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1、4 4建設科技綠色建筑專題項目篇前言2 0 1 0 世博會主題“城市，讓生活更美好” ，體現在建筑領域，可詮釋為“生態建筑，讓城市生活更美好” 。而作為2 0 1 0 年世博會的東道主，上海近年來在資源匱乏、能源短缺、污染加劇的情況下，面臨著可持續發展的嚴峻考驗，應借本次世博會的機會，展現為實施國家和城市的可持續發展、提高城市人居生活質量、實現城市建設和運營管理中有效節能降耗減排的生態建筑領域最高技術水平和最佳實踐成果，體現生態建筑讓城市生活更美好的理念。2 0 0 4 年 9 月建成并開放的上海生態建筑示范樓，率先提出并全面闡釋了我國生態建筑核心理念節約能源、節省資源、保護環境、以人為本，并2、獲得了2 0 0 5 年建設部首屆“全國綠色建筑創新獎一等獎”和2 0 0 6 年上海市科技進步一等獎等多個獎項，稱得上是東道主展現 “節能環保、以人為本” 建筑科技發展水平的最佳實踐成果。由上海市建筑科學院總體負責、上海現代建筑設計集團進行建筑設計、上海建筑相關領域多個交叉學科團隊協同參與的項目組，正是以上海生態建筑示范樓為母體，在建筑形態和技術應用上進行傳承創新，為世博會城市最佳實踐區提供了上海案例“滬上生態家”的建筑設計和技術集成方案。理念定位“滬上 生態家”緊扣城市最佳實踐區居住建筑案例需求，針對上海作為發展中國家之夏熱冬冷地區、高密度大城市代表的地域氣候特征和經濟發展水平，開展文化創3、意和理念研究，旨在建設一個詮釋世博主題、展示最新成果、引領未來發展的智能化生態住宅展項。遵循“天和節能減排、環境共生，地和因地制宜、本土特色，人和以人為本、健康舒適，樂活健康可持續的價值導向”的主題，在方案的策劃和設計中提煉出了“關注節能環保，倡導樂活人生”的全新生態居住理念。作為對既有最佳實踐“上海生態建筑示范樓”的傳承創新，采用因地制宜設計原則作為對“上海生態建筑示范樓”的傳承創新，項目采用因地制宜設計原則和自主創新關鍵技術，集上海和國內外之大成，應對“夏熱冬冷地區、高密度、大城市”的地域特點，以“節能減排、資源回用、環境宜居、智能高效”為技術目標，展現上海的本土特色、成功經驗和最高水平，4、最終力求形成可供全球城市交流、借鑒、推廣的適宜技術體系。滬上生態家綠色建筑實踐2 0 1 0 上海世博會城市最佳實踐區中國案例 上海市建筑科學研究院（集團）有限公司 韓繼紅 張穎 汪維 楊建榮 廖琳和自主創新關鍵技術，集上海和國內外之大成，應對“夏熱冬冷地區、高密度、大城市”的地域特點，以“節能減排、資源回用、環境宜居、智能高效”為技術目標，展現上海的本土特色、成功經驗和最高水平，最終形成可供全球城市交流、借鑒、推廣的適宜技術體系。方案體現四個特征：主題延續性，生圖 1 “滬上生態家”區位圖建設科技4 5綠色建筑專題項 目 篇態理念的傳承和世博主題的呼應；文化地域性，中國上海地域文化和本土建筑5、特色；創新自主性，自主創新適宜技術應用和集成示范；水平先進性，中國上海 2 0 1 0 國際先進技術水平。建筑概況“滬上生態家”位于2 0 1 0 年世博會浦西片區城市最佳實踐區北部區塊內，東側緊鄰住宅案例門戶入口，南側遙望成都活水公園案例，與奧登賽案例相鄰。北側、西側有馬德里和倫敦兩個案例相鄰。項目總建筑面積3 0 0 1 平方米，地上四層，地下一層，建筑屋面高度為1 8 . 9 米。方案充分汲取江南民居的傳統文化精髓，提煉了山墻、里弄、老虎窗等上海住宅要素并進行了符號化的展示。趨風避寒、流水不腐、以土養水、草木蔥郁等本土生態手法也在建筑設計中得到了傳承和演繹，例如，通過樓梯井形成豎向拔風，6、強化過渡季節建筑內部的自然通風，南面的景觀水體通過生態浮床等技術實現水體自然凈化，達到生態保持的效果；人行步道采用透水鋪地，涵養地表水源；南向模塊綠化、西墻爬藤綠化、屋面輕型綠化等立體配置的綠化策略，使建筑物融入綠色盎然之中。技術體系1 . 技術目標“滬上生態家”以滿足國家綠色建筑評價標準G B / T5 0 3 7 8 最高等級三星級為設計目標，通過 3 0 % 前瞻技術研發集成和7 0 % 成熟技術應用，因地制宜地形成“節能減排、資源回用、環境宜居、智能高效”四大技術體系共三十個技術專項，達到建筑綜合節能6 0 % 、可再生能源利用率占建筑設計能耗值的5 0 % 、非傳統水源利用率6 0 7、% 、固廢再生的墻體材料使用率1 0 0 % 、室內環境達標率 1 0 0 %等技術指標。 “滬上生態家”強調生態技術的建筑一體化設計，突出十大技術亮點：自然通風強化技術、夏熱冬冷氣候適應性圍護結構、天然采光和室內L E D照明、燃料電池家庭能源中心、P C預制式多功能陽臺、B I P V 非晶硅薄膜光伏發電系統、固廢再生輕質內隔墻、生活垃圾資源化、智能集成管理和家庭遠程醫療、家用機器人服務系統等( 如圖3 ) 。2 .“節能減排”技術體系為了解決“滬上生態家”的熱、冷和濕問題以及資源再利用需要，建筑的部分外墻將采用長江淤泥磚作為填充墻，建筑外墻外立面將采用隔熱涂料或隔熱砂漿，保溫層采用無機保8、溫砂漿，內立面采用相變材料與脫硫石膏復合系統，在保護環境的同時，使建筑外墻具有隨室外環境變化而變化的復合節能系統，如圖 4所示。 “滬上生態家” 的空調系統按照不同用戶需求進行多樣化、個性化設計。根據“高質高用、能級對口”的原則，在三代之家的居住單元中展示燃料電池復合能源系統，以熱電聯產的方式提圖2 “滬上生態家”效果圖(世博會)4 6建設科技綠色建筑專題項目篇高能源利用效率。該系統以燃料電池技術為核心，接入城市燃氣，產生電能和熱能，結合建筑一體化的可再生能源系統，形成建筑分布式高效能源中心，成為城市電網有效的重要組成部分。具體為：屋頂設置采用1 k W 的燃料電池，利用燃料電池供應照明用電，9、同時利用發電后的尾氣余熱回收利用供應熱水。未來家庭用能模式如圖 5 所示。根據可再生能源利用率占建筑住宅部分總能耗的5 0 % 以上的技術目標要求， “滬上生態家”設計的太陽能光伏發電系統容量達到約 1 5 k W ，分為光伏屋頂發電系統和南立面光伏外墻發電系統兩個部分。鑒于非晶硅電池在外界溫度較高以及弱光條件下相比于傳統的單晶硅和多晶硅電池有更好的工作能力，因此，本項目選用了國內自主品牌的非晶硅太陽能電池板進行一體化設計安裝和相關技術展示。其中，南立面光伏發電系統采用工廠預制陽臺技術進行精細化設計、整體制作和現場吊裝。“滬上生態家”還將在建筑屋頂上布置垂直軸靜音風力發電機，為建筑提供少量的電10、量補給，使這座“風宅”更具增加美感與動感。建筑內的電梯采用了能量回饋技術，將電梯空載上行、滿載下行時產生的再生能量回饋樓內電網，供給同一局域網內的其它電氣設備使用。較之傳統變頻調速電梯，平均節能 3 0 %以上。3 .“資源回用”技術體系“滬上生態家”提出了“零排放”的廢棄物管理目標。其中，生活污、廢水經膜生物反應器處理，消毒，達到雜用水深度處理回用水質指標后，注入設在地下室雜用水機房內的雜用水箱，實現污水資源化和污染物零排放。樓年平均雜用水設計利用量約為 2 6 1 0 m3，占年用水量的6 0 。此外，樓內的生活垃圾采用細化分類收集系統，從垃圾的源頭控制出發，解決城市生活垃圾對環境造成的污11、染，實現垃圾的資源化的目的。針對上海市量大面廣、利用率低的建筑垃圾和工業廢渣等固體廢棄物，項目組研發并應用了成套的綠色工程材料解決方案，包括：利用污泥圖3 “滬上生態家”十大技術亮點生產的生態水泥，利用工業廢渣、農業剩余物、生活垃圾焚燒灰生產的環保型混凝土摻合料，利用建筑垃圾生產的再生骨料，綠色混凝土系列產品（綠色高性能混凝土、再生骨料混凝土等） 、粉煤灰商品砂漿以及新型墻體材料（淤泥磚、粉煤灰加氣砌塊、再生骨料多孔輕質砌塊、紙面脫硫石膏板等）等。4 .“環境宜居”技術體系建筑在設計過程中充分考慮了自然通風的可能性，包括縱向的中庭拔風井以及每層設置的橫向風道。中庭作為共享空間，頂部設置由風力發12、電系統驅動的機械拔風裝置強化拔風效果。充分利用天然采光，建筑室內主要功能空間的室內采光系數均能滿足現行國家規范要求。同時通過分區照明設計及控制方式輔以人工照明，節約照明能耗并提升室內光環境品質，實現自然與人工的交影效果。“滬上生態家”景觀綠化設計從室外水景、墻面綠化、屋面綠化、室內公共區及室內綠化四方面增大綠化面積，提供移步異景的自然景觀，改善室內微環境，同時滿足生態環境功能、休閑活動功能、景觀文化功能的需要。其中，建筑南側水體采用水中樹池與人工浮島的綠化方式，不僅符合園區圖5 未來家庭用能模式示意圖4 “滬上生態家” 用能模式建設科技4 7綠色建筑專題項 目 篇對場地通風、環境生態等功能的要13、求，還能提供清新自然、富有靈動的水面景觀效果，而且具有類似濕地的生態功能，有水質凈化和生物棲息地等多種生態作用。墻面采用傳統的壁面綠化與壁掛式種植模塊技術相結合的綠化形式，其中南側墻面采用集成植物選擇技術、自動化精準灌溉系統、根系介質一體化技術的壁掛式種植模塊綠化。5 .“智能高效”技術體系“滬上生態家”將建成能源管理、環境監測、設備管理和信息管理四個智能管理中心，并由智能集成管理平臺統一調控。其中，能源管理中心、環境監測中心、設備管理中心底層數據基于樓宇自控系統，信息管理中心的人流數據基于采用R F I D 和紅外技術的人流引導系統。系統框架如圖 6 所示。具體而言，設備控制中心采用智能化監14、控技術，對建筑內外各相關設備進行模式控制，實現最優運行；能源管理中心擬將建筑物內各個居室的用電、用水、用氣情況，公共區域的用電、用水情況，以及新能源使用情況包括太陽能發電、風力發電及中水回用情況進行實時監測，分析與展示；環境監測中心通過在樓內布置傳感器網絡，對建筑的實際室內環境及水質進行監測、評價發布，而且在后續運行中可以作為后評估的基礎；信息中心通過R F I D 、紅外技術采集場館內人流信息和分布，并對信息統一管理和存儲。“滬上生態家”還將展示多功能家用機器人服務系統，其技術應用方案緊扣建筑設計和參展流線，根據各種機器人的不同特色，設置不同的場景，充分展示家用機器人給人帶來安康、便捷的生活15、享受。擬采用的機器人包括：迎賓和娛樂機器人、智能清潔機器人、助老機器人（診療床機器人、家居監控機器人） 、烹飪機器人、教育機器人等。6 . 展示策劃方案“滬上生態家”緊緊圍繞世博會參展案例趣味性、體驗性和參與性的策展原則，以“住宅科技時空之旅”為主題，在建筑垂直高度上組織“過去、現在、未來”三部曲式的展示空間。“過去篇”以上海的母親河蘇州河為線索，展示上海從明清時期的傳統民居、近代里弄住宅、當代住宅改造一直到近期現代化生態節能住宅的歷年住宅演進之路； “現在篇”旨在展示全壽命周期住宅理念，探索普適型的綠色宜居模式，以貫穿人生全過程的“青年公寓、兩代天地、三世同堂、樂齡之家”等四個年齡段共八套主16、題單元，給每個人一個理想的家； “未來篇”以虛擬現實影片暢想未來綠色人居生活，展現科技的發展對于居民生活理念和生活方式的革命性影響。在高科技策展的氛圍中，讓觀眾在參觀過程中穿越時空，感受住宅科技發展的魅力，再次呼應世博會“城市，讓生活更美好”的主題。結語“滬上生態家”以2 0 1 0 年上海世博會展示旨在提高城市生活質量的建筑科技發展成果為需求，提出 “關注節能環保、倡導樂活人生”的主題，確立了“節能減排、資源回用、環境宜居、智能高效”的十六字技術理念。該項目建成之后，將成為2 0 1 0 上海世博會期間展示發展中國家之夏熱冬冷地區超大城市的智能化生態住宅發展理念、先進科技產品的普及教育基地和國內外合作交流平臺，其技術集成體系將為未來住宅建設提供有益借鑒，有助于進一步提升我國生態建筑相關領域的技術水平，拉動相關產業發展。c圖6 智能化系統框架圖(世博會)