生態(tài)建筑體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展原則，強調(diào)建筑與人文、環(huán)境及科技的和諧統(tǒng)一，是建筑業(yè)由傳統(tǒng)高消耗型發(fā)展模式轉(zhuǎn)向高效生態(tài)型發(fā)展模式的必由之路，是當今世界建筑可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。2004年9月，“上海生態(tài)辦公示范樓”在上海市建筑科學(xué)研究院莘莊科技園區(qū)內(nèi)落成。示范樓針對上海的地域特征和經(jīng)濟發(fā)展水平，集成了國內(nèi)外60多家產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體的先進技術(shù)研究成果，全面展示了體現(xiàn)生態(tài)建筑基本設(shè)計理念的超低能耗、自然通風等十大類關(guān)鍵技術(shù)體系，成為具有國際先進水平的生態(tài)建筑關(guān)鍵技術(shù)集成平臺，并已作為生態(tài)建筑技術(shù)產(chǎn)品后續(xù)研發(fā)的實驗平臺列入2004年國家“十五”科技攻關(guān)重點項目“綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”。

　　該樓總建筑面積1994平方米，鋼混主體結(jié)構(gòu)，南面兩層、北面三層；西側(cè)為建筑環(huán)境實驗室，東側(cè)為生態(tài)建筑技術(shù)產(chǎn)品展示區(qū)和員工辦公區(qū)，中部為采光中庭與天窗�；�于上海的經(jīng)濟發(fā)展水平，地域氣候特征、場址環(huán)境特點和建筑使用功能，通過研發(fā)并集成國內(nèi)外最新生態(tài)技術(shù)及產(chǎn)品，總體技術(shù)目標達到：綜合能耗為普通建筑的1/4；再生能源利用率占建筑使用能耗的20%；室內(nèi)綜合環(huán)境達到健康、舒適指標；再生資源利用率達到60%.形成“超低能耗、自然通風、天然采光、健康空調(diào)、再生能源、綠色建材、智能控制、（水）資源回用、生態(tài)綠化、舒適環(huán)境”等十大技術(shù)亮點。

　　技術(shù)集成示范

　　在技術(shù)集成示范方面，首先表現(xiàn)在建筑節(jié)能綜合利用技術(shù)方面。

　　一是超低能耗圍護結(jié)構(gòu)。通過能耗指標和節(jié)能效果能耗模擬分析，確定最佳的超低能耗綜合節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)：四種復(fù)合墻體保溫體系；三種復(fù)合型屋面保溫體系，綠化平屋面采用倒置式保溫體系，保溫層采用耐植物根系腐蝕的XPS板和泡沫玻璃板置于屋面防水層之上，再利用屋面綠化技術(shù)，形成冬季保溫、夏季隔熱又可增加綠化面積的復(fù)合型屋面；節(jié)能門窗；多種遮陽技術(shù)，天窗外部采用可控制軟遮陽技術(shù)達到有效節(jié)省空調(diào)能耗的作用；南立面根據(jù)當?shù)氐娜照找?guī)律采用可調(diào)節(jié)的水平鋁合金百葉外遮陽技術(shù)，通過調(diào)節(jié)百葉的角度，達到節(jié)能效果；西立面根據(jù)太陽光入射角度采用可調(diào)節(jié)垂直鋁合金百葉遮陽技術(shù)。通過以上綜合措施的應(yīng)用分析可知，僅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能措施可降低能耗47.8%.

　　二是太陽能綜合利用建筑一體化。設(shè)計了斜屋面放置太陽能真空管集熱器和多晶硅太陽能光電板，實現(xiàn)太陽能綜合利用。通過集成太陽能熱水器、低溫地板輻射采暖系統(tǒng)和熱水型太陽能吸附式空調(diào)機組，實施建筑一體化設(shè)計，有效解決示范樓冬季采暖、夏季制冷和全年熱水供應(yīng)問題；在過渡季節(jié)，利用太陽能熱水強化自然通風。此外，在斜屋頂下部選用光電轉(zhuǎn)換效率≥14%的高效率多晶硅太陽能光電板，建立5千瓦光伏電站并采用并網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)并網(wǎng)。

　　三是節(jié)能系統(tǒng)設(shè)備。如高效、環(huán)保、健康新型空調(diào)系統(tǒng)。除了利用太陽能、太陽能熱水型吸附式空調(diào)和采暖復(fù)合系統(tǒng)外，研發(fā)熱泵驅(qū)動的熱、濕負荷獨立控制的高效、環(huán)保、健康新型空調(diào)系統(tǒng)：通過避免使用有凝結(jié)水的盤管，解決目前空調(diào)系統(tǒng)中存在的霉菌滋生問題，同時通過除濕機內(nèi)鹽溶液的噴灑除去空氣中的塵埃、細菌、霉菌及其他有害物。該空調(diào)系統(tǒng)同時利用了熱泵的冷、熱量，并且排風采用全熱回收等技術(shù)，可以使空調(diào)能耗降低20％左右。機組可以采用全新風運行，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)。最后，系統(tǒng)通過使用綠色環(huán)保制冷工質(zhì)（溴化鋰溶液等），減少了氟利昂制冷劑的使用，減少對大氣臭氧層的破壞，體現(xiàn)生態(tài)和環(huán)保的理念。

　　節(jié)能照明及其智能監(jiān)控方面，選用節(jié)能燈具，優(yōu)化照明方案，并通過設(shè)置照度傳感器實現(xiàn)智能監(jiān)控，在確保舒適光環(huán)境前提下，節(jié)約照明能耗。

　　其它輔助節(jié)能技術(shù)有：自然通風設(shè)計策略，通過室外氣流組織的模擬計算及建筑物外形的風洞實驗，對建筑自然通風效果進行分析，改進和優(yōu)化建筑外形及房間功能；天然采光設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，采用天然采光模擬技術(shù)優(yōu)化中庭天窗、外墻門窗等采光及遮陽設(shè)計，設(shè)計優(yōu)化的目標為冬季北面房間可透射太陽光；夏季通過有效遮陽避免太陽直射；白天室內(nèi)純自然采光區(qū)域面積大于80%、臨界照度100Lux，在營造舒適視覺工作環(huán)境的同時有效降低照明能耗。

　　第二表現(xiàn)在資源節(jié)約、回用技術(shù)方面。

　　一是綠色建材的應(yīng)用。3R材料（Reduce、Reuse、Recycle）使用率達到80%，采用大量綠色材料，如墻體采用再生骨料混凝土空心砌塊；基礎(chǔ)應(yīng)用了C20墊層再生混凝土和C30再生混凝土；環(huán)保裝飾裝修材料100%采用環(huán)保低毒產(chǎn)品等。

　　二是水資源節(jié)約、回用技術(shù)。選用節(jié)水器具；采用ICAST雨污水處理系統(tǒng)來處理回用全部建筑污水、雨水和實驗室沖淋水。處理合格的中水回用作示范樓沖廁、綠化澆灌、景觀水體用水和清潔道路等。

　　第三表現(xiàn)在環(huán)境保護技術(shù)方面。

　　一是合理選址規(guī)劃，保護原環(huán)境。二是盡量減少廢水、廢氣、固體廢物排放；采用雨污水處理技術(shù)實現(xiàn)廢水的無害化和資源化，選用潔凈生產(chǎn)、無毒無污的綠色環(huán)保建筑材料，控制建筑施工過程污染，對固體廢物分類收集并進行無害化和資源化處理，促其再生使用。三是合理的室外綠化布局配置，改善建筑周邊微氣候，降低城市熱島效應(yīng)。

　　第四表現(xiàn)在“以人為本”綜合技術(shù)方面。

　　一是健康、舒適的建筑環(huán)境技術(shù)。通過室內(nèi)污染濃度分布預(yù)評估、環(huán)保建材的選用和室內(nèi)設(shè)備的選擇及新風量的控制，確保室內(nèi)空氣品質(zhì)；通過熱環(huán)境模擬評估，確定滿足熱舒適的空調(diào)系統(tǒng)運行參數(shù)和氣流組織、風口的選擇；通過室內(nèi)外噪聲調(diào)研和建筑構(gòu)件隔聲模擬，并綜合考慮噪聲控制與節(jié)能、通風、采光之間的協(xié)調(diào)，提出室外交通噪聲、室內(nèi)設(shè)備房、中庭、管道、電梯等重點區(qū)域隔聲降噪控制方案；通過光環(huán)境模擬分析，將人工照明與自然采光相結(jié)合，確定分區(qū)照明設(shè)計方案。最終通過室內(nèi)環(huán)境綜合智能調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境控制目標。

　　采用生態(tài)綠化植物群落配置技術(shù)，在平屋頂屋面上設(shè)計了屋頂花園，在一樓中庭設(shè)計室內(nèi)綠化，并結(jié)合西墻垂直綠化和室外周邊綠化等多種綠化形式，有效改善建筑微環(huán)境，營造視覺舒適。

　　示范樓南外側(cè)設(shè)置景觀水體，采用景觀水質(zhì)生態(tài)修復(fù)保持技術(shù)，由水生植物凈化循環(huán)水再生系統(tǒng)保持水質(zhì)，滿足人對“親水”環(huán)境的愉悅需求。

　　二是建筑智能集成控制技術(shù)。以數(shù)據(jù)采集、通信、計算、控制等信息技術(shù)為手段，運用成套先進的智能集成控制系統(tǒng)，包括室內(nèi)環(huán)境綜合調(diào)控系統(tǒng)及軟件，照明及空調(diào)節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，安全保障及辦公設(shè)備控制系統(tǒng)的集成平臺和應(yīng)用軟件等，實現(xiàn)大型遮陽百頁的轉(zhuǎn)動控制，空調(diào)等設(shè)備的節(jié)能監(jiān)控，照明采光監(jiān)控，室內(nèi)空氣質(zhì)量等室內(nèi)環(huán)境動態(tài)調(diào)節(jié)，確保生態(tài)建筑運行的節(jié)能、舒適和高效。

　　示范樓運營效果首先，在建筑節(jié)能效果方面。采用合理的節(jié)能技術(shù)與措施后，實際設(shè)計示范樓的采暖空調(diào)能耗可達到30千瓦時/平方米，而未采取任何節(jié)能措施時所需的全年能耗為102千瓦時/平方米，節(jié)能率70.7％。其中遮陽占32.2％，外窗占18.9％，墻體屋面占25.8％，自然通風占9.6％，空調(diào)設(shè)備占13.6%.年節(jié)約能源費用共計170650元。

　　三是天然采光。跟蹤檢測發(fā)現(xiàn)：自然采光有效面積600平方米。自然采光措施大大減少了生態(tài)樓內(nèi)白天開燈的時間，全年照明可節(jié)約1525千瓦時，照明節(jié)能率為10.8％。

　　四是熱濕獨立式空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)過夏季初步運行和測試，熱濕獨立式空調(diào)系統(tǒng)運行良好，各項技術(shù)參數(shù)達到設(shè)計要求。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了熱濕獨立處理的目標，室內(nèi)風機盤管供水溫度控制在17～20℃，不同于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的7℃供水，實現(xiàn)了干工況運行，室內(nèi)空氣清新自然，無明顯異味。

　　五是太陽能利用。太陽能光熱綜合利用表現(xiàn)在冬季地板采暖太陽能利用率可達57％，夏季空調(diào)太陽能利用率可達75％。與常規(guī)風冷式冷熱水機組相比，年運行費用可降低54％，二氧化碳排放量減少67％，二氧化硫排放量減少80％，具有明顯的節(jié)能以及環(huán)保效益。此外，太陽能光電利用方面，生態(tài)樓5千瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)和市政用電的并網(wǎng)。

　　六是智能控制。室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)已實現(xiàn)CO₂濃度、溫度、濕度和光照分報、時報、天報和月報；空調(diào)節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)和通風氣窗、遮陽板、遮陽百頁和天窗遮陽蓬的自動控制運作正常。

　　七是中水處理回用。雨污水處理系統(tǒng)日處理水量為20立方米/日，處理以后的中水提供給生態(tài)樓衛(wèi)生間用水及景觀水池補充用水。

　　八是生態(tài)綠化。實現(xiàn)夏季建筑外植物群落降溫1℃～2.5℃，夏季屋頂及垂直綠化降低室內(nèi)溫度1℃～1.5℃，建筑周圍植物群落減弱噪音能力達到約1～2dB/m2的生態(tài)效益指標。

　　九是營造了舒適環(huán)境。室內(nèi)空氣質(zhì)量方面，檢測結(jié)果表明目前樓內(nèi)的平均污染水平已經(jīng)完全達到了《室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量評價標準》的限值，全部處于一級水平，生態(tài)辦公樓室內(nèi)空氣質(zhì)量優(yōu)良。室內(nèi)聲環(huán)境方面，主要進行了墻體、窗戶的隔聲測試和門窗關(guān)閉、自然通風、及空調(diào)運行三種工況下室內(nèi)背景噪聲。檢測發(fā)現(xiàn)，采取室內(nèi)裝修辦公室內(nèi)在三種工況下的背景噪聲都不超標，即均可控制在50dB以下。墻體和外窗的隔聲性能均達到預(yù)先設(shè)置要求。僅部分辦公室與樓道的隔墻設(shè)置采用大面積采光玻璃，影響了整體隔斷的空氣聲隔聲性能。

　　示范樓技術(shù)經(jīng)濟分析普通辦公樓每平方米造價3140元，生態(tài)辦公樓每平方米造價4603元，成本增長率為48.3%，增加比率偏高的原因除成本增加外，主要為兩方面原因，一方面是由于示范樓總體建筑面積小引起的，若增加建筑面積，將大幅度降低成本投入的增加，如示范樓面積達到5000平方米，則單位平方米造價可降低至3800元，工程建造成本僅比普通辦公樓上升21％；另一方面由于建筑物偏小，示范樓采用的部分技術(shù)和設(shè)備未達到其設(shè)計生產(chǎn)能力，如中水回用處理技術(shù)，設(shè)計日處理量為20噸，而實際使用僅為6噸／天，影響了經(jīng)濟效益的進一步發(fā)揮。

　　對示范樓圍護結(jié)構(gòu)按50年全壽命周期計算節(jié)能效果，節(jié)能空調(diào)、遮陽系統(tǒng)、太陽能等按25年全壽命周期計算節(jié)能效果，假設(shè)殘值為0，經(jīng)過對總體節(jié)能效果的全壽命經(jīng)濟分析，可得出上示范樓全壽命周期項目凈現(xiàn)值NPV=893399元，說明該項目具有較強的經(jīng)濟合理性，能得到超額收益。經(jīng)計算動態(tài)投資增額回收期Pd（k）=22.3年，表明使用生態(tài)建筑的節(jié)能技術(shù)能在22.3年后收回超額投資，開始收益。

　　多種先進生態(tài)節(jié)能技術(shù)的采用雖增加了建筑的初始投資，但可節(jié)約大量的能源和資源的消耗，運行費用大大降低，在全壽命使用過程中給使用者帶來了巨大的經(jīng)濟效應(yīng)。根據(jù)計算，直接的經(jīng)濟效益相當于建造成本增加投入的148％（資金使用動態(tài)計算結(jié)果）。此數(shù)值還未將生態(tài)建筑舒適健康的環(huán)境，降低廢棄物的排放和維護保養(yǎng)成本的降低給使用者帶來的諸多利益。

　　項目整體投資回收期偏長的主要原因是各項關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟效益差別較大，個別關(guān)鍵技術(shù)甚至在生命周期內(nèi)產(chǎn)生負凈現(xiàn)值，使得項目整體效益大幅下降。因此在生態(tài)建筑推廣過程中，還需要對部分關(guān)鍵技術(shù)開展進一步降低成本的研究，提高其經(jīng)濟效益，使得技術(shù)的應(yīng)用不至于在經(jīng)濟上產(chǎn)生障礙；此外生態(tài)關(guān)鍵技術(shù)在工程項目的推廣應(yīng)用應(yīng)是有選擇性的，應(yīng)根據(jù)建設(shè)方的投資能力和所獲得的資源的難易程度和價格成本，有選擇性的采用單項或多項技術(shù)的優(yōu)化組合，以使投資效益達到最大化。

　　結(jié)束語

　　該樓的建成，為全面展示生態(tài)建筑理念和集成技術(shù)體系、引導(dǎo)我國生態(tài)建筑的研究和推廣應(yīng)用提供了示范平臺。目前該樓作為生態(tài)建筑技術(shù)產(chǎn)品后續(xù)研發(fā)的實驗平臺已被列入了2004年國家“十五”科技攻關(guān)重點項目“綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”，研究工作已全面開展。通過跟蹤實測評價其生態(tài)技術(shù)集成體系效果，開展生態(tài)新技術(shù)、新產(chǎn)品應(yīng)用研究，形成適宜推廣的適用型生態(tài)技術(shù)集成體系，為房產(chǎn)商建設(shè)生態(tài)建筑提供技術(shù)支撐；為我國生態(tài)建筑設(shè)計和建造及上海2010世博建筑示范區(qū)的建設(shè)提供可行的技術(shù)借鑒。