高密度城市综合体的绿建设计策略研究——以金华信息产业园为例

王 磊

(中铁建设集团有限公司建筑设计院 北京 100131)

1 前言

随着城市化进程迅速推进，城市土地开发逐渐向集约化方向发展，高密度城市综合体应运而生，使得城市功能发挥到极致，也迎合着人们工作、娱乐、消费方式的变革。但随之带来的是建筑能耗的急剧增加以及资源的大量消耗，单位面积能耗往往是普通建筑的三倍以上[1]，也容易出现交通拥堵、环境污染等城市问题。因此，如何将高密度城市综合体的设计与节能、环保、可持续的绿色建筑技术相结合，对实现“五大发展理念”之绿色发展具有十分重要的意义。

城市综合体种类多样，如城市CBD综合体、交通枢纽型城市综合体、城郊商业综合体等，通常尺度巨大，能容纳众多的建筑功能空间。随着城市综合体数量的逐渐增多以及绿色建筑评价标准的全面实施，其绿建设计也日益受到人们的重视。任国瑞[2]、张玉石[3]、李振东等[4]对城市综合体的设计理念、绿建技术等方面进行了阐述；翟晓军等[5]分析了可持续型城市综合体的设计理念；刘子勤等[6]分析了交通枢纽型城市综合体的绿色设计；周海峰等[7]分析了城市CBD综合体的绿色建筑技术措施。这些研究从多个角度分析了城市综合体的绿色建筑技术措施，但由于绿建设计涵盖的内容十分广泛，行业内越来越提倡从建筑方案设计开始就融入绿建设计的理念，运用“绿色”帮助创作[8]，而不是用后期的模拟来替代绿建设计，注重被动式技术的应用[9]，实现真正绿色节能的建筑。

基于上述研究背景，本文以金华信息产业园为例，从建筑设计的角度分析其绿建设计策略，注重被动式策略的应用，希望能为高密度城市综合体的绿建设计提供新的思路。

2 项目概况

项目位于金华市开发区区块，基地总用地面积约为13.55公顷。项目建筑功能为商务办公、酒店、商业。项目地上总建筑面积约为48.2万m2，其中一期地上约为16.7万m2(已完成)，二期地上约为31.5万m2，含6幢高层建筑，包括一栋150 m的超高层写字楼(见图1)。项目充分运用低碳节能技术，突出低碳、生态、节能、环保主题，考虑地下空间的复合利用，充分运用先进的设计理念、手段和节能技术，节能率达到65%，达到二星级绿色建筑标准和LEED金级双认证(超高层写字楼达到三星级绿色建筑标准)。

图1 项目鸟瞰图

3 绿建设计策略

3.1 整体设计理念

项目依托金华的城市设计和文化底蕴，整合了可持续的国际花园与生态城市设计理念，从绿色生态与城市设计的角度出发来考虑建筑形态[10－11]。为了实现绿色生态的目标，在设计初始就对地区的气候特点进行分析，因地制宜地考虑适宜的绿色建筑技术[12]。

金华地处浙江省中部，属于夏热冬冷地区，亚热带季风气候，四季分明，年温适中，热量丰富，雨量丰富，干湿两季明显，年总降雨量平均为1 424 mm。春季气温回升快，但气温变化不定，春末夏初雨水集中，时有冰雹大风；夏季长而炎热，且雨热同步，常有干旱；秋季凉爽，空气湿润，时间短；冬季晴冷干燥，大气层结稳定。

金华地区的年平均气温相对适宜，在17℃～19℃，但季节温差和昼夜温差较大。从节能角度出发，提高建筑的保温性能和热稳定性是设计的重点，设计中一方面通过相对规整的形体减小建筑的体形系数，另一方面使用断桥铝合金中空玻璃幕墙以及性能良好的墙体保温材料，使建筑达到节能65%的要求。

根据金华地区不同季节的气候特点，分别进行了有针对性地设计:金华地区夏季炎热，因此在建筑设计中重点考虑建筑的遮阳；在过渡季节则通过组织自然通风来减少空调的使用，降低建筑能耗；建筑室外空间的组织错落有致，通过高层建筑的围合和立体绿化的使用，形成富有层次感的室外活动环境；将雨水回收与绿化灌溉和海绵城市设计相结合，形成综合性的水资源利用体系。

3.2 采光与遮阳

采光和遮阳是绿建设计中相互关联的两个方面，充分利用自然采光可以节省大量的照明能耗，良好的景观视野也是建筑品质的重要体现；但在夏季，过多的日照会引起室内过热，增加空调负荷，因此有必要对两者进行综合权衡，发挥最佳的效益。

项目在遮阳方面的设计包括建筑群体组合和单体设计两个层次。在建筑群体的组合上，通过建筑组团的高低错落与动静结合，创造了丰富多变的城市与建筑空间。同时错落的高层建筑形成了良好的自遮阳效果，在地块中央围合形成开敞的景观花园，结合室外丰富的绿化景观，形成环境舒适的室外活动空间。设计中使用Ecotect软件，对室外活动场地的遮荫效果进行了模拟分析，夏至日的建筑阴影范围如图2所示。经分析可知，室外活动场地中有23.7%的面积能满足夏至日遮荫4 h以上的要求。

图2 夏至日8:00到16:00建筑日照投影范围

在建筑单体设计上，综合采用了多种遮阳手段。超高层写字楼采用参数化扭转的形体，各层之间上下错落，形成一定的自遮阳效果；高层写字楼立面以石材和玻璃为主要材料，形成多种线条变化的格栅式遮阳；综合楼采用铝板与玻璃为主要材料，设计上富于动感；各建筑的玻璃幕墙采用断热铝合金低辐射中空玻璃窗(6＋12A＋6遮阳型)，反射色为深灰色，反射率<0.2，能有效避免大面积玻璃幕墙的光反射对周边环境，特别是基地西北部住宅区的影响。

建筑功能布置中充分考虑了各个房间的自然采光需求，经过自然采光模拟分析可知，主要功能房间采光系数能满足绿色建筑评价标准中的相关要求，项目主要功能空间中有78.69%的面积比例能够达标。此外，建筑室内空间均设置了可调节的高反射内窗帘，一方面能更为有效地调节室内采光，另一方面也能避免眩光的影响。

在设计中还考虑了室外视野设计，为建筑中的主要功能空间提供良好的天空和景观视野，提升建筑使用者的舒适度。通过建筑视野模拟分析可知，各建筑的主要功能房间能通过外窗看到室外自然景观，无明显视线干扰。

3.3 风环境设计

风环境影响着建筑室外活动场地的舒适性和室内使用空间的能源消耗，是绿建设计中的重要方面。充分利用自然通风是建筑节能的有效措施之一，在室外气候较为舒适时利用自然通风可带走室内得热，引入新鲜空气，改善室内环境。

项目的风环境设计主要包括建筑群体和室内两个层次。在设计分析中，首先采用CFD方法对建筑室外风环境进行模拟分析，从而获取建筑外表面各开口(门、窗)上的压力分布情况；随后将外环境模拟分析的结果作为室内自然通风分析的输入参数，采用网络法分析各房间的通风量。

根据金华市典型气象年的风向、风频情况，夏季东北风向频率最大，其他季节东北偏北风向频率最大，风速介于1.96～2.6 m/s之间，以此作为模拟分析的边界条件，可得出项目不同季节的室外风环境情况。

在冬季工况下，项目区域东北侧为迎风面，来流风经过建筑后，由于其自身以及周围建筑的阻挡，在建筑的迎风面和背风面形成一定压差。如图3所示，除迎风第一排建筑外，建筑前后立面的压差为2.0～4.5 Pa。图4为冬季工况下，地块内室外1.5 m高度处的速度分布图，经软件统计，整个参评区域的最大风速约为3.18 m/s。最大风速出现在9号楼东侧区域，对应的风速放大系数为1.98。

图3 冬季建筑迎风面风压分布

图4 冬季1.5 m高处室外人行区风速分布

在夏季工况下，项目区域北侧为迎风面，来流风经建筑后，在北侧和南侧形成一定压差，均大于1.0 Pa(见图5)，在建筑室内外能形成大于0.5 Pa的表面压差，有利于建筑自然通风。图6为夏季来流风在建筑周围人行区的速度分布情况，场地内没有旋涡区和无风区，区域内通道及项目建筑周围的风速曲线流畅，说明考察区域内产生的热量以及污染物能够被及时带走。春季和秋季项目场地通风情况与夏季类似。

图5 夏季建筑迎风面风压分布

图6 夏季1.5 m高处室外人行区风速度矢量图

在室内风环境设计方面，合理设置各主要功能空间的可开启窗扇位置，采用了南北通透的开窗设计，有利于形成穿堂风，增强了自然通风效果，有效地提高室内换气次数。模拟分析中采用多区域网络法对建筑室内换气次数进行计算，分析结果表明:过渡季(秋季)工况下室内人员活动区域自然风平均流动速度适中，气流通畅，换气次数大于2次/h的达标面积占比达到76.86%。

在暖通空调设备方面，项目设置冷却塔制冷系统，全空气系统采用可调新风比或全新风运行，能大幅降低建筑空调能耗。

3.4 立体绿化

立体绿化包括垂直绿化、屋顶绿化、阳台绿化等多种形式，层次丰富的立体绿化设计是创造优美建筑环境的重要途经，也是绿建设计中的重要策略之一。为了集约用地，高密度城市综合体中往往很难留出足够的场地面积用于地面绿化，此时充分利用建筑墙体和屋顶的空间设计绿化，可以改善环境、美化城市，同时对建筑物本身也能起到隔热降温和降低噪声的作用，因此大有裨益。项目地面绿地率为15%，结合屋顶绿化设计，绿化总面积能达到总场地面积的30%以上，满足LEED规范要求。

地下空间的景观设计为项目的另一特点，通过下沉广场的设计，将绿化引入地下空间，提供通风采光的同时提升园区品质。

3.5 海绵城市与水资源利用

金华市气候潮湿多雨，项目结合场地条件进行海绵城市设计，设计了多种透水地面铺装和下凹式绿地，并设置雨水处理系统，有助于充分利用雨水资源并节约用水。

场地地下设置两座雨水收集池，有效容积共1 293 m3，雨水回用系统的平均日用水量为288.54 m3，最高日用水量为360.67 m3。收集室外硬化地面、屋面雨水，通过地下雨水管网排到雨水调蓄池内处理回用，部分雨水渗入地下或排入下凹绿地内。调节池设置溢流排水，重力流排入市政雨水管道中，整体设计能够降低雨水径流总量，缓解市政排水压力，同时涵养水源，可保持生态平衡和水资源循环利用。

蓄积的雨水处理后用于车库冲洗、绿化、道路及广场浇洒。项目的公共中心处设计为扩大的下沉式景观广场，布置中心水池及景观绿地，园区的人工5～10 cm景观薄水面的处理手法与雨水回用系统相结合，塑造生态、节约与安全的景观水系。

4 结束语

高密度城市综合体是城市空间集约化发展的必然产物，在其设计中引入绿色建筑的理念具有十分重要的意义。本文从建筑设计的角度探讨高密度城市综合体的绿色节能，根据具体的地域气候和场地条件来确定最佳的绿建设计策略，以被动式技术优先，结合主动式技术实现综合节能的效果，并通过计算机模拟技术对方案进行量化分析与比较优化，希望能为高密度城市综合体的绿建设计提供新的思路。