“低碳”和“可持续发展”目标的设计探索——以珠海横琴保利中心为例

林建康

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

0 引言

气候变化、能源节约和环境保护是全球热点问题，可持续发展是人类持续生存的战略选择[1]。基于此，国家大力推动绿色建筑的发展，以满足低碳和可持续发展。然而过去一段时间，大部分绿色建筑仅满足规范的数据要求，既不“低碳”，也非“可持续”。本文介绍的珠海横琴保利中心（图1），地处岭南地区，在设计过程中，将横琴的气候特征、地域性和文脉秉承与绿色建筑有机结合[2]，从场地规划、绿色建筑和构造材料3 个方面出发，采取“被动为主、主动为辅”的设计策略，通过传承和创新的工作方法，设计并修建真正“低碳”和“可持续发展”的建筑。

1 场地规划与生态设计

1.1 “山脉田园，水脉都市”的场地规划

根据“山脉田园，水脉都市”规划理念，以“主脉”和“次脉”建构场地骨骼，将山体、水体引入场地空间，构筑东西向穿插的场地道路体系。场地北高南低，城市规划充分利用小横琴山的景观优势，北侧建筑高度控制在100 m 以内，南侧建筑高度控制在60 m 以内。从南往北，依次是天沐河、树阵广场、微地形南广场、景观天桥、小横琴山，通过连续的景观设施，强调水、绿地、山的一体化设计，以及高层办公建筑与城市空间的一体化设计。

1.2 场地绿化和生态园林

场地用地面积为77 260.09 m2，绿地面积为31 832.26 m2，公共水系面积为6983.64 m2，有调蓄雨水功能的绿地和水体的面积之和占绿地面积的40.15%。景观采用乔木、灌木、草复层绿化，遮阴覆盖率达到10%以上，四周水系环绕有效减弱室外热岛效应。植物选用本土地域植被或已经长期适应当地气候的常见苗木，地下室顶板覆土厚度为1.5 m，同时设疏水板和疏水管。设计高低起伏的微地形办公前广场、花草相间的北面景观天桥和绿植草坡下的架空空间，水景、植栽、小品、游具随处可见，自由形态与理性建筑衍生差异化，从而建构向街区完全开放的园林广场。

1.3 场地交通

场地交通组织合理，便于出行。在500 m 范围内设有多条公交路线，北侧规划有港湾式公交站；建设跨越港澳大道至小横琴山的景观天桥，与城市道路的步行系统相连；前往商业区的人员可由南侧广场直入；前往办公区的人员可通过绿丘及东西向穿插的二层慢行系统，再经由二层平台进入南北侧大堂门口；场地东西侧设有与城市干道接驳的两个落客区，以及3 个地下车库出入口，有效实现人、车平面分流及立体分流。

2 被动式建筑节能技术

2.1 百叶外遮阳建筑表皮

建筑以白色为基础色调，创造横向遮阳百叶外表皮，与内表皮玻璃幕墙共同建构适应岭南气候特征的双层表皮系统，具有满足岭南地域采光、遮阳、自然通风等功能。

（1）外表皮“梭型”百叶形成的遮阳系统（图2），可遮挡阳光的照射，有效防止热侵入，使平均全年太阳辐射量降低21.36%，具有高节能效果。

图2 百叶遮阳系统墙身

（2）竖向错位的露台空间，结合外表皮百叶的变化，随着观察视点的移动，在城市空间各个角度分别呈现出不断变化的建筑造型，展示丰富的空间层次。随着时间的变化，变幻无穷的光影可创造出独一无二、别致新颖的建筑风景。

（3）外表皮遮阳百叶增加的遮阳措施尽可能地降低了建筑立面玻璃幕墙的比例，从而缩短其影响周围敏感建筑的持续时间。

2.2 中庭天然采光性能

建筑面宽100 m，进深100 m，通过建造传统岭南民居回字内廊和建筑内部40 m×40 m 的内中庭，很好地解决了内外办公区的天然采光问题。室内自然采光系数满足现行国家标准要求的面积比例（RA=100%）。办公室室内窗户的不舒适眩光值满足标准要求的DC 限值[3]。

2.3 中庭热压自然通风

建筑体型方正，正南北朝向。100 m×100 m 的超大尺度建筑体量的中心设有40 m×40 m×100 m 的中庭天井，构筑了传统岭南建筑的中庭竖井。底层架空层与中庭竖井相结合，自然风沿场地绿丘而上，通过二层平台进入中庭竖井，内呼外应实现了内外气流的有组织流通，促进建筑的自然换气。

2.4 围护结构热工设计

围护结构热工性能良好，外墙体选用200 mm 加气混凝土砌块，屋面保温材料选用40 mm 挤塑聚苯板，外墙幕墙采用10 mm+12A+8 mm 的Low-e 中空钢化玻璃、19 mm 单片钢化超白玻璃和8 mm+1.52 pvb+8 mm 钢化夹胶玻璃。

3 立体绿化与绿色办公空间

3.1 立体及屋面绿化

首层商业用房置于高低起伏的大面积绿化草坡之下，立面和屋面设置立体绿化，绿化区域配置多种岭南地区的植物，不仅丰富了建筑的绿化形式，同时还借用植物自身的蒸腾、蒸散和光调节作用，消耗太阳辐射，降低建筑能耗。

3.2 空中露台共享空间

塔楼上竖向错位展开的开放式空中露台随处可见，露台设有绿化花池，提供办公空间以外舒适自然的休息、共享、交流空间；露台与非均质的遮阳外百叶一同形成了丰富多变的建筑立面，其本身也兼具遮阳功能，既可作为本层的休憩场所，也能成为下层的遮阳设施。

3.3 室内高反射可调内遮阳

办公区采用反射率为0.71 的高反射可调节遮阳帘，面积为23 809 m2，可控遮阳调节措施面积比例为57.89%，实现建筑良好采光、遮阳及私隐保护的多重效果。

4 主动式机电节能技术

4.1 变频气压供水

生活给水系统竖向分3 个区，其中低区B1 层至二层由市政生活给水管网直供，中高区3 层及以上由B1 层的生活水泵房变频泵组加压供水。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定，以满足供水要求。

4.2 可再生能源（太阳能）光热利用

屋面设置了300 m2的太阳能集热板，通过太阳能集热板加热和空气源热泵辅助加热组成的集中热水供应系统，可满足12～19 层公共卫生间的淋浴要求。最高日热水用水量为8.40 m3/d，最大时用水量为1.58 m3/h，供水温度为60 ℃，集中热水供应系统设计小时耗热量为91.59 kW=329 724 kJ/h，所需生活热水的热量为329 724 kJ/h，而空气源热泵作为可再生能源，能够提供生活热水热量为329 724 kJ/h，即使用可再生能源提供生活热水的比例达到100%。

4.3 一次泵变频、直流无级调速空调末端设备

冷却水系统为一次泵变流量（主要机变流量）系统，在供回水总管上设置压差旁通阀，可实现冷冻水变频控制。

风机盘管为直流无刷风机盘管，实现风机的无级调速，直流无刷风机盘管的电机效率高达90%，平均节电率达到47%以上。

4.4 区域集中供冷与高效空调输配

空调能源为区域集中供冷，位于第三方建设和管理的集中能源站内。空调系统分区设计考虑房间属性、使用时间、房间朝向、温湿度等因素，设置匹配的空调系统，并对各系统分区进行控制。大堂区域采用全空气空调系统，在机房内设置空调风柜，且采用变新风比焓值控制方式，通过调节新风、回风度来改变新回风比例，实现过渡季节甚至全新风运行。办公区、商业区采用分机盘管+新风系统，各地下机房采用预留分体空调机位或多联机空调系统，均实现独立控制。

5 建筑信息模型化与精细化设计

5.1 建筑信息模型技术的应用

运用建筑正向建筑信息模型（building information modeling,BIM）技术与结构机电专业BIM 技术协同设计，提高各参与方的协作效率，减少返工，降低能耗。

（1）BIM 的设计控制：建立全专业模型，通过直观的三维设计方式，协调复杂的建筑形体、构件、空间及设备管线间的关系。

（2）BIM 的设计深化：建筑模型构件信息化使项目设计成果参数化，能迅速分析设计和施工可能需要应对的问题，实现三维校审。

（3）BIM 的专业协同：在Revit 系列软件中搭建了全专业的整体模型，配合进行各专业的设计深化。BIM 模型的多种可视化表达使得项目各参与方能快速有效地沟通，对施工的组织与实施也有显著的辅助作用。

（4）BIM 的管线综合：在设计过程中，利用碰撞检查功能有助于及时发现建筑设计中的错、漏、碰、缺。通过碰撞检查和模型校验，可以有效减少专业之间的错、漏、碰，再通过协同设计，能有效减少和缩短各专业间配合和重复沟通的环节[4]。

5.2 可变功能室内空间

办公区标准层建筑面积约8000 m2，最大特点是具有可变功能室内空间，可重复使用隔断墙围合的建筑面积占建筑中可变换功能的室内空间面积比例为89.15%。大办公区、小单元办公区、空中露台、公共开放区（含通高空间）等功能要素的组合具有灵活性，形成了一个多样化的、可变的空间模式，满足多元化市场的需求。办公区柱网为8.4 m×8.4 m 标准模块，建筑的模块化结构有利于开放空间与办公区自然采光，实现办公空间可持续发展。

5.3 可循环材料和绿色建材的使用

使用可循环材料的总量为38 141.89 t，建筑材料总重量为342 806.60 t，可再利用和可再循环材料使用质量占所有建筑材料总质量的11.13%。最大化统筹本地资源，珠三角内使用材料利用率可高达70%。

5.4 机电管线优化

地下室核心筒区域机电进出管井管线较多，管线优化后，除部分管道架空走管外，消防、给水等管线先由外围管井布管至地面找平层，再由找平层敷设至核心筒管井内。塔楼管井管道进出时考虑到其对层高的影响，因此部分管线由核心筒侧壁出管，土建施工阶段需做好套管的预留预埋[5]。

6 结语

新时代下，“低碳”和“可持续发展”建筑需要回归建筑的地域性，传承地域设计传统，在可持续发展的理念下推动技术创新[6]。本文介绍了岭南地区在自然条件中需要解决的主要矛盾是通风和防热，可通过开敞通透的平面布局，百叶、竖井、中庭、露台、架空空间等建筑构造，以及布置庭院绿化、水景等室外环境，达到通风、降温、隔热的目的。同时，根据传统岭南建筑的被动式绿色建筑特质，融入新时代主动式机电技术和设计辅助工具，实现珠海横琴保利中心建筑全生命周期的低碳建造和低碳运营，推动可持续发展。