商业综合体绿色建筑技术应用研究

３０　　　暖通空调犎犞牔犃犆　２０１２年第４２卷第１０期绿色建筑商业综合体绿色建筑技术应用研究特华博士后科研工作站　夏春海☆深圳市建筑科学研究院有限公司　刘　鹏摘要　对获得国家二星级绿色建筑设计标识认证的某商业综合体进行了研究，该项目采用了性能模拟验证、屋顶绿化、透水地面、排风热回收、自然通风、自然采光、ＣＯ２浓度监测等绿色建筑技术。针对商业综合体体量大、功能多、能耗高的特点，提出采用被动式节能措施、立体景观设计、优化空调系统设计、实施能耗监测等对策。关键词　绿色建筑　商业综合体　被动式节能技术　能耗监测　系统优化设计犌狉犲犲狀犫狌犻犾犱犻狀犵狋犲犮犺狀犻狇狌犲犪狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狋狅犪犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犮狅犿狆犾犲狓犅狔犡犻犪犆犺狌狀犺犪犻★犪狀犱犔犻狌犘犲狀犵犃犫狊狋狉犪犮狋　犛狋狌犱犻犲狊狋犺犲狅犫犼犲犮狋犫狌犻犾犱犻狀犵狑犺犻犮犺狑犪狊犪狑犪狉犱犲犱犆犺犻狀犪狊狋狑狅狊狋犪狉犵狉犲犲狀犫狌犻犾犱犻狀犵犱犲狊犻犵狀犮犲狉狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀．犜犺犲犮狅犿狆犾犲狓犻狀狏狅犾狏犲狊狊狅犿犲犵狉犲犲狀犫狌犻犾犱犻狀犵狋犲犮犺狀犻狇狌犲狊狊狌犮犺犪狊狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狏犲狉犻犳犻犮犪狋犻狅狀，狉狅狅犳犵狉犲犲狀犻狀犵，狑犪狋犲狉狆犲狉犿犲犪犫犾犲狆犪狏犲犿犲狀狋，犲狓狋狉犪犮狋犪犻狉犺犲犪狋狉犲犮狅狏犲狉狔，狀犪狋狌狉犪犾狏犲狀狋犻犾犪狋犻狅狀，犱犪狔犾犻犵犺狋犻狀犵，犆犗２犵犪狊犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵，犲狋犮．犃犮犮狅狉犱犻狀犵狋狅狋犺犲犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犮狅犿狆犾犲狓狊狌犮犺犪狊犾犪狉犵犲狏狅犾狌犿犲，犿狌犾狋犻犳狌狀犮狋犻狅狀犪狀犱犺犻犵犺犲狀犲狉犵狔犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀，狆狉狅狆狅狊犲狊犪犱狅狆狋犻狀犵狆犪狊狊犻狏犲犲狀犲狉犵狔狊犪狏犻狀犵犿犲犪狊狌狉犲狊，犱犲狊犻犵狀犻狀犵狊狋犲狉犲狅狊犮狅狆犻犮犾犪狀犱狊犮犪狆犲，狅狆狋犻犿犻狕犻狀犵犎犞犃犆狊狔狊狋犲犿犱犲狊犻犵狀，犲狀犲狉犵狔犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵．犓犲狔狑狅狉犱狊　犵狉犲犲狀犫狌犻犾犱犻狀犵，犮狅犿犿犲狉犮犻犪犾犮狅犿狆犾犲狓，狆犪狊狊犻狏犲犲狀犲狉犵狔狊犪狏犻狀犵狋犲犮犺狀犻狇狌犲，犲狀犲狉犵狔犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀犿狅狀犻狋狅狉犻狀犵，狊狔狊狋犲犿狅狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犱犲狊犻犵狀★犜犈犎犝犃犘狅狊狋犱狅犮狋狅狉犪犾犘狉狅犵狉犪犿犿犲，犅犲犻犼犻狀犵，犆犺犻狀犪①０　引言商业综合体是“将城市活动中的多种不同的功能空间（商业、办公、居住、展览、餐饮、会议、文娱）有机组合，通过一组建筑来完成，并与城市交通相协调，同时不同功能之间建立一种空间依存，价值互补的能动关系，从而成为一个功能复合的、高效率的、复杂而统一的综合体”［１］，商业综合体以其土地利用最大化、建筑功能集成化的特点，成为当前城市建设的一抹亮色，甚至很多城市都出现了地标性的商业综合体。商业综合体容积率高、高度高、人流量大、功能复杂，往往成为资源消耗大户和室内环境关注的焦点。由于商业综合体与办公建筑和居住建筑区别较大，利用绿色技术有其自身特点，本文以获得国家绿色建筑二星级标识的某商业综合体为例，研究适合商业综合体的绿色建筑技术措施。１　项目概况项目位于苏州市，总用地面积为３０２５７ｍ２，总建筑面积为２７２０２０．０１ｍ２，其中地上建筑面积１９９１７０．２ｍ２，地下建筑面积７２８４９．８１ｍ２，容积率６．４９，绿地率３１％，建筑密度６１．９％。地上１～３层为购物中心，面积为５７８２０ｍ２，购物中心上“插”两栋酒店式公寓和一栋商务办公楼；酒店式公寓共有２９层，面积５７６２０ｍ２，高１００ｍ；商务办公楼为３３层，面积８０７３５ｍ２，高１４０ｍ。图１为项目效果图，图２为项目的平面示意图。项目集综合性商业、餐饮、办公、酒店式公寓等功能于一体，在建筑体形设计上营造空中花园、屋顶绿植、山地岩壁、瀑布露台、生态坡地公园式景观物业，提供独具魅力的自然生态式体验生活方式。２　项目技术策略项目所在地苏州属于夏热冬冷地区，年平均气①☆夏春海，男，１９８０年２月生，工学博士，工程师１０００２９北京市朝阳区北辰西路６９号峻峰华亭Ｃ座１５１１室（０１０）５８７７２８８０Ｅｍａｉｌ：[e-mail]收稿日期：２０１２０４１１://２０１２（１０）夏春海，等：商业综合体绿色建筑技术应用研究３１　　　图１　项目效果图图２　项目平面示意图温为１５．７℃，最热月平均气温２８．２℃，最冷月平均气温３．０℃；气候潮湿，年平均相对湿度在７６％以上，最高相对湿度９８％，最低相对湿度４６％；属于太阳能资源一般区（Ⅲ类区域），太阳年辐射总量为４６５１．１ＭＪ／（ｍ２·ａ），常年平均日照时间为１９６５．０ｈ；水资源状况呈现“降水量较为充沛但时空分布不均、水资源总量较丰富但人均水资源缺乏”的特点，多年平均总降水量为１０８６．３ｍｍ，雨量主要集中在７－８月，降雨最少月份为１２月和１月。本项目融合多种功能于一体，具有建筑体量大、功能多样、平面进深大、内部发热量大、为超高层建筑、系统复杂、运营成本高、周边交通流量大、建筑形态注重室外景观打造等特点。基于对项目自然资源和气候资源的分析，结合建筑功能、使用者需求、建筑设计和技术经济水平的特点，本项目绿色建筑技术策略为：１）以绿色建筑二星级为设计目标［２］；２）重点打造购物中心轻松、舒适、高效、富有情趣的购物环境，通过新风供冷、自然通风、天然采光、节能灯具等手段降低运营成本；３）重点关注高层商务办公楼办公人群对隔声、遮阳、采光、保温、空气质量的需求，注重空调系统优化设计；４）酒店式公寓楼以围护结构节能为主，关注户型设计对建筑品质的影响；５）结合建筑形态的特点，重点打造室外立体景观和舒适的微环境；６）设计能耗监测系统，不同功能区域、不同设备进行分项计量，实现绿色运营管理，降低运营费用。３　绿色建筑技术体系本项目采用的主要绿色建筑技术见表１。在“节地与室外环境”方面，重点针对项目建筑形态设计特点，采用屋顶绿化技术，营造城市生态公园，并通过对室外微气候的模拟预测和平面布局优化设计，实现舒适、宜人的室外步行购物环境。在“节能与能源利用”方面，针对不同朝向设计对应类型的外遮阳，同时在购物中心设计中庭，采用自然通风和天然采光改善中庭热环境和光环境，并重点通过空调供暖系统和照明系统性能优化实现节能６０％的目标。在“节水和水资源利用”方面，考虑到苏州水资源和项目用地紧张的现实情况，重点对雨水进行收集回用。在“节材与材料资源利用”方面，针对超高层建筑结构耗材量大的特点，从结构体系优化设计入手，办公楼采用钢框架混凝土核心筒结构体系，商业裙楼之间采用钢结构连廊连接，商业裙楼采用钢筋混凝土框架结构，实现节材目的。在“室内环境质量”方面，通过模拟对室外通风、噪声、采光进行优化设计，并设置室内空气监测系统，根据室内空气质量按需提供新风量。在“运营管理”方面，针对商业综合体功能多样、系统复杂的特点，重点应用能耗监测系统，实现基于分项计量和数据监测的绿色运营管理。为达到绿色建筑二星级的要求，重点采用的优选项技术包括：室外透水地面面积比大于４０％、节能率达到６０％、照明功率密度值不高于标准的目标值、采用资源消耗和环境影响小的结构体系、设置室内空气质量监控系统、地下空间实现自然采光。４　主要技术方案本章对几项重要的绿色建筑技术措施进行详细分析，重点介绍如何针对项目特点，通过精细化设计、系统化分析、多方案比较实现绿色建筑的目标。３２　　　暖通空调犎犞牔犃犆　２０１２年第４２卷第１０期绿色建筑表１　采用的主要绿色建筑技术绿色建筑技术节地与室外环境地下空间利用：地下总建筑面积为７２８４９．８１ｍ２，主要功能为停车库，占总建筑面积的２６．８％屋顶绿化：商业和公寓屋顶设计屋顶绿化，共计约５０６０ｍ２，超过可绿化总面积的３０％将室外场地均设计成透水地面（包括透水环楼车道），约１０５００ｍ２基于模拟预测的室外微环境控制节能与能源利用东、西立面设计竖直百叶遮阳构件，南立面设计水平遮阳板外墙和屋面采用保温措施，外窗采用高性能节能玻璃及外遮阳构件，采用节能空调系统和照明系统等措施实现建筑节能６１．４％的目标对于商业建筑全空气系统采用排风热回收装置，回收排风能量；办公建筑设置排风热回收装置购物中心通过中庭实现自然通风和天然采光照明采用节能灯具和控制方式，照明功率密度达到目标值要求利用市政热网蒸汽凝结水余热提供建筑所需生活热水节水与水资源利用收集场地和屋面雨水及蒸汽凝结水用于地下车库冲洗、道路及广场浇洒及室外绿地浇洒绿化灌溉采用喷灌、微灌等高效节水灌溉方式采用节水器具按用途设置用水计量水表节材与材料资源利用建筑结构材料合理采用高性能混凝土、高强度钢可再循环材料使用质量占所用建筑材料总质量的１０％以上室内采用灵活隔断采用资源消耗和环境影响小的建筑结构体系：办公主塔楼最大高度１５７ｍ，采用了钢框架混凝土核心筒结构体系；另两塔楼为２８层公寓，高度９９．６ｍ，采用钢筋混凝土框架剪力墙结构；商业裙楼采用钢筋混凝土框架结构，商业裙楼之间采用钢结构连廊连接；结构体系选择合理室内环境质量室内采光、隔声、通风优化设计空调系统采用能独立开启和进行温湿度调节的空调末端为满足高端用户需求，进行空气质量监控系统专项设计：ＣＯ２浓度监测与新风量自动控制；自然通风状态与空调状态自动转换控制系统运营管理垃圾分类回收和处理建筑设备智能化控制系统，保证系统高效运行物业管理部门必须通过ＩＳＯ１４００１环境管理体系认证，同时采取节约型物业管理方法商业综合体和商务办公楼空调通风系统、照明系统、其他动力用能系统设置用能分项计量监测系统４．１　室外风环境模拟预测本项目购物中心设计“生态峡谷”，作为主要的休闲、娱乐、交通、步行空间。冬季应避免管道效应导致冷风进入“生态峡谷”后风速过大；夏季则应避免因风速过小导致热堆积。借助Ｐｈｏｅｎｉｃｓ模拟计算软件对冬季和夏季主导风向下室外风环境进行模拟预测，结果表明场地大部分区域风速低于５ｍ／ｓ，基本不影响室外活动，夏季“峡谷”内风速小于１ｍ／ｓ，容易引起热量和污染物的堆积。根据模拟计算结果，在东侧台地（首层）部分增加一条１层高的通风走廊（如图３ａ中矩形所示），既改善“峡谷”内夏季自然通风效果、提高此区域的热舒适性，又提高人流组织的灵活性，增加人员活动的趣味性。４．２　外遮阳设计根据苏州地区不同朝向太阳高度角的特点，利用Ｒａｄｉａｎｃｅ软件综合比较外遮阳构件对遮阳系数和室内采光系数的影响。图４为遮阳效果模拟图。办公楼东、西立面设计挑出宽度为４００ｍｍ、间距为８００图３　人员活动高度风速云图ｍｍ的竖直百叶遮阳构件，南立面设计挑出８００ｍｍ的水平遮阳板，见图５。按此设计，东、西立面外遮２０１２（１０）夏春海，等：商业综合体绿色建筑技术应用研究３３　　　图４　遮阳效果模拟图图５　人员活动高度遮阳构件阳系数为０．８１，南立面外遮阳系数为０．６７。４．３　购物中心自然通风设计购物中心内部发热量大，本项目设计４个中庭，利用建筑室内外温差形成的热压驱动力实现自然通风。借助自然通风模拟计算软件ＣＯＮＴＡＭＷ对不同的开口方案进行比较后，设计外窗可开启面积为３７６．８ｍ２，外门开启面积为１７５．８ｍ２，则在室外温度低于２４℃的时间段内（约６个月，不含冬季３个月）可通过自然通风保证室内空气温度不超过２８℃，自然通风年节约电量约１５．２万ｋＷ。图６为自然通风路径及开口示意图。图６　自然通风路径及开口示意图４．４　节能６０％的技术方案１）围护结构方案借助ＰＫＰＭ模拟计算软件，对多种外墙、外窗和屋顶的组合方案进行比较后，确定的围护结构参数如下：①屋顶均采用５０ｍｍＸＰＳ保温板，传热系数０．６Ｗ／（ｍ２·Ｋ）。②公寓外墙填充墙部分采用２００ｍｍ加气混凝土＋５０ｍｍ挤塑