用房組成；二層主要由餐廳、活動中心等用房組成；三至八層為辦公、會議等用房。

2.5 節(jié)能設(shè)計手法

2.5.1 合理控制建筑體形系數(shù)

體形系數(shù)就是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和所包圍的體積之比值。也就是說，單位建筑空間的外表面積越大，體形系數(shù)越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考慮節(jié)能設(shè)計時，建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整。本項目101#合資公司樓體形系數(shù)為0.10，102#配套服務(wù)樓體形系數(shù)為0.15，平面外形比較規(guī)整。

2.5.2 合理控制窗墻比

窗墻比就是建筑外窗面積與外圍護墻體總面積之比值。由于外圍護墻體的熱工性能比玻璃窗或玻璃幕墻要好，盡管外窗面積比外墻面積小，但通過外窗得失熱量卻占外圍護結(jié)構(gòu)得失熱量的40%左右，因此需要根據(jù)上海地區(qū)氣候特征合理控制窗墻比。在上海地區(qū)，建筑的窗墻比可以較大，夏季利用較大的南向窗戶進行自然通風(fēng)，冬季則可以獲得較多的太陽輻射熱。本項目101#合資公司樓的窗墻比為：外圍東向0.50、外圍西向0.52、外圍南向0.51、外圍北向0.52、外圍東南向0.41、內(nèi)院南向0.57、內(nèi)院東向0.38、內(nèi)院西向0.40、內(nèi)院北向0.42、內(nèi)院西南向0.47。102#配套服務(wù)樓的窗墻比為：南向0.44、北向0.45、東向0.47、西向0.31。

2.5.3 外墻的隔熱保溫與遮陽

目前，我國正提倡新型復(fù)合墻體自保溫系統(tǒng)和外隔熱保溫技術(shù)，外保溫的優(yōu)點：建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護和熱（冷）橋的產(chǎn)生。本項目外墻采用3mm厚氟碳噴涂單層鋁板，背襯1mm鍍鋅鋼板+60mm玻璃棉板保溫，墻面內(nèi)側(cè)封FC板，傳熱系數(shù)K=0.79w/（m·k）。屬于外保溫系統(tǒng)，玻璃棉板具有良好的保溫性和憎水性，方便施工，適用于設(shè)計各種復(fù)雜外墻體保溫。

2.5.4 玻璃門窗的隔熱保溫與遮陽

外窗玻璃門窗是阻擋夏季太陽輻射熱進入室內(nèi)和冬季室內(nèi)熱量散失的最薄弱環(huán)節(jié)，其能耗是同面積墻體的4倍、屋頂?shù)?倍，對建筑能耗影響較大。除控制窗墻比外，需增加玻璃門窗的熱工性能，本項目選擇采用熱工性能較好的6mm較低透光Low-E+12空氣+6mm透明玻璃，隔熱金屬型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2·K)]，框面積≤20%，同時加強窗墻間、框扇間的接縫氣密性設(shè)計。

2.5.5 屋面保溫隔熱與遮陽

在上海的夏季，屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達(dá)到60℃～80℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會提高2℃～4℃。在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內(nèi)的空調(diào)熱負(fù)荷。本項目屋面采用了種植屋面節(jié)能措施，種植屋面是一種生態(tài)節(jié)能型屋面，不僅能夠提高屋面的隔熱保溫性能，還能增加城市綠地面積，改善城市氣候環(huán)境。實驗數(shù)據(jù)表明，種植屋面使屋頂外表面最高溫度下降2.0℃，具有良好的隔熱保溫性能。

2.5.6 自然通風(fēng)

風(fēng)壓與熱壓是實現(xiàn)自然通風(fēng)的兩種手段，二者互為互補、密不可分。風(fēng)壓通風(fēng)是利用建筑的迎風(fēng)面與具有良好外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，選擇有利通風(fēng)的建筑朝向、控制建筑進深、“引導(dǎo)”自然通風(fēng)等，可實現(xiàn)良好的風(fēng)壓通風(fēng)效果。

3 結(jié) 語

建筑節(jié)能研究是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題。在我國現(xiàn)階段，主要提倡運用與經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)的簡單節(jié)能技術(shù)為主。中航民用航空電子產(chǎn)業(yè)園項目正是從建筑設(shè)計入手，結(jié)合總平面布局，綜合分析地區(qū)氣候特征，充分利用有利的氣候條件和防御不利的氣候因素影響，運用了若干成熟的建筑節(jié)能技術(shù)，達(dá)到全面打造節(jié)能型科研辦公建筑、工業(yè)建筑的目的。

[1]DGJ08-107-2012,公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].2012.

[2]徐強,邱喜蘭.上海公共建筑節(jié)能監(jiān)管：提升節(jié)能成效培育節(jié)能市場[J].城市住宅,2009（4）.