深圳建科大楼 | 有生命的建筑，会“呼吸”的大楼

2020年，深圳建科大楼刊登国家一级学术期刊《建筑学报》第618期。

▲《建筑学报》刊登

项目概况

深圳市建科大楼位于深圳市福田区，定位为本土、低耗、可推广的绿色办公大楼。工程总投资为7055万元，用地面积3000m2，容积率为4，覆盖率为38.5%，总建筑面积18170m2，建筑高度57.9m。建筑主体层数为地上12层，建筑面积13886.19m2，地下2层，建筑面积约4283.m2。

经初步测算分析，整座大楼每年可减少运行费用约150万元，其中相对常规建筑节约电费145万元，节约水费5.4万元，节约标煤610吨，每年减少1600吨CO2排放量，在当今全社会的节能减排事业中贡献了自己的力量。

项目技术

首先，基于气候和场地具体环境，通过建筑体型和布局设计， 创造利用自然通风、自然采光、隔音降噪和生态共享的先决条件。其次，基于建筑体型和布局，通过集成选用与气候相宜的本土化、低成本技术，实现自然通风、自然采光、隔热遮阳和生态共享，提供适宜自然环境下的使用条件。最后，集成应用被动式和主动式技术，保障极端自然环境下的使用条件。

▲建科大楼绿色建筑技术体系示意图

一、基于气候和场地条件的建筑体型与布局设计

基于深圳夏热冬暖的海洋性季风气候和实测的场地地形、声光热环境和空气品质情况，以集成提供自然通风、自然采光、隔声降噪和生态补偿条件为目标，进行建筑体型和布局设计。

（1）“凹”字体型设计与自然通风和采光

通过风环境和光环境仿真对比分析，建筑体型采用“凹”字型。凹口面向夏季主导风向，背向冬季主导风向，同时合理控制开间和进深，为自然通风和采光创造基本条件。同时，前后两个空间稍微错开，进一步增强夏季通风能力。

▲“凹”字体型与通风采光

（2）垂直布局设计与交通组织和环境品质

结合功能区使用性质极其对环境的互动需求进行垂直布局设计，以获得合理的交通组织和适宜的环境品质。中底层主要布置为交流互动空间以便于交通组织，中高层主要布置为办公空间，以获得良好的风、光、声、热环境和景观视野，充分利用和分享外部自然环境，增大人与自然接触面。

▲垂直布局设计

（3）平面布局设计与隔热、采光和空气品质

结合朝向和风向进行平面布局设计，以获得良好的采光、隔热效果及空气品质。大楼东侧及南侧日照好，同时处于上风向，布置为办公等主要使用空间；大楼西侧日晒影响室内热舒适性，因此尽量布置为电梯间、楼梯间、洗手间等辅助空间，其中洗手间及吸烟区布置于下风向的西北侧。西侧的辅助房间对主要使用空间构成天然的功能遮阳。

▲建筑布局与朝阳、场地风向

（4）架空绿化设计与城市自然通风和生态补偿

为使大楼与周围环境协调及与社区共享，首层、六层、屋顶均设计为架空绿化层，最大限度对场地进行生态补偿。首层开放式接待大厅和架空人工湿地花园，实现了与周边环境的融合和对社区人文的关怀。架空设计不仅可营造花园式的良好环境，还可为城市自然通风提供廊道。

▲架空绿化层设计

(5）开放式空间设计与空间高效利用

结合“凹”字型布局和架空绿化层设计，设置开放式交流平台，灵活用作会议、娱乐、休闲等功能，以最大限度利用建筑空间。

▲各层通风休闲（会议）平台

(6)基于建筑体型和布局的本土化、低成本被动技术应用集成

基于”凹“字体型和功能布局，集成选用与气候相宜的本土化、低成本技术，实现自然通风、自然采光、遮阳隔热和生态补偿。

二、自然通风技术

突破传统开窗通风方式，建筑采用合理的开窗、开墙、格栅围护等开启方式，实现良好的自然通风效果。

适宜的开窗方式设计：根据室内外通风模拟分析，结合不同空间环境需求，选取合理的窗户形式、开窗面积和开启位置。

▲适宜的开窗方式

自然采光技术“凹”字体型使建筑进深控制在合适的尺度，提高室内可利用自然采光区域比例之外，大楼还利用立面窗户形式设计、反光遮阳板、光导管和天井等措施增强自然采光效果。

适宜的窗洞设计：对于实验和展示区等一般需要人工控制室内环境的功能区，采用较小窗墙比的深凹窗洞设计，有利于屏蔽外界日照和温差变化对室内的影响，降低空调能耗。对于可充分利用自然条件的办公空间，采用较大窗墙比的带形连续窗户设计，以充分利用自然采光。

▲办公空间连续条形窗设计

遮阳反光板+内遮阳设计：办公空间采用遮阳反光板+内遮阳设计，在适度降低临窗过高照度的同时，将多余的日光通过反光板和浅色顶棚反射向纵深区域。

▲反光遮阳板实景

（左：外立面视角，右：室内视角）

光导管及采光井设计：利用适宜的被动技术将自然采光延伸到地下室，设置光导管和玻璃采光井（顶）。

▲地下空间自然采光

三、立体遮阳隔热技术

建筑布局构成“功能遮阳”、“自保温复合墙体”、“本体隔热” 、“节能玻璃”、“自遮阳”遮阳反光板在自然采光之余具有遮阳作用……在此基础上，结合绿化景观设计和太阳能利用技术，进一步进行立体遮阳隔热。

屋顶绿化：屋面设置为免浇水屋顶花园，上方设有太阳能花架遮阳，光伏发电的同时具有遮阳隔热的作用。

▲屋顶绿化

空层绿化：建筑首层、中部和屋顶所设计的架空层均采用绿化措施，在最大程度实现生态补偿的同时，尽量改善周边热环境。

▲空层绿化

垂直绿化：大楼每层均种植攀岩植物，包括：中部楼梯间采用垂直遮阳格栅，北侧楼梯间和平台组合种植垂吊的绿化。在改善大楼景观的同时，进一步强化了遮阳隔热的作用。

▲垂直绿化

光电幕墙遮阳：针对夏季太阳西晒强烈的特点，在大楼的西立面和部分南立面设置了光电幕墙，既可发电又可作为遮阳设施减少西晒辐射得热，提高西面房间热舒适度；幕墙背面聚集的多余热量利用通道的热压被抽向高空排放。

▲光电幕墙全景

光电板遮阳：大楼南侧设置光电板遮阳构件，在发电的同时，起到遮阳作用。

▲屋顶上的光电光热系统及风力发电机

四、噪声控制

通过结构措施防噪，在一至五层设置展厅、检测室和实验室等非办公房间减少开窗面积，减少室外噪声对人员的影响；采用双层窗，在受室外噪声的、影响较大的房间采用LOW-E中空玻璃，隔热与防噪。要求其计权隔声量不小于30dB；局部地方采取室内吸声降噪措施。

▲噪声模拟分析

五、主动技术与被动技术的集成应用

作为被动式技术的补充，集成采用高效的主动式技术。如自然通风与空调技术结合，自然采光与照明技术结合，可再生能源与建筑一体化，绿化景观与水处理结合等。

（1）面向时间空间使用特性、作为自然通风补充的空调技术

利用自然通风等被动技术，在尽量将空调负荷减到最低、空调时间减到最短后，设置空调系统以满足天气酷热时的热舒适需求。

空调系统设计：摒弃惯用的集中式中央空调，根据房间使用功能和使用时间需求差异，划分空调分区并选用适宜的空调形式，实现按需开启、灵活调节。为空调系统的节能高效运行提供基础条件。

空调系统运行控制：与自然通风密切结合，对室内外温湿度进行监测，优先采用自然通风降温，仅当自然通风无法独立承担室内热湿负荷时，才启动空调系统。

▲湿地+水景水作空调冷却水

▲温湿度独立控制空调

（2）面向时间空间使用特性、作为自然采光补充的照明技术

照明系统设计：根据各房间或空间室内布局设计、自然采光设计和使用特性，进行节能灯具类型、灯具排列方式和控制方式的选择和设计。

照明系统控制：与自然采光密切结合，仅当自然采光无法满足光照条件要求时，按需开启人工照明系统。

▲照明系统

（3）与建筑一体化的可再生能源利用技术

避免可再生能源利用技术的简单拼凑，大楼采用可再生能源利用与建筑一体化技术。

创新的高层太阳能热水解决方案。大楼太阳能热水系统采用了集中-分散式系统用于满足员工洗浴间热水需求，以鼓励员工绿色交通出行。

规模化太阳能光电集成利用。多点应用，大楼在屋面、西立面、南立面均结合功能需求设置了太阳能光伏系统。多类型应用，多种光伏系统分回路并用，以便于对比研究：单晶硅、多晶硅、HIT 光伏、透光型非晶硅光伏组件组成。

光伏发电与隔热遮阳集成应用。南面光伏板与遮阳反光板集成，屋顶光伏组件与花架集成，西面光伏幕墙与通风通道集成，发电同时起到遮阳隔热作用。

▲与建筑一体化的可再生能源系统

（4）与绿化景观结合的水资源利用技术

设置中水、雨水、人工湿地与环艺集成系统。将生活污水经化粪池处理后的上清液经生态人工湿地处理后的达标中水供应卫生间冲厕，楼层绿化浇洒用水；将屋顶及场地雨水经滤水层过滤后的雨收集水，经生态人工湿地处理后达标水供应一层室外绿化浇洒；旱季雨水不足时，由中水系统提供道路冲洗及景观水池补水用水，以减少市政用水量。

▲中水、雨水、人工湿地与环艺集成系统

▲人工湿地（左：处理中水，右：处理雨水）

▲室外及空中花园水景雨水调储池

使用中的再设计

绿色生活永不止步，设计也不会因大楼建成而停下来。遵循绿色理念应当贯穿建筑全寿命周期的原则，我们在大楼中通过真实的工作、生活来体验、评估设计和运行管理；大楼的各项运行数据和实施效果被忠实地记录下来，成为进一步研究探索的第一手材料。

未来将在 Active House 建筑建设技术方案基础上，结合项目特点，重点关注技术实施效果，提升设计品质，营造舒适、健康的物理环境，减低资源消耗及运营成本，以实施效果为导向，通过节能、物理环境专项分析及优化，提高建筑设计品质，营造舒适、健康的物理环境。

可以预期的是，在这座心血铸成的大楼里，一代代建科人将把设计和研究的接力棒传递下去。技术的日新月异使得它不再承担新建绿色建筑的“示范”，它也会继续成为“既有建筑改造更新和可持续发展”的标兵。

□来源 | 友绿网