浅析某办公项目的中美绿色健康四认证顶尖设计之路

2020-07-10刘妍炯

工程质量 2020年1期

关键词：绿色建材办公雨水

刘妍炯

（中国建筑科学研究院有限公司上海分公司，上海 200023）

0 引言

我国绿色建筑自 2006 年起，历经了 14 年的发展。绿色理念被广泛普及的同时，健康理念已经随着时代的发展应运而生。

人们每天 90 % 的时间都在建筑室内工作、学习和生活，如何将建筑设计在绿色的基础上融入健康元素，引领绿色健康的设计新趋势，已然成为当下刻不容缓的研究课题。

本文通过对某办公项目在中美四认证体系下的各专业设计选型，总结出四认证公建项目的设计要点和技术路线，为定位于绿色+健康的公建项目提供设计参考。

1 项目概况

办公项目所在的用地红线范围内，整体地上建筑面积 229 763 m2、地下建筑面积 92 083.58 m2、用地面积 43 346 m2。其中：办公项目总建筑面积 56 700m2，地上 31 层，建筑总高度 140.5 m，其中 1～4 层为配套商业、5 层为配套食堂、6～31 层为办公。

办公项目以中国绿色建筑设计运营三星级+中国健康建筑设计运营三星级+美国 LEED 铂金级+美国WELL 铂金级为设计目标，通过采用节能环保、健康舒适、生活便利、环境宜居、智慧运行 5 大先进技术，打造国内首屈一指的集中美四重认证于一身的绿色健康高舒适低能耗办公大楼。

项目采用 5 大先进技术体系：

1）环境宜居：生态景观、人文艺术、室外物理环境；

2）节能环保：雨水中水利用、呼吸式幕墙、太阳能光伏；

3）健康舒适：高效空调机组、一级节水器具、健康水质、室内空气净化、智能照明、绿色建材；

4）智慧运行：能源管理、空气质量监控发布、楼宇自控、水质在线监测、智慧城市；

5）生活便利：健康出行、公共服务、室内外健身、物业管理。

2 绿色健康技术的划时代实践之路

2.1 环境宜居

2.1.1 生态景观

1）透水铺装。透水铺装设计包括埋于地下的透水垫层。该系统可有效去除泥沙和其他污染物，降低和分散雨水径流量，促进地下水的渗透（见图 1）。设计类型包括透水沥青、透水混凝土和植草砖，进行多种分层设计。可有效降低不透水面积，增加雨水渗透，同时对径流水质具有一定的处理效果。

图1 雨水引导示意图

项目景观总用地面积 43 346.50 m2，室外道路和铺装面积（包括申报范围中的道路、室外活动场地、停车场）21 711.85 m2，50 % 的铺装面积采用透水铺装，面积约为 10 855.93 m2。

2）屋顶绿化。通过在办公项目屋顶种植绿色植物实现滞留雨水，同时实现其他如降低室温等功能以节约能源，是 LID 管理策略中主要措施之一。根据不同植物和介质层，绿色屋顶在夏天一般可滞留 70 %～90 % 的降雨量，冬季可滞留 25 %～40 % 的降雨量。

经设计，总屋顶面积 17 300m2，扣除屋顶设备安装基础、人行走道面积、屋顶可绿化面积 8 650m2，其中30 % 的屋顶可绿化面积为 2 595 m2（见图 2）。

图2 屋顶绿化设计

2.1.2 人文艺术

对于办公建筑来说，置身于自然的视野和有艺术品装饰的环境中，能够激发正面的积极情绪，并缓解劳累的工作状态。在办公项目室内设计中，必须重点孕育员工与自然人文的先天联系，创造有幸福感、归属感的办公环境。

室内部分，办公项目主要在 VIP 层和大堂分别设置了 30 m2的公共图书室；每个标准层室内走道、楼梯间、休息区等公共空间均合理布置雕塑、油画、书法等艺术品；在员工办公空间，每 50 m2设置一株绿植，或结合室内生命墙进行设计（见图 3），营造优美的绿化环境、丰富员工的精神生活、缓解工作压力、增添生活情趣。

图3 室内生命墙示意图

室外部分，结合项目整体室外规划情况，在出入口、广场、健身场地、步道、集中绿地等处合理设置艺术雕塑，美化环境的同时也能够愉悦心情，提高人们室外健身的积极性。

2.2 节能环保

2.2.1 雨水利用

项目设计采用地下封闭式结构，通过设置一体化雨水处理装置，实现收集储存的雨水回用的功能，回用点包括室外绿化灌溉、道路冲洗、车库冲洗、洗车和冷却塔补水。

经计算，项目收集约 25 000 m2的场地屋面和屋面雨水，雨水回收量约为 8 122.9 m3，回用至绿化灌溉、道路冲洗、车库冲洗、洗车和冷却塔补水的处理后雨水年用水总量为 7 809.8 m3，雨水回收量基本可以满足各回用点的用水要求，具体雨水回用量计算如表 1 所示，其中冷却塔补水量计算如表 2 所示，表 1、2 均参考GB 50555－2010《民用建筑节水设计标准》中的相关用水定额。

表1 车库冲洗、绿化灌溉、道路冲洗用水量

表2 冷却塔补水量计算表

2.2.2 中水利用

办公项目通过回收项目所在用地红线内的其他楼栋废水，经过 MBR（Membrance Bioreactor，膜生物反应器）深度污水处理之后，去除杂质及有毒有害物质，达到国家杂用水水质标准，回用于项目整体用地范围内楼栋的室内卫生器具冲厕，具体处理工艺流程如图 4 所示。经计算，项目整体年用水量 517 986.1 m3/a，年冲厕用水量约为 119 963.8 m3/a，年回收量 116 683.2 m3/a，中水日处理量约为 400 m3/d，日冲厕水量约为 376.6 m3/d。

设置中水回用系统［1］可以有效地利用和节约宝贵的淡水资源，又可以减少污废水排放量，减少水环境的污染，同时还可以缓解城市下水道的超负荷现象，年节水率可达到 30 % 以上。

图4 中水 MBR 处理工艺流程图

2.2.3 双层呼吸式幕墙+中空百叶

办公项目设计采用窄通道双层呼吸式幕墙［2］，通过 CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）风速和温度模拟双层幕墙内层玻璃的表面温度与外层玻璃内表面温度差（10 ℃ 以上）；同时，通过呼吸幕墙的外循环作用，内层玻璃的外表面比室外空气温度也可以有所降低，从而最大程度降低建筑能耗损失。为进一步提高项目的节能效果，项目在内外两道幕墙之中设置电动遮阳百叶，通过模拟分析，可遮挡 80 % 以上的太阳光直射，通过调节每一片百叶的遮阳角度［3］，可在达到遮阳效果的同时有更好的室内办公视线，利用带开关无线接收器，只需配置遥控器便可轻松实现对窗帘的遥控控制，开启效果如图 5 所示。控制方式也可以实现兼顾室内光照和遮阳的效果，当下部遮蔽满足个人隐私要求的同时，上部打开使部分光线进入室内，满足照度要求。

图5 双层呼吸式幕墙+中空自动百叶效果图

2.2.4 可再生能源

办公项目按照装机容量 7 000 kVA 进行估算，按照1 % = 70 kVA，拟在 31 层屋顶布置面积约为 400 m2的太阳能光伏发电机组，光伏机组基础布置如图 6 所示，经计算，年太阳能光伏发电量可以达到全年发电总量的1 % 以上。

图6 屋顶光伏组件基础布置图

2.3 健康舒适

2.3.1 高效空调设备选型

冷热源机组较 GB 50189－2015《公共建筑节能设计标准》规定值提高 12 %。冷水机组性能系数相比 ashrae90.1 2010 table6.8.1 C 的要求提升 10 %。空气源热泵机组性能系数相比 ashrae90.1 2010 table6.8.1 B 要求提升 10 %。

水泵、风机等设备及其他电气装置满足现行国家标准的节能评价值要求。水泵功率满足 Ashrae90.1 2010 appendix G 的要求。风机功率满足 ashrae90.1 2010 table6.5.3.1.1 A 的要求，根据各机组风量和阻力段给定功率限值。

风机单位风量耗功率、空调循环水泵耗电输冷（热）比满足国家节能标准值要求。

2.3.2 节水器具

以 GB/T 18870－2016《节水型产品技术条件与管理通则》为设计要求，除卫生器具、绿化灌溉和冷却塔以外的其他用水均采用了节水技术或措施。大便器、小便器、水龙头、淋浴喷头等卫生器具的用水效率等级均达到 1 级要求。各卫生器具的用水效率等级指标如表 3 所示。

表3 各卫生器具的用水效率等级指标

2.3.3 环境空气净化

由于项目所处地区室外空气条件并不优质，而美国健康 WELL 铂金级对于室内空气质量的要求又极其严格，所以项目综合考虑了空气处理能力以及室内的空气质量处理后的品质保证，选择了与办公大楼中央空调不相连的独立空气过滤系统，通过空气质量传感器来控制系统的启停和加载负荷。

表4 传统过滤与驻电极净化技术的对比表

图7 驻电极空气净化技术处理流程示意图

2.3.4 绿色建材

绿色建材是指在全生命周期内可减少对天然资源消耗和减轻对生态环境影响，具有“节能、减排、便利、可循环”特征的建材产品。

目前绿色建材评价标识是指依据绿色建材评价技术要求，确定建材的相应等级。标识等级从低到高分为一星级、二星级、三星级（标识 LOGO 如图 8 所示）。并且绿色建材的应用比例，已经作为得分项被纳入了 GB 50378－2019《绿色建筑评价标准》7.2.18 条。

图8 绿色建材标识

根据《绿色建材评价技术导则（试行）》（第一版），可以进行绿色建材评价的产品类别包括：砌体材料、保温材料、预拌混凝土材料、建筑节能玻璃、陶瓷砖、卫生陶瓷、预拌砂浆。

办公项目在采购过程中，会针对玻璃幕墙、混凝土、砌体保温材料等进行严格比选，尽可能提高绿色建材标识的材料用量。

2.4 智慧运行

由于近年来室内空气质量问题受到了广泛关注，办公项目兼顾国家绿建标准、健康标准，同时参考北欧室内空气质量标准，通过“全楼新风系统+室内污染物监测发布系统”设计，综合提高室内办公品质，空气质量发布系统界面效果图如图 9 所示。

工业4.0、智能制造等概念在行业内掀起了很大的热潮，未来的市场将以消费者为主，定制化、智能化和专业化将成为发展趋势，企业如果不能持续创新，便难逃被淘汰的命运。当前智能制造成为行业热点词，面对如此的发展趋势，有人大胆创新，有人望而止步。而台达作为一家历史悠久的企业，能够做到从外部趋势来审视企业的发展规划，不断的研发创新，逐步打造出成功的企业品牌。2018年11月12日，由全球电源管理与散热解决方案提供商台达组织，以“打造智慧城市样本，助力企业转型升级”为主题的案例探访活动在武汉正式启动，跟随台达的脚步，体会企业的成功之道。

图9 空气质量发布系统效果示意图

2.5 生活便利

2.5.1 室内健身

与室外健身相比，室内健身运动可以不受天气、空气质量等室外环境因素限值，合理配置室内健身场地和器材对保障人员健康具有十分重要的意义。

办公项目在室内设置 285 m2健身房，同时根据建筑总人数的 0.5 %，合理设置免费供员工使用的健身器材，例如提高心肺功能的跑步机、椭圆机、划船器、健身车，促进肌肉强化的组合器械、举重床、全蹲架、上拉栏等，并且配有使用说明。

2.5.2 室外健身

按照整个项目规划用地 43 346.5 m2核算：在项目商业裙房屋顶上分撒设置小型种植农场，总面积 200 m2，满足总用地面积的 5 %；在户外，结合景观设置 87 m2的室外交流场地，满足总用地面积的 0.2 %；同时设置 350 m2的室外健身场地，满足总用地面积的 0.8 %，同时配备多种免费健身器材。

室外步行场地设有直饮水设施，与室外健身场地直饮水设施共用，力求鼓励人们将健康、生活、运动有机结合。由于整个项目用地东西长和南北长均不超过 200 m，故室外直饮水点合理设置 4 个，采用分散式直饮水设备，且室外直饮水设备可以与室外交流场地 100 m 范围内设有直饮水设施共用（建议室外健身场地与室外交流场地设置时就近考虑）。