深圳建科大樓 | 有生命的建筑，會(huì )“呼吸”的大樓
▲總體鳥(niǎo)瞰（攝于2019年）
題記
設計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(cháng)
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，深圳建科大樓作為中國南方夏熱冬暖（特別是濕熱）氣候區的典型綠色建筑代表，從2009年竣工到現在已經(jīng)過(guò)去10年了，深圳建科院（IBR）團隊在共享設計理論指導下，通過(guò)建科大樓項目的實(shí)踐，努力倡導"本土、低耗、精細化"的平民綠色理念，探索有中國特色的綠色建筑之路。
在已獲得國家國家綠色建筑評價(jià)三星級標識（設計+運營(yíng)）和美國LEED金級認證的基礎上，建科大樓于2019年10月在法國巴黎召開(kāi)的第八屆國際日光研討大會(huì )上，榮獲Active House運營(yíng)獎，這也是中國首個(gè)獲得該項認證的項目。
2020年，深圳建科大樓刊登國家一級學(xué)術(shù)期刊《建筑學(xué)報》第618期。
▲《建筑學(xué)報》刊登
項目概況
深圳市建科大樓位于深圳市福田區，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)初步測算分析，整座大樓每年可減少運行費用約150萬(wàn)元，其中相對常規建筑節約電費145萬(wàn)元，節約水費5.4萬(wàn)元，節約標煤610噸，每年減少1600噸CO2排放量，在當今全社會(huì )的節能減排事業(yè)中貢獻了自己的力量。
項目技術(shù)
首先，基于氣候和場(chǎng)地具體環(huán)境，通過(guò)建筑體型和布局設計， 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計
基于深圳夏熱冬暖的海洋性季風(fēng)氣候和實(shí)測的場(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)補償條件為目標，進(jìn)行建筑體型和布局設計。
（1）“凹”字體型設計與自然通風(fēng)和采光
通過(guò)風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境仿真對比分析，建筑體型采用“凹”字型。凹口面向夏季主導風(fēng)向，背向冬季主導風(fēng)向，同時(shí)合理控制開(kāi)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)空間稍微錯開(kāi)，進(jìn)一步增強夏季通風(fēng)能力。
▲“凹”字體型與通風(fēng)采光
（2）垂直布局設計與交通組織和環(huán)境品質(zhì)
結合功能區使用性質(zhì)極其對環(huán)境的互動(dòng)需求進(jìn)行垂直布局設計，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(guān)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。
▲垂直布局設計
（3）平面布局設計與隔熱、采光和空氣品質(zhì)
結合朝向和風(fēng)向進(jìn)行平面布局設計，以獲得良好的采光、隔熱效果及空氣品質(zhì)。大樓東側及南側日照好，同時(shí)處于上風(fēng)向，布置為辦公等主要使用空間；大樓西側日曬影響室內熱舒適性，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布置于下風(fēng)向的西北側。西側的輔助房間對主要使用空間構成天然的功能遮陽(yáng)。
▲建筑布局與朝陽(yáng)、場(chǎng)地風(fēng)向
（4）架空綠化設計與城市自然通風(fēng)和生態(tài)補償
為使大樓與周?chē)h(huán)境協(xié)調及與社區共享，首層、六層、屋頂均設計為架空綠化層，最大限度對場(chǎng)地進(jìn)行生態(tài)補償。首層開(kāi)放式接待大廳和架空人工濕地花園，實(shí)現了與周邊環(huán)境的融合和對社區人文的關(guān)懷。架空設計不僅可營(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。
▲架空綠化層設計
(5）開(kāi)放式空間設計與空間高效利用
結合“凹”字型布局和架空綠化層設計，設置開(kāi)放式交流平臺，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
(6)基于建筑體型和布局的本土化、低成本被動(dòng)技術(shù)應用集成
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)現自然通風(fēng)、自然采光、遮陽(yáng)隔熱和生態(tài)補償。
二、自然通風(fēng)技術(shù)
突破傳統開(kāi)窗通風(fēng)方式，建筑采用合理的開(kāi)窗、開(kāi)墻、格柵圍護等開(kāi)啟方式，實(shí)現良好的自然通風(fēng)效果。
適宜的開(kāi)窗方式設計：根據室內外通風(fēng)模擬分析，結合不同空間環(huán)境需求，選取合理的窗戶(hù)形式、開(kāi)窗面積和開(kāi)啟位置。
▲適宜的開(kāi)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，提高室內可利用自然采光區域比例之外，大樓還利用立面窗戶(hù)形式設計、反光遮陽(yáng)板、光導管和天井等措施增強自然采光效果。
適宜的窗洞設計：對于實(shí)驗和展示區等一般需要人工控制室內環(huán)境的功能區，采用較小窗墻比的深凹窗洞設計，有利于屏蔽外界日照和溫差變化對室內的影響，降低空調能耗。對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窗戶(hù)設計，以充分利用自然采光。
▲辦公空間連續條形窗設計
遮陽(yáng)反光板+內遮陽(yáng)設計：辦公空間采用遮陽(yáng)反光板+內遮陽(yáng)設計，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域。
▲反光遮陽(yáng)板實(shí)景
（左：外立面視角，右：室內視角）
光導管及采光井設計：利用適宜的被動(dòng)技術(shù)將自然采光延伸到地下室，設置光導管和玻璃采光井（頂）。
▲地下空間自然采光
三、立體遮陽(yáng)隔熱技術(shù)
建筑布局構成“功能遮陽(yáng)”、“自保溫復合墻體”、“本體隔熱” 、“節能玻璃”、“自遮陽(yáng)”遮陽(yáng)反光板在自然采光之余具有遮陽(yáng)作用……在此基礎上，結合綠化景觀(guān)設計和太陽(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：屋面設置為免澆水屋頂花園，上方設有太陽(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、中部和屋頂所設計的架空層均采用綠化措施，在最大程度實(shí)現生態(tài)補償的同時(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，北側樓梯間和平臺組合種植垂吊的綠化。在改善大樓景觀(guān)的同時(shí)，進(jìn)一步強化了遮陽(yáng)隔熱的作用。
▲垂直綠化
光電幕墻遮陽(yáng)：針對夏季太陽(yáng)西曬強烈的特點(diǎn)，在大樓的西立面和部分南立面設置了光電幕墻，既可發(fā)電又可作為遮陽(yáng)設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)：大樓南側設置光電板遮陽(yáng)構件，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及風(fēng)力發(fā)電機
四、噪聲控制
通過(guò)結構措施防噪，在一至五層設置展廳、檢測室和實(shí)驗室等非辦公房間減少開(kāi)窗面積，減少室外噪聲對人員的影響；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。要求其計權隔聲量不小于30dB；局部地方采取室內吸聲降噪措施。
▲噪聲模擬分析
五、主動(dòng)技術(shù)與被動(dòng)技術(shù)的集成應用
作為被動(dòng)式技術(shù)的補充，集成采用高效的主動(dòng)式技術(shù)。如自然通風(fēng)與空調技術(shù)結合，自然采光與照明技術(shù)結合，可再生能源與建筑一體化，綠化景觀(guān)與水處理結合等。
（1）面向時(shí)間空間使用特性、作為自然通風(fēng)補充的空調技術(shù)
利用自然通風(fēng)等被動(dòng)技術(shù)，在盡量將空調負荷減到最低、空調時(shí)間減到最短后，設置空調系統以滿(mǎn)足天氣酷熱時(shí)的熱舒適需求。
空調系統設計：摒棄慣用的集中式中央空調，根據房間使用功能和使用時(shí)間需求差異，劃分空調分區并選用適宜的空調形式，實(shí)現按需開(kāi)啟、靈活調節。為空調系統的節能高效運行提供基礎條件。
空調系統運行控制：與自然通風(fēng)密切結合，對室內外溫濕度進(jìn)行監測，優(yōu)先采用自然通風(fēng)降溫，僅當自然通風(fēng)無(wú)法獨立承擔室內熱濕負荷時(shí)，才啟動(dòng)空調系統。
▲濕地+水景水作空調冷卻水
▲溫濕度獨立控制空調
（2）面向時(shí)間空間使用特性、作為自然采光補充的照明技術(shù)
照明系統設計：根據各房間或空間室內布局設計、自然采光設計和使用特性，進(jìn)行節能燈具類(lèi)型、燈具排列方式和控制方式的選擇和設計。
照明系統控制：與自然采光密切結合，僅當自然采光無(wú)法滿(mǎn)足光照條件要求時(shí)，按需開(kāi)啟人工照明系統。
▲照明系統
（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)能熱水系統采用了集中-分散式系統用于滿(mǎn)足員工洗浴間熱水需求，以鼓勵員工綠色交通出行。
規模化太陽(yáng)能光電集成利用。多點(diǎn)應用，大樓在屋面、西立面、南立面均結合功能需求設置了太陽(yáng)能光伏系統。多類(lèi)型應用，多種光伏系統分回路并用，以便于對比研究：?jiǎn)尉Ч琛⒍嗑Ч琛IT 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
（4）與綠化景觀(guān)結合的水資源利用技術(shù)
設置中水、雨水、人工濕地與環(huán)藝集成系統。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標中水供應衛生間沖廁，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)人工濕地處理后達標水供應一層室外綠化澆灑；旱季雨水不足時(shí)，由中水系統提供道路沖洗及景觀(guān)水池補水用水，以減少市政用水量。
▲中水、雨水、人工濕地與環(huán)藝集成系統
▲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儲池
使用中的再設計
綠色生活永不止步，設計也不會(huì )因大樓建成而停下來(lái)。遵循綠色理念應當貫穿建筑全壽命周期的原則，我們在大樓中通過(guò)真實(shí)的工作、生活來(lái)體驗、評估設計和運行管理；大樓的各項運行數據和實(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 建筑建設技術(shù)方案基礎上，結合項目特點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)實(shí)施效果，提升設計品質(zhì)，營(yíng)造舒適、健康的物理環(huán)境，減低資源消耗及運營(yíng)成本，以實(shí)施效果為導向，通過(guò)節能、物理環(huán)境專(zhuān)項分析及優(yōu)化，提高建筑設計品質(zhì)，營(yíng)造舒適、健康的物理環(huán)境。
可以預期的是，在這座心血鑄成的大樓里，一代代建科人將把設計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新建綠色建筑的“示范”，它也會(huì )繼續成為“既有建筑改造更新和可持續發(fā)展”的標兵。
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