上海莫比烏斯環(huán)公園商業(yè)項(xiàng)目

本文摘選于《不同類型公共建筑超低能耗設(shè)計(jì)實(shí)踐與思考——以上海市3個(gè)工程項(xiàng)目為例》；作者：燕艷，上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，原文刊發(fā)于《綠色建筑》雜志2024年第4期

項(xiàng)目概況

莫比烏斯環(huán)公園商業(yè)項(xiàng)目位于上海市浦東新區(qū)臨港新片區(qū)，通過(guò)跨河造橋巧妙地串聯(lián)河兩岸的功能空間，形成完整的莫比烏斯環(huán)的概念，具有獨(dú)創(chuàng)性。單體建筑形成對(duì)各個(gè)空間的圍合之態(tài)，將自然景觀與建筑形體緊密結(jié)合，形成從人工向自然的滲透。整體造型凸顯輕盈感、科技感與未來(lái)感。建筑面積為3.9萬(wàn)㎡，地上5層，地下2層，本項(xiàng)目為上海市首個(gè)通過(guò)方案評(píng)審的超低能耗商業(yè)綜合體項(xiàng)目，建筑效果圖如下圖所示。

莫比烏斯環(huán)公園商業(yè)項(xiàng)目效果圖

參數(shù)化手段輔助超低能耗建筑設(shè)計(jì)

商業(yè)建筑具有人員密度大、能耗高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超低能耗難度較大，加上建筑造型獨(dú)特，需要采用更加科學(xué)的工具，在超低能耗建筑設(shè)計(jì)各影響因素中尋找權(quán)衡點(diǎn)，找到最適合建筑形體的解法。因此在方案前期，通過(guò)參數(shù)化分析工具，探討超低能耗建筑參數(shù)化尋優(yōu)設(shè)計(jì)方法。

（1）外立面參數(shù)化尋優(yōu)設(shè)計(jì)

采用Honeybee插件調(diào)用Energyplus對(duì)建筑能耗進(jìn)行初步測(cè)算，并通過(guò)自行編寫(xiě)電池組，通過(guò)模型導(dǎo)入、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)定、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定等步驟，計(jì)算并篩選出建筑空調(diào)、采暖、照明、生活熱水等主要能耗構(gòu)成，計(jì)算建筑能耗指標(biāo)及節(jié)能率。對(duì)于建筑窗墻比、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能等參數(shù)進(jìn)行遺傳算法尋優(yōu)，對(duì)于部分室內(nèi)未來(lái)有靈活使用潛力的空間，適當(dāng)兼顧采光和通風(fēng)效果，通過(guò)多方案比選確定合理的窗墻比及圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)，并且配合建筑設(shè)計(jì)確定各朝向各部位虛實(shí)關(guān)系。

同時(shí)，采用“遺傳算法”將相鄰公共空間的美景視野的利用效率最大化，同時(shí)，分別針對(duì)夏季和冬季的室外氣候環(huán)境條件制定精準(zhǔn)響應(yīng)措施，通過(guò)被動(dòng)式的遮陽(yáng)措施，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)外微氣候條件，在優(yōu)化建筑群濕熱負(fù)荷的同時(shí)減少了更多的能源消耗，營(yíng)造舒適健康、綠色低碳的建筑環(huán)境。超低能耗建筑參數(shù)化尋優(yōu)流程示意圖如下圖所示。

超低能耗建筑參數(shù)化尋優(yōu)流程示意圖

（2）室內(nèi)外物理環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用CFD模擬建筑室外風(fēng)環(huán)境，并對(duì)其舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，為構(gòu)建舒適的室外活動(dòng)場(chǎng)地提供參考依據(jù)。經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目周邊室外風(fēng)環(huán)境達(dá)到過(guò)渡季節(jié)的舒適度要求，并達(dá)到超低能耗建筑相關(guān)指標(biāo)要求。

對(duì)南側(cè)地塊4層商業(yè)部分窗墻比做了優(yōu)化，在北向增大透明部分的面積，改善局部商業(yè)功能的采光效果，提升南側(cè)4層功能空間采光效果。同時(shí)，將遮陽(yáng)作為建筑形體的一部分加以考慮，賦予建筑鮮明的特點(diǎn)。結(jié)合光伏的布置，利用外挑屋檐進(jìn)行建筑自遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，出挑3800～4200mm；將建筑外遮陽(yáng)和建筑立面設(shè)計(jì)相結(jié)合，結(jié)合立面豎挺構(gòu)成垂直外遮陽(yáng)，豎挺最大出挑450mm，在確保滿足室內(nèi)舒適度的同時(shí)，將透明幕墻綜合遮陽(yáng)系數(shù)降至0.3，有效減少了由太陽(yáng)輻射得熱引起的建筑負(fù)荷增加。建筑外表面太陽(yáng)輻射得熱分析如下圖所示。

（a）無(wú)外遮陽(yáng)

（b）有外遮陽(yáng)

建筑外表面太陽(yáng)輻射得熱分析

（3）建筑光伏一體化尋優(yōu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目屋檐隨建筑造型螺旋上升，傾角不斷變化，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度也隨之變化。利用屋頂除步道以外的屋檐部分設(shè)計(jì)光伏發(fā)電區(qū)域，通過(guò)對(duì)屋檐部分太陽(yáng)的直射和輻射情況的模擬分析，計(jì)算屋檐部分受自遮擋較少、全年可接受陽(yáng)光較多的區(qū)域，作為合理經(jīng)濟(jì)的光伏布置位置，合計(jì)面積約為3530㎡。選用藍(lán)色發(fā)電玻璃（薄膜）光伏系統(tǒng)，光伏裝機(jī)容量共計(jì)291kWp，光伏鋪設(shè)位置參數(shù)化尋優(yōu)如下圖所示。

光伏鋪設(shè)位置參數(shù)化尋優(yōu)

（4）高效機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目由能源中心提供全年24h空調(diào)冷熱水，大空間采用全空氣系統(tǒng)，小空間采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管＋獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)均采取轉(zhuǎn)輪全熱回收措施，全熱回收效率冬季焓效率70%，夏季焓效率65%，熱回收系統(tǒng)設(shè)置旁通管，在室內(nèi)外焓差較小時(shí)開(kāi)啟旁通。

項(xiàng)目80%的生活熱水采用空氣源熱水熱泵供應(yīng)，最大比例電氣化設(shè)計(jì)。變壓器能效等級(jí)達(dá)到GB 20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》中規(guī)定的1級(jí)；室內(nèi)照明功率密度值應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定目標(biāo)值的70%以下。