上海地区建筑节能设计要点——以中航民用航空电子产业园项目为例

张磊，郭见卓 （中国航空规划建设发展有限公司，北京 100120）

1 建筑节能的应用需求

1.1 建筑节能设计的时代背景

我国目前全球城镇化进程加快、经济快速增长,但是人口急骤增加、资源萎缩、环境恶化,在建筑物的建造和使用过程中不仅消耗大量的能源与资源,而且破坏了环境,因此建筑行业在加快城市化进程、改善城乡居民生产生活环境等方面起着十分重要的作用,解决好建筑行业的节能问题,是建设节约型社会的重要组成部分。

1.2 上海地区节能设计的需求

上海是中国经济的排头兵，是现代国际大都市之一，同时也是一个能源紧缺、资源匮乏的城市。其中建筑能耗占全市总能耗约18%，成为上海市能源消耗的大户。由于上海市是我国经济发达地区，也应该为我国节能减排工作起到带头示范作用，因此上海市对于公共建筑节能实施比全国其它地区更高、更适合上海地区特点的要求，执行《上海市工程建设规范公共建筑节能设计标准》。

2 建筑节能设计的应用——中航民用航空电子产业园建筑节能设计

2.1 项目概况

中航民用航空电子产业园项目地块位于上海紫竹科学园区，地块大体呈东西长、南北宽的不规则形状，东西最长约560m，南北最宽约380m。地块具体位于紫日路以东、紫星路以北、紫月路以西、紫海路以南。总用地面积123215m2，总建设面积209380m2。建筑物总占地面积26393m2，建筑密度21.4%，容积率1.41。

中航民用航空电子产业园分为二期建设，其中一期工程位于场地西南侧，为系统级航电产业平台，包括合资公司楼、配套服务楼。二期工程位于场地东侧，包括子系统级航电产业平台，含多个航电子系统研发测试楼；航空微电子研发平台，含多个航空微电子研发设计楼；民用电子产业平台,含多个民用电子研发设计楼以及产业配套服务等。

图1 总平面图

图2 鸟瞰图

图3 单体效果图

图4 种植屋面效果图

园区由内部车行道和景观隔离带将地块分成系统级航电产业、子系统级航电产业、航空微电子研发、民用电子产业四个组团。各组团分区明确，功能合理，并使园区内景观丰富，疏密有致，动静分离，节约能源。

本次项目主要建设内容为一期合资公司楼、配套服务楼，总建设面积43398m2。

2.2 总平面布置及节能设计

上海地区属气候温暖湿润、四季分明，属亚热带季风性湿润气候。年平均气温为15.5℃，常年以东南风为主，常年无霜期230d；雨水充沛，年平均降水量1089mm，年雨日约133d，年平均日照1994.6h。

建筑节能设计就是从分析地区的气候条件出发，将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合的一种建筑设计方法，也就是说在冬季最大限度的利用自然能来采暖，多获得热量和减少热损失；夏季最大限度的减少得热和利用自然能来降温冷却。

本方案根据方案总平面布置图及工艺、建筑等各专业的设计条件，结合紫竹科学园区要求，考虑了地形、防火、卫生及周围环境等要求，同时充分考虑了夏季有利的主导风向（通风致凉）和避免冬季不利的主导风向（避风保暖），综合考虑采光、通风、保温和防晒等因素，合理安排群体布局和建筑朝向。本项目用地常年以东南风为主，在进行园区布局时，我们将小体量的低层、独立式建筑放在南面，大体量的建筑放在北面，可以最大限度的满足夏季自然通风的需要。

2.3 建筑物特征

本建设项目不仅要提供一个高效便捷的研发平台、明亮舒适的测试实验空间，还需将整个建筑群体纳入紫竹园区大环境之中，使之成为有机整体，并在建筑形体上体现其自身特殊的性格。

在建筑单体设计前，必须进行建筑群体的协调设计，通过统一的建筑语言、符号、秩序表达一致的建筑形象，具体通过以下三点协调设计。

①总体规划布局协调：中航民用航空电子产业园由内部车行道和景观隔离带将地块分成系统级航电产业、子系统级航电产业、航空微电子研发、民用电子产业四个组团。每组建筑物组团因电子产业自身属性特点，需要表现出同中求异的建筑形象。本次规划设计突破常规的孤立的单体设计，打破传统的条块分隔，结合用地现状，因地制宜，在充分满足工艺研发测试需求的前提下，通过几个区位要素将不同性质的建筑有机的整合，形成整体性的统一对外建筑形象。使每个区域建筑布局追求浑然一体，创造新时代高科技电子研发企业的崭新形象，传达中航工业企业文化精神。

②建筑风格协调：建筑造型力求方整，简单实用，通过规划，组合为一组群体建筑，模糊单体个性，统一的建筑立面、造型手法，一致的建筑外装修材料、色彩，从而形成整体的对外建筑形象。

建筑立面设计从建筑自身特点出发，遵循基地总体规划对建筑形态总的要求，以简洁大方为主要设计特色，以铝合金金属幕墙、石材幕墙构成造型主体，总体造型明快流畅，与基地总体环境相吻合，建筑造型简洁、大气，在对建筑物的造型、风格进行控制的同时，也对立面中的细部节点也进行了重点处理，使建筑物既有简洁、明快的总体形象，又经得起细细品味，用精美的材料和精致的细部充分表达建筑的文化含量。

③建筑色彩协调：基地内所有建筑物色彩统一设计为灰色主调，灰色为混合色，富于变化，象征着包容、多样性和复杂性。

本次设计的“建筑灰”统一而不失变化，一致而不显呆板。灰色的玻璃幕墙、灰色的金属构件、灰色的铝板幕墙。每一种材料因自身材质不同，而塑造出不同的立面效果，主色调庄重严谨而不失活泼元素。

2.4 建筑单体节能设计要点

101#合资公司楼为新建高层工业科研建筑，总建筑面积43465m2，其中地上建筑面积36553m2，地下建筑面积6912m2（与102#连通），建筑基底面积4511m2。该建筑平面呈五边型，东西长81m，南北宽81m（最大边长），建筑高度38.4m，建筑层数为8层，首层、二层层高为5.4m，三至八层层高为4.5m，结构形式采用现浇钢筋混凝土框架-抗震墙结构。一层主要由集成装配、测试等工艺用房和对外接待等配套服务组成；二层主要由集成装配、测试、试验等工艺用房和培训用房组成，三至八层均为研发、办公及实验室。平面设计的原则是灵活使用、流线短捷、满足功能、节约能耗，也为未来的改造提供良好的条件。

102#配套服务楼为新建高层民用建筑，总建筑面积12373m2，地上建筑面积10089m2，地下建筑面积2284m2（与101#连通），建筑基底面积1226m2。建筑东西长27m，南北宽45m。建筑高度38.4m，建筑层数为8层，首层、二层层高为5.4m，三至八层层高为4.5m，结构形式采用现浇钢筋混凝土框架-抗震墙结构。一层主要由接待、展示、招商及厨房等用房组成；二层主要由餐厅、活动中心等用房组成；三至八层为办公、会议等用房。

2.5 节能设计手法

2.5.1 合理控制建筑体形系数

体形系数就是指建筑物与室外大气接触的外表面积和所包围的体积之比值。也就是说，单位建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计时，建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整。本项目101#合资公司楼体形系数为0.10，102#配套服务楼体形系数为0.15，平面外形比较规整。

2.5.2 合理控制窗墙比

窗墙比就是建筑外窗面积与外围护墙体总面积之比值。由于外围护墙体的热工性能比玻璃窗或玻璃幕墙要好，尽管外窗面积比外墙面积小，但通过外窗得失热量却占外围护结构得失热量的40%左右，因此需要根据上海地区气候特征合理控制窗墙比。在上海地区，建筑的窗墙比可以较大，夏季利用较大的南向窗户进行自然通风，冬季则可以获得较多的太阳辐射热。本项目101#合资公司楼的窗墙比为：外围东向0.50、外围西向0.52、外围南向0.51、外围北向0.52、外围东南向0.41、内院南向0.57、内院东向0.38、内院西向0.40、内院北向0.42、内院西南向0.47。102#配套服务楼的窗墙比为：南向0.44、北向0.45、东向0.47、西向0.31。

2.5.3 外墙的隔热保温与遮阳

目前，我国正提倡新型复合墙体自保温系统和外隔热保温技术，外保温的优点：建筑室内温度受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和热（冷）桥的产生。本项目外墙采用3mm厚氟碳喷涂单层铝板，背衬1mm镀锌钢板+60mm玻璃棉板保温，墙面内侧封FC板，传热系数K=0.79w/（m·k）。属于外保温系统，玻璃棉板具有良好的保温性和憎水性，方便施工，适用于设计各种复杂外墙体保温。

2.5.4 玻璃门窗的隔热保温与遮阳

外窗玻璃门窗是阻挡夏季太阳辐射热进入室内和冬季室内热量散失的最薄弱环节，其能耗是同面积墙体的4倍、屋顶的5倍，对建筑能耗影响较大。除控制窗墙比外，需增加玻璃门窗的热工性能，本项目选择采用热工性能较好的6mm较低透光Low-E+12空气+6mm透明玻璃，隔热金属型材多腔密封窗框K≤5.0[W/(m2·K)]，框面积≤20%，同时加强窗墙间、框扇间的接缝气密性设计。

2.5.5 屋面保温隔热与遮阳

在上海的夏季，屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60℃～80℃，顶层室内温度受其影响会提高2℃～4℃。在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷。本项目屋面采用了种植屋面节能措施，种植屋面是一种生态节能型屋面，不仅能够提高屋面的隔热保温性能，还能增加城市绿地面积，改善城市气候环境。实验数据表明，种植屋面使屋顶外表面最高温度下降2.0℃，具有良好的隔热保温性能。

2.5.6 自然通风

风压与热压是实现自然通风的两种手段，二者互为互补、密不可分。风压通风是利用建筑的迎风面与具有良好外部风环境的地区，选择有利通风的建筑朝向、控制建筑进深、“引导”自然通风等，可实现良好的风压通风效果。

3 结 语

建筑节能研究是建筑可持续发展的重要研究课题。在我国现阶段，主要提倡运用与经济发展水平相适应的简单节能技术为主。中航民用航空电子产业园项目正是从建筑设计入手，结合总平面布局，综合分析地区气候特征，充分利用有利的气候条件和防御不利的气候因素影响，运用了若干成熟的建筑节能技术，达到全面打造节能型科研办公建筑、工业建筑的目的。

[1]DGJ08-107-2012,公共建筑节能设计标准[S].2012.

[2]徐强,邱喜兰.上海公共建筑节能监管：提升节能成效培育节能市场[J].城市住宅,2009（4）.