深圳建科大樓 | 有生命的建筑，會(huì)“呼吸”的大樓

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▲總體鳥瞰（攝于2019年）

題記

設(shè)計(jì)是可感知與傳播的慈悲，它的背后是愛(ài)。

———葉青

深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司董事長(zhǎng)

在綠色建筑大量普及的今天，大量的高成本、拼貼技術(shù)的綠色建筑不斷涌現(xiàn)，深圳建科大樓作為中國(guó)南方夏熱冬暖（特別是濕熱）氣候區(qū)的典型綠色建筑代表，從2009年竣工到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去10年了，深圳建科院（IBR）團(tuán)隊(duì)在共享設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)下，通過(guò)建科大樓項(xiàng)目的實(shí)踐，努力倡導(dǎo)"本土、低耗、精細(xì)化"的平民綠色理念，探索有中國(guó)特色的綠色建筑之路。

在已獲得國(guó)家國(guó)家綠色建筑評(píng)價(jià)三星級(jí)標(biāo)識(shí)（設(shè)計(jì)+運(yùn)營(yíng)）和美國(guó)LEED金級(jí)認(rèn)證的基礎(chǔ)上，建科大樓于2019年10月在法國(guó)巴黎召開的第八屆國(guó)際日光研討大會(huì)上，榮獲Active House運(yùn)營(yíng)獎(jiǎng)，這也是中國(guó)首個(gè)獲得該項(xiàng)認(rèn)證的項(xiàng)目。

2020年，深圳建科大樓刊登國(guó)家一級(jí)學(xué)術(shù)期刊《建筑學(xué)報(bào)》第618期。

▲《建筑學(xué)報(bào)》刊登

項(xiàng)目概況

深圳市建科大樓位于深圳市福田區(qū)，定位為本土、低耗、可推廣的綠色辦公大樓。工程總投資為7055萬(wàn)元，用地面積3000m2，容積率為4，覆蓋率為38.5%，總建筑面積18170m2，建筑高度57.9m。建筑主體層數(shù)為地上12層，建筑面積13886.19m2，地下2層，建筑面積約4283.m2。

經(jīng)初步測(cè)算分析，整座大樓每年可減少運(yùn)行費(fèi)用約150萬(wàn)元，其中相對(duì)常規(guī)建筑節(jié)約電費(fèi)145萬(wàn)元，節(jié)約水費(fèi)5.4萬(wàn)元，節(jié)約標(biāo)煤610噸，每年減少1600噸CO2排放量，在當(dāng)今全社會(huì)的節(jié)能減排事業(yè)中貢獻(xiàn)了自己的力量。

項(xiàng)目技術(shù)

首先，基于氣候和場(chǎng)地具體環(huán)境，通過(guò)建筑體型和布局設(shè)計(jì)， 創(chuàng)造利用自然通風(fēng)、自然采光、隔音降噪和生態(tài)共享的先決條件。其次，基于建筑體型和布局，通過(guò)集成選用與氣候相宜的本土化、低成本技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)、自然采光、隔熱遮陽(yáng)和生態(tài)共享，提供適宜自然環(huán)境下的使用條件。最后，集成應(yīng)用被動(dòng)式和主動(dòng)式技術(shù)，保障極端自然環(huán)境下的使用條件。

▲建科大樓綠色建筑技術(shù)體系示意圖

一、基于氣候和場(chǎng)地條件的建筑體型與布局設(shè)計(jì)

基于深圳夏熱冬暖的海洋性季風(fēng)氣候和實(shí)測(cè)的場(chǎng)地地形、聲光熱環(huán)境和空氣品質(zhì)情況，以集成提供自然通風(fēng)、自然采光、隔聲降噪和生態(tài)補(bǔ)償條件為目標(biāo)，進(jìn)行建筑體型和布局設(shè)計(jì)。

（1）“凹”字體型設(shè)計(jì)與自然通風(fēng)和采光

通過(guò)風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境仿真對(duì)比分析，建筑體型采用“凹”字型。凹口面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，背向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，同時(shí)合理控制開間和進(jìn)深，為自然通風(fēng)和采光創(chuàng)造基本條件。同時(shí)，前后兩個(gè)空間稍微錯(cuò)開，進(jìn)一步增強(qiáng)夏季通風(fēng)能力。

▲“凹”字體型與通風(fēng)采光

（2）垂直布局設(shè)計(jì)與交通組織和環(huán)境品質(zhì)

結(jié)合功能區(qū)使用性質(zhì)極其對(duì)環(huán)境的互動(dòng)需求進(jìn)行垂直布局設(shè)計(jì)，以獲得合理的交通組織和適宜的環(huán)境品質(zhì)。中底層主要布置為交流互動(dòng)空間以便于交通組織，中高層主要布置為辦公空間，以獲得良好的風(fēng)、光、聲、熱環(huán)境和景觀視野，充分利用和分享外部自然環(huán)境，增大人與自然接觸面。

▲垂直布局設(shè)計(jì)

（3）平面布局設(shè)計(jì)與隔熱、采光和空氣品質(zhì)

結(jié)合朝向和風(fēng)向進(jìn)行平面布局設(shè)計(jì)，以獲得良好的采光、隔熱效果及空氣品質(zhì)。大樓東側(cè)及南側(cè)日照好，同時(shí)處于上風(fēng)向，布置為辦公等主要使用空間；大樓西側(cè)日曬影響室內(nèi)熱舒適性，因此盡量布置為電梯間、樓梯間、洗手間等輔助空間，其中洗手間及吸煙區(qū)布置于下風(fēng)向的西北側(cè)。西側(cè)的輔助房間對(duì)主要使用空間構(gòu)成天然的功能遮陽(yáng)。

▲建筑布局與朝陽(yáng)、場(chǎng)地風(fēng)向

（4）架空綠化設(shè)計(jì)與城市自然通風(fēng)和生態(tài)補(bǔ)償

為使大樓與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)及與社區(qū)共享，首層、六層、屋頂均設(shè)計(jì)為架空綠化層，最大限度對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)償。首層開放式接待大廳和架空人工濕地花園，實(shí)現(xiàn)了與周邊環(huán)境的融合和對(duì)社區(qū)人文的關(guān)懷。架空設(shè)計(jì)不僅可營(yíng)造花園式的良好環(huán)境，還可為城市自然通風(fēng)提供廊道。

▲架空綠化層設(shè)計(jì)

(5）開放式空間設(shè)計(jì)與空間高效利用

結(jié)合“凹”字型布局和架空綠化層設(shè)計(jì)，設(shè)置開放式交流平臺(tái)，靈活用作會(huì)議、娛樂(lè)、休閑等功能，以最大限度利用建筑空間。

▲各層通風(fēng)休閑（會(huì)議）平臺(tái)

(6)基于建筑體型和布局的本土化、低成本被動(dòng)技術(shù)應(yīng)用集成

基于”凹“字體型和功能布局，集成選用與氣候相宜的本土化、低成本技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)、自然采光、遮陽(yáng)隔熱和生態(tài)補(bǔ)償。

二、自然通風(fēng)技術(shù)

突破傳統(tǒng)開窗通風(fēng)方式，建筑采用合理的開窗、開墻、格柵圍護(hù)等開啟方式，實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)效果。

適宜的開窗方式設(shè)計(jì)：根據(jù)室內(nèi)外通風(fēng)模擬分析，結(jié)合不同空間環(huán)境需求，選取合理的窗戶形式、開窗面積和開啟位置。

▲適宜的開窗方式

自然采光技術(shù)“凹”字體型使建筑進(jìn)深控制在合適的尺度，提高室內(nèi)可利用自然采光區(qū)域比例之外，大樓還利用立面窗戶形式設(shè)計(jì)、反光遮陽(yáng)板、光導(dǎo)管和天井等措施增強(qiáng)自然采光效果。

適宜的窗洞設(shè)計(jì)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)和展示區(qū)等一般需要人工控制室內(nèi)環(huán)境的功能區(qū)，采用較小窗墻比的深凹窗洞設(shè)計(jì)，有利于屏蔽外界日照和溫差變化對(duì)室內(nèi)的影響，降低空調(diào)能耗。對(duì)于可充分利用自然條件的辦公空間，采用較大窗墻比的帶形連續(xù)窗戶設(shè)計(jì)，以充分利用自然采光。

▲辦公空間連續(xù)條形窗設(shè)計(jì)

遮陽(yáng)反光板+內(nèi)遮陽(yáng)設(shè)計(jì)：辦公空間采用遮陽(yáng)反光板+內(nèi)遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，在適度降低臨窗過(guò)高照度的同時(shí)，將多余的日光通過(guò)反光板和淺色頂棚反射向縱深區(qū)域。

▲反光遮陽(yáng)板實(shí)景

（左：外立面視角，右：室內(nèi)視角）

光導(dǎo)管及采光井設(shè)計(jì)：利用適宜的被動(dòng)技術(shù)將自然采光延伸到地下室，設(shè)置光導(dǎo)管和玻璃采光井（頂）。

▲地下空間自然采光

三、立體遮陽(yáng)隔熱技術(shù)

建筑布局構(gòu)成“功能遮陽(yáng)”、“自保溫復(fù)合墻體”、“本體隔熱” 、“節(jié)能玻璃”、“自遮陽(yáng)”遮陽(yáng)反光板在自然采光之余具有遮陽(yáng)作用……在此基礎(chǔ)上，結(jié)合綠化景觀設(shè)計(jì)和太陽(yáng)能利用技術(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行立體遮陽(yáng)隔熱。

屋頂綠化：屋面設(shè)置為免澆水屋頂花園，上方設(shè)有太陽(yáng)能花架遮陽(yáng)，光伏發(fā)電的同時(shí)具有遮陽(yáng)隔熱的作用。

▲屋頂綠化

空層綠化：建筑首層、中部和屋頂所設(shè)計(jì)的架空層均采用綠化措施，在最大程度實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，盡量改善周邊熱環(huán)境。

▲空層綠化

垂直綠化：大樓每層均種植攀巖植物，包括：中部樓梯間采用垂直遮陽(yáng)格柵，北側(cè)樓梯間和平臺(tái)組合種植垂吊的綠化。在改善大樓景觀的同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)化了遮陽(yáng)隔熱的作用。

▲垂直綠化

光電幕墻遮陽(yáng)：針對(duì)夏季太陽(yáng)西曬強(qiáng)烈的特點(diǎn)，在大樓的西立面和部分南立面設(shè)置了光電幕墻，既可發(fā)電又可作為遮陽(yáng)設(shè)施減少西曬輻射得熱，提高西面房間熱舒適度；幕墻背面聚集的多余熱量利用通道的熱壓被抽向高空排放。

▲光電幕墻全景

光電板遮陽(yáng)：大樓南側(cè)設(shè)置光電板遮陽(yáng)構(gòu)件，在發(fā)電的同時(shí)，起到遮陽(yáng)作用。

▲屋頂上的光電光熱系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)

四、噪聲控制

通過(guò)結(jié)構(gòu)措施防噪，在一至五層設(shè)置展廳、檢測(cè)室和實(shí)驗(yàn)室等非辦公房間減少開窗面積，減少室外噪聲對(duì)人員的影響；采用雙層窗，在受室外噪聲的、影響較大的房間采用LOW-E中空玻璃，隔熱與防噪。要求其計(jì)權(quán)隔聲量不小于30dB；局部地方采取室內(nèi)吸聲降噪措施。

▲噪聲模擬分析

五、主動(dòng)技術(shù)與被動(dòng)技術(shù)的集成應(yīng)用

作為被動(dòng)式技術(shù)的補(bǔ)充，集成采用高效的主動(dòng)式技術(shù)。如自然通風(fēng)與空調(diào)技術(shù)結(jié)合，自然采光與照明技術(shù)結(jié)合，可再生能源與建筑一體化，綠化景觀與水處理結(jié)合等。

（1）面向時(shí)間空間使用特性、作為自然通風(fēng)補(bǔ)充的空調(diào)技術(shù)

利用自然通風(fēng)等被動(dòng)技術(shù)，在盡量將空調(diào)負(fù)荷減到最低、空調(diào)時(shí)間減到最短后，設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)以滿足天氣酷熱時(shí)的熱舒適需求。

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：摒棄慣用的集中式中央空調(diào)，根據(jù)房間使用功能和使用時(shí)間需求差異，劃分空調(diào)分區(qū)并選用適宜的空調(diào)形式，實(shí)現(xiàn)按需開啟、靈活調(diào)節(jié)。為空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能高效運(yùn)行提供基礎(chǔ)條件。

空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行控制：與自然通風(fēng)密切結(jié)合，對(duì)室內(nèi)外溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，優(yōu)先采用自然通風(fēng)降溫，僅當(dāng)自然通風(fēng)無(wú)法獨(dú)立承擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷時(shí)，才啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。

▲濕地+水景水作空調(diào)冷卻水

▲溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)

（2）面向時(shí)間空間使用特性、作為自然采光補(bǔ)充的照明技術(shù)

照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)各房間或空間室內(nèi)布局設(shè)計(jì)、自然采光設(shè)計(jì)和使用特性，進(jìn)行節(jié)能燈具類型、燈具排列方式和控制方式的選擇和設(shè)計(jì)。

照明系統(tǒng)控制：與自然采光密切結(jié)合，僅當(dāng)自然采光無(wú)法滿足光照條件要求時(shí)，按需開啟人工照明系統(tǒng)。

▲照明系統(tǒng)

（3）與建筑一體化的可再生能源利用技術(shù)

避免可再生能源利用技術(shù)的簡(jiǎn)單拼湊，大樓采用可再生能源利用與建筑一體化技術(shù)。

創(chuàng)新的高層太陽(yáng)能熱水解決方案。大樓太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)采用了集中-分散式系統(tǒng)用于滿足員工洗浴間熱水需求，以鼓勵(lì)員工綠色交通出行。

規(guī)?；?yáng)能光電集成利用。多點(diǎn)應(yīng)用，大樓在屋面、西立面、南立面均結(jié)合功能需求設(shè)置了太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。多類型應(yīng)用，多種光伏系統(tǒng)分回路并用，以便于對(duì)比研究：?jiǎn)尉Ч琛⒍嗑Ч?、HIT 光伏、透光型非晶硅光伏組件組成。

光伏發(fā)電與隔熱遮陽(yáng)集成應(yīng)用。南面光伏板與遮陽(yáng)反光板集成，屋頂光伏組件與花架集成，西面光伏幕墻與通風(fēng)通道集成，發(fā)電同時(shí)起到遮陽(yáng)隔熱作用。

▲與建筑一體化的可再生能源系統(tǒng)

（4）與綠化景觀結(jié)合的水資源利用技術(shù)

設(shè)置中水、雨水、人工濕地與環(huán)藝集成系統(tǒng)。將生活污水經(jīng)化糞池處理后的上清液經(jīng)生態(tài)人工濕地處理后的達(dá)標(biāo)中水供應(yīng)衛(wèi)生間沖廁，樓層綠化澆灑用水；將屋頂及場(chǎng)地雨水經(jīng)濾水層過(guò)濾后的雨收集水，經(jīng)生態(tài)人工濕地處理后達(dá)標(biāo)水供應(yīng)一層室外綠化澆灑；旱季雨水不足時(shí)，由中水系統(tǒng)提供道路沖洗及景觀水池補(bǔ)水用水，以減少市政用水量。

▲中水、雨水、人工濕地與環(huán)藝集成系統(tǒng)

▲人工濕地（左：處理中水，右：處理雨水）

▲室外及空中花園水景雨水調(diào)儲(chǔ)池

使用中的再設(shè)計(jì)

綠色生活永不止步，設(shè)計(jì)也不會(huì)因大樓建成而停下來(lái)。遵循綠色理念應(yīng)當(dāng)貫穿建筑全壽命周期的原則，我們?cè)诖髽侵型ㄟ^(guò)真實(shí)的工作、生活來(lái)體驗(yàn)、評(píng)估設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理；大樓的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)施效果被忠實(shí)地記錄下來(lái)，成為進(jìn)一步研究探索的第一手材料。

未來(lái)將在 Active House 建筑建設(shè)技術(shù)方案基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)實(shí)施效果，提升設(shè)計(jì)品質(zhì)，營(yíng)造舒適、健康的物理環(huán)境，減低資源消耗及運(yùn)營(yíng)成本，以實(shí)施效果為導(dǎo)向，通過(guò)節(jié)能、物理環(huán)境專項(xiàng)分析及優(yōu)化，提高建筑設(shè)計(jì)品質(zhì)，營(yíng)造舒適、健康的物理環(huán)境。

可以預(yù)期的是，在這座心血鑄成的大樓里，一代代建科人將把設(shè)計(jì)和研究的接力棒傳遞下去。技術(shù)的日新月異使得它不再承擔(dān)新建綠色建筑的“示范”，它也會(huì)繼續(xù)成為“既有建筑改造更新和可持續(xù)發(fā)展”的標(biāo)兵。

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