张江集电港总部办公中心绿色改造

侯亦南

HOU Yi-nan

（中国建筑上海设计研究院有限公司）

（China Shanghai Architectural Design & Research Institute Co., Ltd.）

1 项目介绍

张江集电港总部办公中心（以下简称“办公中心”）位于上海浦东张江高科技园区内，由上海张江集成电路产业区开发有限公司投资建设。办公中心目最早建于2005年，但在功能、节能等方面有所欠缺。之后美国JWDA建筑事务所对其进行了综合技术改造设计，将该项目建设为一个绿色三星级的生态建筑，并且进行了上海地区建筑“零能耗”的探索。

2 改造前存在的问题

办公中心原有A栋～F栋，共六座单体建筑。在改造之前，项目在建筑节能方面存在着诸多缺陷。

①建筑外墙和屋顶实际传热系数没有达到《公共建筑节能标准》的要求；

②建筑立面大量采用普通中空玻璃和非断热铝合金型材的玻璃幕墙；

③项目设计没有考虑到可再生能源或非传统水源的利用，缺乏可持续发展的理念。

3 改造目标

2006年，办公中心进行了改造设计，新建了A、B栋之间的中庭，C、D栋之间的扩建区以及建筑之间的连廊等。对于建筑节能方面，改造设计最终实现了节能改造的两大目标：

1）建筑节能≥65%

设计针对夏热冬冷地区建筑的特点，对建筑的外围护结构采用了多种建筑节能措施，如外墙保温，种植屋面，双层幕墙，活动遮阳等。同时，积极利用可再生能源技术，如太阳能光伏发电，地源热泵，雨水收集，中水回用，结合拔风井等建筑设计手法，极大的降低了建筑能源的消耗。最终通过模拟计算，实现了建筑节能65%的设计目标。

2）零能耗中庭

A栋、B栋之间新建的中庭是改造设计的重点部位。中庭采用多种建筑生态技术，如双层呼吸式幕墙、屋顶智能活动遮阳、太阳能拔风井、太阳能光伏发电、地源热泵空调系统、中水冷却等技术，打造了一个高质量的绿色生态建筑，实现了“零能耗”。

此外，新的建筑还运用了污水处理系统和环境传感器，实现了建筑生活污水零排放和对建筑节能实时监测的目标。

4 围护结构节能改造措施

4.1 外墙节能改造

因为在进行改扩建之时，办公中心已有建筑早已完成了建设。如果要对已有建筑外墙进行外墙保温改造，势必要破坏建筑的外墙主体及饰面，造成更大的损失和浪费。所以，最终项目采用了外墙内保温体系进行改造。外墙内保温体系相比外墙外保温体系，具有易于改造，施工安全性高，使用寿命长能优点，更主要的是，内保温体系的外墙热惰性D值小，非常适用于像办公建筑这样使用时间段明显的建筑。

最终保温材料选用了30mm厚的挤塑聚苯板，外墙平均传热系数达到0.86W/(m2K)，达到国家标准≤1.0 W/(m2K)的要求。外墙保温构造从内到外为：8mm石灰砂浆+空气层+30mm挤塑聚苯板+200mm混凝土空心砌块+20mm水泥砂浆+外饰面。本项目外立面大部分为玻璃幕墙体系，所以由钢筋混凝土形成的外墙热桥不多，一般集中在外墙与屋顶、楼板、阳台的交接处和框架柱的部位。由于内保温对热桥的割断作用比较差，所以重点考虑了这些部位的保温节能改造。

4.2 种植屋面

改造后办公中心将一部分原普通屋面改造为生态种植屋面。种植屋面可以缓解冷热对屋面的“冲击”，防止屋面因温度差导致的膨胀收缩而造成的裂缝渗漏现象，可以作为屋面的保护层，减缓屋面老化速度。

在植物选择方面，办公中心屋顶绿化选用了佛甲草、中华景天等景天科的织物。这类植物耐旱、耐寒、耐污染，可以粗放养护管理，且景观效果好，适宜上海的气候环境。为防止植物根系刺破防水材料，设计特地引进了德国威达公司的技术，同时兼顾防水、根系阻拦、以及轻质栽培土，屋面减重等方面。

4.3 建筑外遮阳

办公中心原先建筑都含有大面积的玻璃幕墙及外窗，但是由于仅采用了普通中空玻璃和非断热铝合金型材，造成幕墙的节能指标远远达不到国家及上海节能标准的要求。但是如果把已有的玻璃和型材全部换成节能材料，将会造成巨大的浪费，增加改造的成本，与改造的绿色可持续发展的初衷像背离。所以，对采用遮阳技术成为了玻璃幕墙节能改造最有效的部分。

当然，本项目没有一味的对所有玻璃幕墙及外窗部位统一设置一样的遮阳措施。由于项目新建了连接六栋建筑的连廊，连廊底层架空，距地4m，所以可以对原有建筑部分的一、二层立面产生固定遮阳的作用。所以对于这部分立面，设计就不再设置遮阳措施，避免造成浪费或过度遮阳。

对于是设置固定遮阳还是活动遮阳，设计也有充分的考虑。在建筑的东、西、南面，对于部分采光要求较小的办公室、走廊，及一些不适宜设置活动遮阳的斜面玻璃设置固定外遮阳外，其余部位均设置电动遮阳卷帘。电动遮阳卷帘由智能系统控制，可以根据室外的温度、太阳光强度及室内光照要求，调整遮阳卷帘的状态。如在阳光强烈的时候，遮阳百叶可设置为全开状态；在温度不高，阳光不够强烈的时候，设置为收起状态等。对于遮阳材料，设计选择了更贴近原有建筑风格的，具有现代质感的铝合金金属百叶遮阳。

4.4 “零能耗”中庭

办公中心A、B栋之间新建的中庭可以说是这次节能改造的集大成者，是本项目进行生态规划和技术集成的重点部位，也是绿色生态项目的关键所在。一般而言，此类中庭为建筑能耗较高的空间，但新建中庭采用了多种节能手段，如双层呼吸式幕墙，中水冷却玻璃顶，太阳等光伏发电等技术，实现了中庭空间的零能耗，为我国绿色节能建筑的设计的思路及方法做出了一次积极的探索。

4.4.1 双层呼吸式玻璃幕墙

一般来说，采用玻璃幕墙的节能建筑一直存在着一个不利因素就是玻璃幕墙的能耗很大，并不节能。但一种来自欧洲的新的幕墙形式——双层呼吸式玻璃幕墙改变人们对于玻璃幕墙节能印象。呼吸式玻璃幕墙一般由内外两层幕墙，两层幕墙之间有一个通风换气层。通风换气层通过流通或循环，使内层的幕墙的温度更接近于室温，减少室外温度对内层幕墙温度的影响，降低幕墙的能耗。

双层呼吸式玻璃幕墙一般分为“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”。 办公中心新建中庭的部分玻璃幕墙采用了敞开式外循环呼吸式玻璃幕墙。其构造为：内层幕墙采用断热铝合金低辐射中空玻璃（6+12A+6），外层幕墙采用8mm厚单片玻璃，内外层玻璃幕墙之间是宽度为600mm的换气层，起到通风换气的作用。在夏季时，打开外层玻璃幕墙上的进排风百叶，形成烟囱效应，在换气层内引入室外气流，带走换气层内的热空气，降低内玻璃幕墙的温度。在冬季，关闭百叶，换气层形成一个封闭的空气间层，增强了幕墙的保温能力，降低建筑能耗。

4.4.2 太阳能光伏发电

太阳能光伏发电是将太阳辐射能转换为电能，是一种产生绿色清洁能源技术，在德国和日本已得到大规模的使用。新建中庭的部分玻璃顶采用了太阳能光伏电池组件夹胶玻璃，A、B楼的屋顶安装了普通光伏组件，其太阳电池组件总容量为40kW，为中庭的空调，照明等能耗提供了所必须的电能。而且在中庭显著位置安装了电子显示屏，显示光伏电站的实时数据。整个光伏电站无人值守，自动保护。

4.4.3 中水冷却玻璃屋顶

为了防止夏季中庭空调负荷过大，中庭设计了中水冷却玻璃屋顶系统。冷却水的水源为人工湿地的中水，独立设置水箱。当水箱水位过低时，可由中水池补水。冷却水不仅可以冷却屋顶，而且动态的水流在阳光的照射下，在中庭地面造成了动态的光影效果，为中庭带来了生趣。

4.4.4 其它节能技术

为了实现“零能耗”，办公中心中庭及其它建筑还采用了其它多种节能技术：

1）地源热泵

利用地下温度“冬暖夏凉”的原理，中庭运用地源热泵将地下的空气抽送到室内，在冬季作为热源，在夏季作为冷源，这样可降低常规空调能耗的30%～40%。

2）太阳能拔风井

中庭内部有一个贯穿建筑各楼层的太阳能拔风。井拔风井高出屋面4m，利用“烟囱效应”形成建筑室内自然通风的效果，也降低了建筑空调的能耗。

3）雨水回渗与收集

园区非机动车道路采用透水地面，铺设透水砖，增加雨水的自然渗透，补充地下水资源。同时，采用雨水收集系统，对于屋顶雨水及无法渗透的地表雨水进行收集。雨水收集流入园区中水系统的调节池，用于冲厕、绿化灌溉和景观水体。

5 经济性分析

办公中心的建筑面积约为22.9万m2，通过计算，其增量成本约为541元/m2。根据中国城市科学研究会2012年对148个项目绿色建筑增量成本统计，公共建筑项目一星级、二星级、三星级绿色建筑的增量成本分别为29.9元/ m2、87.3元/ m2、216.4元/ m2。可以看见办公中心的增量成本过于巨大，甚至超过了全国平均值的100%以上。虽然如此巨大的增量成本，对我国绿色建筑设计尝试和探索的意义值得商榷，但对全国其它新建绿色建筑仍能起到一定的示范作用。

6 结语

办公中心节能改造项目不仅运用了大量先进有效建筑节能技术，更是国内首次尝试将 “零能耗”付诸于实际设计行动中，改变了传统的建筑设计价值观，体现了人与自然和谐统一的思想，对我国的绿色建筑的建设具有标志性的 作用。