绿色建筑技术在某金融建筑群塔项目的应用

丁颖

上海竹园工程管理有限公司

0 工程概况

上海国际金融中心项目选址于中国上海浦东新区竹园公园商贸区，地块周边地界为竹林路以东、张家浜河以北、杨高南路以西、世纪大道以南范围内区域。规划用地由上海证券交易所、中国金融期货交易所股份有限公司、中国证券登记结算有限责任公司三块相邻用地（A-1、A-2、A-3）组成，项目占地总面积约55290 m2，总建筑面积513123 m2，拟建为由三幢金融办公楼、公共能源中心及对公众开放的金融剧院、证券博物馆、投资者教育中心等共同组成的超高层建筑群塔综合体，如图1 所示。本着“统一规划、统一设计、统一建造、统一管理”的原则，三家业主单位共同委托上海竹园工程管理有限公司负责项目的建设与管理[1]。

本项目作为上海市重大工程，积极响应国家和上海市政府可持续发展战略、推动建筑节能减排、加快推动绿色建筑快速发展的号召，建设高端的集功能性、标志性、整体性于一体的金融办公建筑，作为科技与人文、金融与发展的集中体现，实现“以人为本、绿色环保、智能高效”的最佳实践，打造成为资源集约和能源节约的绿色建筑示范项目。

图1 上海国际金融中心效果图

1 绿色建筑关键技术

在综合考虑三家业主的功能需求基础上，公司针对超高层金融建筑群塔的设计，施工和运营的特点，围绕《绿色建筑评价标准》[2]中“节地与室外环境Land、节能与能源利用Energy、节水与水资源利用Water、节材与材料资源利用Material、室内环境质量Indoor、运营管理Operation”，确定了总体的绿色建筑技术方案。通过专项技术攻关，提出了“能源利用高效化、室内环境最优化、资源回收多元化、运营管理智能化”的综合解决方案，并做到绿色施工全过程控制。

2 场地环境综合评估

在用地规划和方案设计阶段，委托顾问公司进行了详细的环境评估，重点研究周边的室外风环境、噪声环境，以及日照分析、土地集约利用等。

2.1 室外风环境

项目位于陆家嘴金融城毗邻世纪公园，一侧是世纪大道建筑高耸的密集办公区，另一侧是广场、公园、艺术中心等开阔的文化休闲区，是比较特殊的人行风环境位置。为此，委托加拿大Rowan Williams Davies&Irwin Inc.在建筑群塔模型上进行风洞试验，并开展行人风环境试验研究，以评估工程周边的风舒适性和安全性，如图2 所示。

通过模拟优化，在塔楼入口处设置6 处凹形的入口，结合景观设计长青乔木和遮风屏体，有效减缓建筑塔群和空中廊桥下洗风带来的加速气流，成功的将冬季和夏季人行区域的风速控制在19 km/h 的舒适级范围。

图2 风洞试验模型

2.2 噪声环境

金融剧院、证券博物馆作为建筑群塔的一部分，对于噪声环境要求高，尤其是减少空调系统运行时产生的连续性噪声。剧院的观众厅，舞台和乐池的环境噪音控制标准为NR-25，在声学顾问的指导下，空调系统进行了消声设计。观众厅采用置换通风系统，空调箱将处理后的空气通过风管送入座椅下的静压箱内，每个座椅下均设有一个送风口。回风口设在侧墙上或吊顶上，通过回风管集中接到空调机房。舞台区域采用定风量全空气空调系统，送风管设于侧台，采用侧送及下送风的方式，风管支管上设置电动阀，根据需要调节送风口。选用低噪音、高效率的各类设备，风机、空调箱等设备使用高效率电动机，设计风机位置点接近于最高效率点，减小机组所产生的噪音。根据噪音频率，送风主管、回风主管均采用酚醛复合风管，并设置消声静压箱（箱外贴阻尼隔声毡）、复合式消声器、消声弯头。空调机组上增加变频器。

3 能源利用与降低能耗

3.1 集中布置冷热源系统

整个基地设一个集中能源中心，包含二个独立的冷冻站[3]。1 号冷冻站以数据中心的运行需求为主，其负荷特性为全年需要供冷，采用一套水冷型集中供冷系统同时为四个区域数据中心服务，同时，四个区域各设有一组独立的风冷冷水机组作为第二套供冷系统。水冷供冷系统和风冷供冷系统均按数据中心100%负荷进行配置。2 号冷冻站以三幢塔楼办公需求为主，其负荷特性为白天系统运行，夜间系统停止运行，设有10 台制冷量为3700 kW 的离心式冷水机组（COP6.6），其中4 台为双工况离心式制冷机组，夜间进行制冰，日间进行正常供冷。采用外融冰方式，利用蓄冰槽蓄冰，冷水供回水温度为5.5～13.5 ℃，设计为蓄冰装置优先运行，以充分发挥冰蓄冷节约运行费用的优势。

设置一个中央供热站为整个基地供应空调、采暖热水。中央供热站总容量为18,200 kW，采用6 台制热量为2800 kW 的燃气真空热水锅炉（效率90%）制备热水，其中一台为燃气/燃油锅炉，当为数据中心柴油发电机服务的储油罐中储存的柴油需要更换时，该锅炉使用柴油作为燃料。在为数据中心服务的1 号冷冻站设有双冷凝器热回收式冷冻机，以回收数据中心产生的热量，为地下室提供空调热水，并为厨房热水提供预热。

3.2 变风量地板送风系统

地板送风系统是利用结构楼板与架空地板之间的空间做为静压箱，把经处理的空气送入，通过地板风口在传送到室内空调使用区域内，与室内空气发生热交换后，由吊顶上的回风口回至空调箱内，如图3 所示。办公室楼层全部采用地板下送风系统，由设置在每层空调机房内的立式空调箱，将处理到18 ℃的空气，通过高速风道送入450 mm 高的架空地板静压箱内，最后由内区散流器和外区百叶风口送入室内，高速风道每隔一跨设有一个区域变风量控制阀。

图3 地板送风系统原理图

这种送风系统的优势在于：能节约大量空间、节省能源、特别在冬季，能产生极佳的供热性能，供热均匀。空气相对传统顶送风系统更清新、更流畅。劣势在于：噪音过大，后期通过多次试验定制开发专用风机系统成功将噪音降低至50 dB(A)以下。地板静压箱漏风量难以控制，研究提出了酚醛复合风管单片拼装式加工工艺，并研发了大型漏风量仪，创新形成一套大型密闭空间的漏点检测技术和封堵技术[4]。

3.3 幕墙节能技术

项目采用高性能幕墙系统，结合了先进的幕墙材料和智能表皮设计概念，该系统对可以充分利用太阳能和自然通风，以达到健康舒适的室内环境，同时节省了能耗，如图4 所示。通过建筑外窗所得的热量中是造成室内空调冷负荷的主要组成部分，为降低太阳辐射对建筑能耗的影响，经过建筑师与各专业工程师综合研究，最终采用的遮阳措施为：①垂直V 形立框减少热辐射。②固定的金属鳍板进行垂直遮阳。③主要立面使用电动遮阳帘。④在保证景观的同时利用塔楼之间的位置关系来遮阳。

图4 中庭幕墙系统效果图

3.4 屋顶绿化

本项目结合塔楼和空中廊桥设置了开放式屋顶花园，绿化面积达到2272 m2，采用不锈钢挡墙种植池与木地板相结合的方式，密植小乔木、灌木和地被植物，受高楼风影响的区域设置玻璃遮风屏。屋顶绿化能够有效降低热岛效应，改善建筑热工环境，减少建筑外围护结构到室外的传热量，从而降低能耗。

3.5 智能调光系统

智能调光系统集强、弱电为一体，对灯光进行智能化控制，使灯光与各种设备集成、联动成为可能。在工作时，照明系统根据户外日光的强度进行自动调节，中午休息时根据设定“场景”调暗照明光线。智能调光节约用电减少了能耗，经比较后选用可控硅对照明系统调光，与传统的变阻型调光器通过电阻性负载将对于多余电能转变为热能不同，可以节约高达98%的未用电能。

3.6 电梯目的楼层控制系统

电梯目的楼层控制系统是基于电梯智能群控系统上发展起来的，该系统在电梯运行到达前就按照每个乘客所要到达的楼层进行合并、分类、分析等智能计算，并根据电梯的满载能力来进行预分配，乘客只需要在告知的电梯门口等待电梯即可，从而使候梯厅内非常有序，也提高了人流动线清晰度。此系统对乘坐人员做到事先的预分配，使轿厢内乘客分配更加合适、空间足够、到达目的地的时间也会更短，而且不会拥挤。目的楼层控制系统可以连续地监控乘客的需求，减少了电梯运行的次数，在任何特定的时间内实施最有效的调度方式，提高电梯运行效率达20%以上，从而也电梯的运行更加高效节能。

4 资源可再生利用

4.1 雨水、中水回收利用

本项目采用雨水、中水互补的回收利用方式。中水收集处理系统收集淋浴用水、生活盥洗用水的废水作为水源，经过200 m3的原水储水池及中水处理站，水质达标后供卫生间冲厕，室外绿化浇灌及地下室车库地面冲洗使用。雨水收集处理系统收集塔楼屋面的雨水，经过B5 层雨水收集处理站送达容积为150 m3的雨水储水池，雨水集蓄效率为55%，供室外景观水池补水和室外绿化喷灌。当雨水有富裕可供至中水系统，作为中水系统水源不足时的补充水源。

4.2 中央垃圾处理系统

中央垃圾处理系统的优点在于：垃圾始终处于封闭状态，无垃圾暴露，隔绝异味。将分拣出的有机垃圾投入生化机，再生资源回收再利用。改善垃圾房内外环境卫生，减少收集垃圾人员楼内乱走现象。本项目中央垃圾处理系统分三种：①碎纸回收系统→统一回收包裹→运送造纸厂。②中央吸尘系统→与房间接口相连→通过埋设于墙内的集尘管道，送到远离办公空间的吸尘主机中→垃圾处理清运。③厨余垃圾回收系统→统一回收→油水分离后脱水烘干→油水分别用于化工厂生产肥皂和楼内中水处理→烘干垃圾压缩打包→运送农场当做肥料或者饲料。

5 室内环境

5.1 地下室采光

本项目地下室设有800 座金融剧院，对于地下空间采光要求高。设计时利用Autodesk Ecotect Analysis 2010 软件进行模拟计算，采取下沉式庭院、采光天窗、台阶式电梯口等多种方式，使地下一层、二层采光系数达到1.1%以上，如图5 所示。充分利用自然采光，可以有效改善地下空间的采光效果，同时也节约了照明电能。

图5 地下一层光环境分析模型

5.2 室内空气环境

本项目作为高端金融办公场所，对于室内空气新风量和空气洁净度要求非常高，室内空气环境要求达到国内最高水平及国际一流标准。新风系统设计选用办公室人员新风量为40 m3/(h·p)，超出中国国家规定新风量约33.3%，超出美国LEED 规定新风量约11.1%。同时，用户对于开窗的要求，在幕墙上设置电动开窗器，可以及时补充新鲜空气。为降低室外新风对室内空气质量的影响，确保室内空气品质达到优，原新风空调箱内空气过滤装置改为二级过滤，过滤效率达到92%，并加装驻电极过滤器，确保室内空气达到优良级。

6 运营管理

为保障建筑群塔的节能高效运营，项目配置完善的能源分项计量和实时能耗监测系统[5]。在弱电系统中配置建筑设备自动管理系统（楼宇自控系统），实现对建筑内的机电设备的监测和自动化控制功能。监控内容包括空调冷热源，送排风系统和楼层风机及末端设备、供配电系统、柴油发电机系统、电梯系统、给排水系统、公共照明、建筑立面照明和园区景观照明等所有机电设备和设施。该系统采用三层网络构架，在首层，网络采用基于TCP/IP 协议的以太网络形式和WEB浏览器方式的最新技术，使系统具有更良好的开放性和互操作性，有助于提升建筑物的运行能效。

7 结语

本项目以绿色三星和LEED 金奖为总体设计目标，现已通过绿色三星设计标识的评价，同时获得LEED 金奖设计预认证。项目通过对总体规划和建筑单体设计，针对传统金融办公建筑高耗能、高耗水的特点，充分利用有限空间及资源，运用集中布置冷热源系统、冰蓄冷、余热回收、地板送风、中央垃圾处理等可向全社会推广的对社会资源节约与高效利用有积极作用的技术手段，降低能耗、节约能源，减少温室气体排放，平衡和保护周边生态系统。同时，在成本可控范围内对于绿色建筑新技术、新材料的应用做出一定的探索，保证金融从业人员的身心健康和办公舒适性。