深圳建科大樓 | 有生命的建筑，會“呼吸”的大樓?

▲總體鳥瞰（攝于2019年）

題記

設計是可感知與傳播的慈悲，它的背后是愛。

———葉青

深圳市建筑科學研究院股份有限公司董事長

在綠色建筑大量普及的今天，大量的高成本、拼貼技術的綠色建筑不斷涌現，深圳建科大樓作為中國南方夏熱冬暖（特別是濕熱）氣候區的典型綠色建筑代表，從2009年竣工到現在已經過去10年了，深圳建科院（IBR）團隊在共享設計理論指導下，通過建科大樓項目的實踐，努力倡導"本土、低耗、精細化"的平民綠色理念，探索有中國特色的綠色建筑之路。

在已獲得國家國家綠色建筑評價三星級標識（設計+運營）和美國LEED金級認證的基礎上，建科大樓于2019年10月在法國巴黎召開的第八屆國際日光研討大會上，榮獲Active House運營獎，這也是中國首個獲得該項認證的項目。

2020年，深圳建科大樓刊登國家一級學術期刊《建筑學報》第618期。

▲《建筑學報》刊登

項目概況

深圳市建科大樓位于深圳市福田區，定位為本土、低耗、可推廣的綠色辦公大樓。工程總投資為7055萬元，用地面積3000m2，容積率為4，覆蓋率為38.5%，總建筑面積18170m2，建筑高度57.9m。建筑主體層數為地上12層，建筑面積13886.19m2，地下2層，建筑面積約4283.m2。

經初步測算分析，整座大樓每年可減少運行費用約150萬元，其中相對常規建筑節約電費145萬元，節約水費5.4萬元，節約標煤610噸，每年減少1600噸CO2排放量，在當今全社會的節能減排事業中貢獻了自己的力量。

項目技術

首先，基于氣候和場地具體環境，通過建筑體型和布局設計，創造利用自然通風、自然采光、隔音降噪和生態共享的先決條件。其次，基于建筑體型和布局，通過集成選用與氣候相宜的本土化、低成本技術，實現自然通風、自然采光、隔熱遮陽和生態共享，提供適宜自然環境下的使用條件。最后，集成應用被動式和主動式技術，保障極端自然環境下的使用條件。

▲建科大樓綠色建筑技術體系示意圖

一、基于氣候和場地條件的建筑體型與布局設計

基于深圳夏熱冬暖的海洋性季風氣候和實測的場地地形、聲光熱環境和空氣品質情況，以集成提供自然通風、自然采光、隔聲降噪和生態補償條件為目標，進行建筑體型和布局設計。

（1）“凹”字體型設計與自然通風和采光

通過風環境和光環境仿真對比分析，建筑體型采用“凹”字型。凹口面向夏季主導風向，背向冬季主導風向，同時合理控制開間和進深，為自然通風和采光創造基本條件。同時，前后兩個空間稍微錯開，進一步增強夏季通風能力。

▲“凹”字體型與通風采光

（2）垂直布局設計與交通組織和環境品質

結合功能區使用性質極其對環境的互動需求進行垂直布局設計，以獲得合理的交通組織和適宜的環境品質。中底層主要布置為交流互動空間以便于交通組織，中高層主要布置為辦公空間，以獲得良好的風、光、聲、熱環境和景觀視野，充分利用和分享外部自然環境，增大人與自然接觸面。

▲垂直布局設計

（3）平面布局設計與隔熱、采光和空氣品質

結合朝向和風向進行平面布局設計，以獲得良好的采光、隔熱效果及空氣品質。大樓東側及南側日照好，同時處于上風向，布置為辦公等主要使用空間；大樓西側日曬影響室內熱舒適性，因此盡量布置為電梯間、樓梯間、洗手間等輔助空間，其中洗手間及吸煙區布置于下風向的西北側。西側的輔助房間對主要使用空間構成天然的功能遮陽。

▲建筑布局與朝陽、場地風向

（4）架空綠化設計與城市自然通風和生態補償

為使大樓與周圍環境協調及與社區共享，首層、六層、屋頂均設計為架空綠化層，最大限度對場地進行生態補償。首層開放式接待大廳和架空人工濕地花園，實現了與周邊環境的融合和對社區人文的關懷。架空設計不僅可營造花園式的良好環境，還可為城市自然通風提供廊道。

▲架空綠化層設計

(5）開放式空間設計與空間高效利用

結合“凹”字型布局和架空綠化層設計，設置開放式交流平臺，靈活用作會議、娛樂、休閑等功能，以最大限度利用建筑空間。

▲各層通風休閑（會議）平臺

(6)基于建筑體型和布局的本土化、低成本被動技術應用集成

基于”凹“字體型和功能布局，集成選用與氣候相宜的本土化、低成本技術，實現自然通風、自然采光、遮陽隔熱和生態補償。

二、自然通風技術

突破傳統開窗通風方式，建筑采用合理的開窗、開墻、格柵圍護等開啟方式，實現良好的自然通風效果。

適宜的開窗方式設計：根據室內外通風模擬分析，結合不同空間環境需求，選取合理的窗戶形式、開窗面積和開啟位置。

▲適宜的開窗方式

自然采光技術“凹”字體型使建筑進深控制在合適的尺度，提高室內可利用自然采光區域比例之外，大樓還利用立面窗戶形式設計、反光遮陽板、光導管和天井等措施增強自然采光效果。

適宜的窗洞設計：對于實驗和展示區等一般需要人工控制室內環境的功能區，采用較小窗墻比的深凹窗洞設計，有利于屏蔽外界日照和溫差變化對室內的影響，降低空調能耗。對于可充分利用自然條件的辦公空間，采用較大窗墻比的帶形連續窗戶設計，以充分利用自然采光。

▲辦公空間連續條形窗設計

遮陽反光板+內遮陽設計：辦公空間采用遮陽反光板+內遮陽設計，在適度降低臨窗過高照度的同時，將多余的日光通過反光板和淺色頂棚反射向縱深區域。

▲反光遮陽板實景

（左：外立面視角，右：室內視角）

光導管及采光井設計：利用適宜的被動技術將自然采光延伸到地下室，設置光導管和玻璃采光井（頂）。

▲地下空間自然采光

三、立體遮陽隔熱技術

建筑布局構成“功能遮陽”、“自保溫復合墻體”、“本體隔熱” 、“節能玻璃”、“自遮陽”遮陽反光板在自然采光之余具有遮陽作用……在此基礎上，結合綠化景觀設計和太陽能利用技術，進一步進行立體遮陽隔熱。

屋頂綠化：屋面設置為免澆水屋頂花園，上方設有太陽能花架遮陽，光伏發電的同時具有遮陽隔熱的作用。

▲屋頂綠化

空層綠化：建筑首層、中部和屋頂所設計的架空層均采用綠化措施，在最大程度實現生態補償的同時，盡量改善周邊熱環境。

▲空層綠化

垂直綠化：大樓每層均種植攀巖植物，包括：中部樓梯間采用垂直遮陽格柵，北側樓梯間和平臺組合種植垂吊的綠化。在改善大樓景觀的同時，進一步強化了遮陽隔熱的作用。

▲垂直綠化

光電幕墻遮陽：針對夏季太陽西曬強烈的特點，在大樓的西立面和部分南立面設置了光電幕墻，既可發電又可作為遮陽設施減少西曬輻射得熱，提高西面房間熱舒適度；幕墻背面聚集的多余熱量利用通道的熱壓被抽向高空排放。

▲光電幕墻全景

光電板遮陽：大樓南側設置光電板遮陽構件，在發電的同時，起到遮陽作用。

▲屋頂上的光電光熱系統及風力發電機

四、噪聲控制

通過結構措施防噪，在一至五層設置展廳、檢測室和實驗室等非辦公房間減少開窗面積，減少室外噪聲對人員的影響；采用雙層窗，在受室外噪聲的、影響較大的房間采用LOW-E中空玻璃，隔熱與防噪。要求其計權隔聲量不小于30dB；局部地方采取室內吸聲降噪措施。

▲噪聲模擬分析

五、主動技術與被動技術的集成應用

作為被動式技術的補充，集成采用高效的主動式技術。如自然通風與空調技術結合，自然采光與照明技術結合，可再生能源與建筑一體化，綠化景觀與水處理結合等。

（1）面向時間空間使用特性、作為自然通風補充的空調技術

利用自然通風等被動技術，在盡量將空調負荷減到最低、空調時間減到最短后，設置空調系統以滿足天氣酷熱時的熱舒適需求。

空調系統設計：摒棄慣用的集中式中央空調，根據房間使用功能和使用時間需求差異，劃分空調分區并選用適宜的空調形式，實現按需開啟、靈活調節。為空調系統的節能高效運行提供基礎條件。

空調系統運行控制：與自然通風密切結合，對室內外溫濕度進行監測，優先采用自然通風降溫，僅當自然通風無法獨立承擔室內熱濕負荷時，才啟動空調系統。

▲濕地+水景水作空調冷卻水

▲溫濕度獨立控制空調

（2）面向時間空間使用特性、作為自然采光補充的照明技術

照明系統設計：根據各房間或空間室內布局設計、自然采光設計和使用特性，進行節能燈具類型、燈具排列方式和控制方式的選擇和設計。

照明系統控制：與自然采光密切結合，僅當自然采光無法滿足光照條件要求時，按需開啟人工照明系統。

▲照明系統

（3）與建筑一體化的可再生能源利用技術

避免可再生能源利用技術的簡單拼湊，大樓采用可再生能源利用與建筑一體化技術。

創新的高層太陽能熱水解決方案。大樓太陽能熱水系統采用了集中-分散式系統用于滿足員工洗浴間熱水需求，以鼓勵員工綠色交通出行。

規模化太陽能光電集成利用。多點應用，大樓在屋面、西立面、南立面均結合功能需求設置了太陽能光伏系統。多類型應用，多種光伏系統分回路并用，以便于對比研究：單晶硅、多晶硅、HIT 光伏、透光型非晶硅光伏組件組成。

光伏發電與隔熱遮陽集成應用。南面光伏板與遮陽反光板集成，屋頂光伏組件與花架集成，西面光伏幕墻與通風通道集成，發電同時起到遮陽隔熱作用。

▲與建筑一體化的可再生能源系統

（4）與綠化景觀結合的水資源利用技術

設置中水、雨水、人工濕地與環藝集成系統。將生活污水經化糞池處理后的上清液經生態人工濕地處理后的達標中水供應衛生間沖廁，樓層綠化澆灑用水；將屋頂及場地雨水經濾水層過濾后的雨收集水，經生態人工濕地處理后達標水供應一層室外綠化澆灑；旱季雨水不足時，由中水系統提供道路沖洗及景觀水池補水用水，以減少市政用水量。