“低碳”和“可持續(xù)發(fā)展”目標(biāo)的設(shè)計(jì)探索
——以珠海橫琴保利中心為例

林建康

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

氣候變化、能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)是全球熱點(diǎn)問題，可持續(xù)發(fā)展是人類持續(xù)生存的戰(zhàn)略選擇[1]?；诖?，國家大力推動綠色建筑的發(fā)展，以滿足低碳和可持續(xù)發(fā)展。然而過去一段時(shí)間，大部分綠色建筑僅滿足規(guī)范的數(shù)據(jù)要求，既不“低碳”，也非“可持續(xù)”。本文介紹的珠海橫琴保利中心（圖1），地處嶺南地區(qū)，在設(shè)計(jì)過程中，將橫琴的氣候特征、地域性和文脈秉承與綠色建筑有機(jī)結(jié)合[2]，從場地規(guī)劃、綠色建筑和構(gòu)造材料3 個(gè)方面出發(fā)，采取“被動為主、主動為輔”的設(shè)計(jì)策略，通過傳承和創(chuàng)新的工作方法，設(shè)計(jì)并修建真正“低碳”和“可持續(xù)發(fā)展”的建筑。

1 場地規(guī)劃與生態(tài)設(shè)計(jì)

1.1 “山脈田園，水脈都市”的場地規(guī)劃

根據(jù)“山脈田園，水脈都市”規(guī)劃理念，以“主脈”和“次脈”建構(gòu)場地骨骼，將山體、水體引入場地空間，構(gòu)筑東西向穿插的場地道路體系。場地北高南低，城市規(guī)劃充分利用小橫琴山的景觀優(yōu)勢，北側(cè)建筑高度控制在100 m 以內(nèi)，南側(cè)建筑高度控制在60 m 以內(nèi)。從南往北，依次是天沐河、樹陣廣場、微地形南廣場、景觀天橋、小橫琴山，通過連續(xù)的景觀設(shè)施，強(qiáng)調(diào)水、綠地、山的一體化設(shè)計(jì)，以及高層辦公建筑與城市空間的一體化設(shè)計(jì)。

1.2 場地綠化和生態(tài)園林

場地用地面積為77 260.09 m2，綠地面積為31 832.26 m2，公共水系面積為6983.64 m2，有調(diào)蓄雨水功能的綠地和水體的面積之和占綠地面積的40.15%。景觀采用喬木、灌木、草復(fù)層綠化，遮陰覆蓋率達(dá)到10%以上，四周水系環(huán)繞有效減弱室外熱島效應(yīng)。植物選用本土地域植被或已經(jīng)長期適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻某Ｒ娒缒?，地下室頂板覆土厚度?.5 m，同時(shí)設(shè)疏水板和疏水管。設(shè)計(jì)高低起伏的微地形辦公前廣場、花草相間的北面景觀天橋和綠植草坡下的架空空間，水景、植栽、小品、游具隨處可見，自由形態(tài)與理性建筑衍生差異化，從而建構(gòu)向街區(qū)完全開放的園林廣場。

1.3 場地交通

場地交通組織合理，便于出行。在500 m 范圍內(nèi)設(shè)有多條公交路線，北側(cè)規(guī)劃有港灣式公交站；建設(shè)跨越港澳大道至小橫琴山的景觀天橋，與城市道路的步行系統(tǒng)相連；前往商業(yè)區(qū)的人員可由南側(cè)廣場直入；前往辦公區(qū)的人員可通過綠丘及東西向穿插的二層慢行系統(tǒng)，再經(jīng)由二層平臺進(jìn)入南北側(cè)大堂門口；場地東西側(cè)設(shè)有與城市干道接駁的兩個(gè)落客區(qū)，以及3 個(gè)地下車庫出入口，有效實(shí)現(xiàn)人、車平面分流及立體分流。

2 被動式建筑節(jié)能技術(shù)

2.1 百葉外遮陽建筑表皮

建筑以白色為基礎(chǔ)色調(diào)，創(chuàng)造橫向遮陽百葉外表皮，與內(nèi)表皮玻璃幕墻共同建構(gòu)適應(yīng)嶺南氣候特征的雙層表皮系統(tǒng)，具有滿足嶺南地域采光、遮陽、自然通風(fēng)等功能。

（1）外表皮“梭型”百葉形成的遮陽系統(tǒng)（圖2），可遮擋陽光的照射，有效防止熱侵入，使平均全年太陽輻射量降低21.36%，具有高節(jié)能效果。

圖2 百葉遮陽系統(tǒng)墻身

（2）豎向錯位的露臺空間，結(jié)合外表皮百葉的變化，隨著觀察視點(diǎn)的移動，在城市空間各個(gè)角度分別呈現(xiàn)出不斷變化的建筑造型，展示豐富的空間層次。隨著時(shí)間的變化，變幻無窮的光影可創(chuàng)造出獨(dú)一無二、別致新穎的建筑風(fēng)景。

（3）外表皮遮陽百葉增加的遮陽措施盡可能地降低了建筑立面玻璃幕墻的比例，從而縮短其影響周圍敏感建筑的持續(xù)時(shí)間。

2.2 中庭天然采光性能

建筑面寬100 m，進(jìn)深100 m，通過建造傳統(tǒng)嶺南民居回字內(nèi)廊和建筑內(nèi)部40 m×40 m 的內(nèi)中庭，很好地解決了內(nèi)外辦公區(qū)的天然采光問題。室內(nèi)自然采光系數(shù)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)要求的面積比例（RA=100%）。辦公室室內(nèi)窗戶的不舒適眩光值滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的DC 限值[3]。

2.3 中庭熱壓自然通風(fēng)

建筑體型方正，正南北朝向。100 m×100 m 的超大尺度建筑體量的中心設(shè)有40 m×40 m×100 m 的中庭天井，構(gòu)筑了傳統(tǒng)嶺南建筑的中庭豎井。底層架空層與中庭豎井相結(jié)合，自然風(fēng)沿場地綠丘而上，通過二層平臺進(jìn)入中庭豎井，內(nèi)呼外應(yīng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外氣流的有組織流通，促進(jìn)建筑的自然換氣。

2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工設(shè)計(jì)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能良好，外墻體選用200 mm 加氣混凝土砌塊，屋面保溫材料選用40 mm 擠塑聚苯板，外墻幕墻采用10 mm+12A+8 mm 的Low-e 中空鋼化玻璃、19 mm 單片鋼化超白玻璃和8 mm+1.52 pvb+8 mm 鋼化夾膠玻璃。

3 立體綠化與綠色辦公空間

3.1 立體及屋面綠化

首層商業(yè)用房置于高低起伏的大面積綠化草坡之下，立面和屋面設(shè)置立體綠化，綠化區(qū)域配置多種嶺南地區(qū)的植物，不僅豐富了建筑的綠化形式，同時(shí)還借用植物自身的蒸騰、蒸散和光調(diào)節(jié)作用，消耗太陽輻射，降低建筑能耗。

3.2 空中露臺共享空間

塔樓上豎向錯位展開的開放式空中露臺隨處可見，露臺設(shè)有綠化花池，提供辦公空間以外舒適自然的休息、共享、交流空間；露臺與非均質(zhì)的遮陽外百葉一同形成了豐富多變的建筑立面，其本身也兼具遮陽功能，既可作為本層的休憩場所，也能成為下層的遮陽設(shè)施。

3.3 室內(nèi)高反射可調(diào)內(nèi)遮陽

辦公區(qū)采用反射率為0.71 的高反射可調(diào)節(jié)遮陽簾，面積為23 809 m2，可控遮陽調(diào)節(jié)措施面積比例為57.89%，實(shí)現(xiàn)建筑良好采光、遮陽及私隱保護(hù)的多重效果。

4 主動式機(jī)電節(jié)能技術(shù)

4.1 變頻氣壓供水

生活給水系統(tǒng)豎向分3 個(gè)區(qū)，其中低區(qū)B1 層至二層由市政生活給水管網(wǎng)直供，中高區(qū)3 層及以上由B1 層的生活水泵房變頻泵組加壓供水。變頻恒壓供水系統(tǒng)對水泵電機(jī)實(shí)行無級調(diào)速，依據(jù)用水量及水壓變化通過微機(jī)檢測、運(yùn)算，自動改變水泵轉(zhuǎn)速保持水壓恒定，以滿足供水要求。

4.2 可再生能源（太陽能）光熱利用

屋面設(shè)置了300 m2的太陽能集熱板，通過太陽能集熱板加熱和空氣源熱泵輔助加熱組成的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，可滿足12～19 層公共衛(wèi)生間的淋浴要求。最高日熱水用水量為8.40 m3/d，最大時(shí)用水量為1.58 m3/h，供水溫度為60 ℃，集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量為91.59 kW=329 724 kJ/h，所需生活熱水的熱量為329 724 kJ/h，而空氣源熱泵作為可再生能源，能夠提供生活熱水熱量為329 724 kJ/h，即使用可再生能源提供生活熱水的比例達(dá)到100%。

4.3 一次泵變頻、直流無級調(diào)速空調(diào)末端設(shè)備

冷卻水系統(tǒng)為一次泵變流量（主要機(jī)變流量）系統(tǒng)，在供回水總管上設(shè)置壓差旁通閥，可實(shí)現(xiàn)冷凍水變頻控制。

風(fēng)機(jī)盤管為直流無刷風(fēng)機(jī)盤管，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無級調(diào)速，直流無刷風(fēng)機(jī)盤管的電機(jī)效率高達(dá)90%，平均節(jié)電率達(dá)到47%以上。

4.4 區(qū)域集中供冷與高效空調(diào)輸配

空調(diào)能源為區(qū)域集中供冷，位于第三方建設(shè)和管理的集中能源站內(nèi)?？照{(diào)系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)考慮房間屬性、使用時(shí)間、房間朝向、溫濕度等因素，設(shè)置匹配的空調(diào)系統(tǒng)，并對各系統(tǒng)分區(qū)進(jìn)行控制。大堂區(qū)域采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，在機(jī)房內(nèi)設(shè)置空調(diào)風(fēng)柜，且采用變新風(fēng)比焓值控制方式，通過調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)度來改變新回風(fēng)比例，實(shí)現(xiàn)過渡季節(jié)甚至全新風(fēng)運(yùn)行。辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)采用分機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，各地下機(jī)房采用預(yù)留分體空調(diào)機(jī)位或多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，均實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。

5 建筑信息模型化與精細(xì)化設(shè)計(jì)

5.1 建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用

運(yùn)用建筑正向建筑信息模型（building information modeling,BIM）技術(shù)與結(jié)構(gòu)機(jī)電專業(yè)BIM 技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)，提高各參與方的協(xié)作效率，減少返工，降低能耗。

（1）BIM 的設(shè)計(jì)控制：建立全專業(yè)模型，通過直觀的三維設(shè)計(jì)方式，協(xié)調(diào)復(fù)雜的建筑形體、構(gòu)件、空間及設(shè)備管線間的關(guān)系。

（2）BIM 的設(shè)計(jì)深化：建筑模型構(gòu)件信息化使項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果參數(shù)化，能迅速分析設(shè)計(jì)和施工可能需要應(yīng)對的問題，實(shí)現(xiàn)三維校審。

（3）BIM 的專業(yè)協(xié)同：在Revit 系列軟件中搭建了全專業(yè)的整體模型，配合進(jìn)行各專業(yè)的設(shè)計(jì)深化。BIM 模型的多種可視化表達(dá)使得項(xiàng)目各參與方能快速有效地溝通，對施工的組織與實(shí)施也有顯著的輔助作用。

（4）BIM 的管線綜合：在設(shè)計(jì)過程中，利用碰撞檢查功能有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)中的錯、漏、碰、缺。通過碰撞檢查和模型校驗(yàn)，可以有效減少專業(yè)之間的錯、漏、碰，再通過協(xié)同設(shè)計(jì)，能有效減少和縮短各專業(yè)間配合和重復(fù)溝通的環(huán)節(jié)[4]。

5.2 可變功能室內(nèi)空間

辦公區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積約8000 m2，最大特點(diǎn)是具有可變功能室內(nèi)空間，可重復(fù)使用隔斷墻圍合的建筑面積占建筑中可變換功能的室內(nèi)空間面積比例為89.15%。大辦公區(qū)、小單元辦公區(qū)、空中露臺、公共開放區(qū)（含通高空間）等功能要素的組合具有靈活性，形成了一個(gè)多樣化的、可變的空間模式，滿足多元化市場的需求。辦公區(qū)柱網(wǎng)為8.4 m×8.4 m 標(biāo)準(zhǔn)模塊，建筑的模塊化結(jié)構(gòu)有利于開放空間與辦公區(qū)自然采光，實(shí)現(xiàn)辦公空間可持續(xù)發(fā)展。

5.3 可循環(huán)材料和綠色建材的使用

使用可循環(huán)材料的總量為38 141.89 t，建筑材料總重量為342 806.60 t，可再利用和可再循環(huán)材料使用質(zhì)量占所有建筑材料總質(zhì)量的11.13%。最大化統(tǒng)籌本地資源，珠三角內(nèi)使用材料利用率可高達(dá)70%。

5.4 機(jī)電管線優(yōu)化

地下室核心筒區(qū)域機(jī)電進(jìn)出管井管線較多，管線優(yōu)化后，除部分管道架空走管外，消防、給水等管線先由外圍管井布管至地面找平層，再由找平層敷設(shè)至核心筒管井內(nèi)。塔樓管井管道進(jìn)出時(shí)考慮到其對層高的影響，因此部分管線由核心筒側(cè)壁出管，土建施工階段需做好套管的預(yù)留預(yù)埋[5]。

6 結(jié)語

新時(shí)代下，“低碳”和“可持續(xù)發(fā)展”建筑需要回歸建筑的地域性，傳承地域設(shè)計(jì)傳統(tǒng)，在可持續(xù)發(fā)展的理念下推動技術(shù)創(chuàng)新[6]。本文介紹了嶺南地區(qū)在自然條件中需要解決的主要矛盾是通風(fēng)和防熱，可通過開敞通透的平面布局，百葉、豎井、中庭、露臺、架空空間等建筑構(gòu)造，以及布置庭院綠化、水景等室外環(huán)境，達(dá)到通風(fēng)、降溫、隔熱的目的。同時(shí)，根據(jù)傳統(tǒng)嶺南建筑的被動式綠色建筑特質(zhì)，融入新時(shí)代主動式機(jī)電技術(shù)和設(shè)計(jì)輔助工具，實(shí)現(xiàn)珠海橫琴保利中心建筑全生命周期的低碳建造和低碳運(yùn)營，推動可持續(xù)發(fā)展。