引言 建筑设计决定了建筑的能耗特性，是影响建筑负荷的主要因素之一。建筑建成后大部分性能难以改变，因此必须以建筑方案为源头予以控制，这样才能保证建筑的节能性能，实现绿色低碳的目标。今天我们将以上海某改造超低能耗办公楼为真实案例，深入介绍如何“以终为始”在方案设计阶段着手打造一个真正的绿色低碳建筑。

首先，遵循绿色建筑方案“因地制宜”的设计原则，梳理上海地区的主要气候特征和设计特点，针对当地典型气象年的温度、湿度、太阳能辐射等重点数据进行定量分析。

温度分析

环境温度在20℃~26℃之间为人体舒适区间。通过对全年日均温度分析可知，上海地区全年约24.11%的天数位于人体舒适区，75.89%的温度高于或低于环境的舒适温度区间。（数据来源：碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具）

湿度分析

空气环境相对湿度在30%~70%范围内为人体感知较为舒适的范围。从下图分析可知，上海地区全年相对湿度较大，只有约16.71 %的天数位于人体相对舒适的湿度范围内，有高达83.29%的时间空气环境过于潮湿。（相对湿度数据来源：碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具）

太阳能分析

结合上述气候特征和气候数据，以“被动优先，主动优化”为绿色建筑设计原则，选择适宜的综合设计策略，并进一步深化建筑设计和技术方案：

- 项目属太阳能被动降温最佳气候区

在夏季采取遮阳、隔热等被动式措施遮蔽太阳辐射，同时结合自然通风，有效降低室内温度，减少夏季制冷能耗需求。

- 项目属太阳能被动供暖适宜气候区

一定程度上提升建筑保温性能，并通过建筑设计在冬季尽量争取更多的太阳辐射。

夏热冬冷地区IIIA区在制冷、采暖以及除湿三方面都有较大需求，选取适合的高性能设备集成系统将大大提升舒适度的同时有效控制建筑能耗。

- 项目属太阳能资源一般区

综合技术经济比较后，该项目有条件利用太阳能光伏技术提供可再生能源，以提高太阳能对于建筑运行能源和运行碳排放的贡献。

| 01 | 被动式综合遮阳设计

1. 基于建筑的位置，模拟测算四季不同时段太阳的位置及角度，在建筑设计方案中，南向外立面设计了固定的“窗盒”遮阳（窗盒构件采用3mm 氟碳喷涂铝单板，深度700mm），东、西立面上大面积布置横向遮阳外百叶。

2. 外窗双层中空玻璃内选用中置百叶，提供了灵活轻便的活动式遮阳设施。

3. 建筑平面设计中，合理规划办公区域与沟通区域，尽量避免主要房间受东、西向的日晒，最大可能地减少阳光直射对使用者造成的不适感。

4. 景观改造设计中，考虑环境绿化对遮阳方案的优化和补足。

| 02 | 隔热设计

1. 原建筑屋顶改造为屋顶花园，结合使用功能，设置有土植被区、设备机房区和光伏构架区等三个区域，建立起包含遮阳、隔热、蓄热的夏季降温抗暑防线，有效降低夏季太阳直射屋顶的不利影响，提高顶层办公室热舒适度，降低建筑制冷能耗需求。

2. 更换原有玻璃幕墙，选用72系列双层中空断桥铝合金系统窗【整窗传热系数1.5~ 1.8W/（㎡·K）】，不仅提高透光围护结构的隔热性能，同时满足建筑的冬季保温需求，极大提升室内环境热舒适度，实现被动式节能。

3. 改造后建筑外墙外表面做浅色饰面，增强对夏季太阳辐射的反射，减少夏季热吸收。

| 03 | 综合通风设计

自然通风在很大程度上依赖于建筑设计，自然通风既确保室内空气品质，又能被动式带走房间内人员产生的热量的能力，可减少空调使用从而达到节能的目的。

在室外温度为15℃~28℃，相对湿度小于90%，同时室外风速大于1m/s的情况下，上海地区全年可以利用自然通风的时间大约2626小时，约 29.98%的时间具有自然通风条件。 （数据来源：碳中禾绿建平台“绿建方案快手”工具）建筑设计、自然通风与机械通风的有效结合是设计低能耗建筑及其通风系统的关键。

1. 所有落地窗的上部均匀设置可开启扇（高度约600mm），并接入全楼智能控制系统。在气候适宜条件下，高位窗按照室外温度变化，由预先设置好的控制逻辑变换。

2. 建筑中心的开敞楼梯间在夏季形成“热压拔风”，大大提升全楼自然通风效率。

3. 机械通风系统采用温湿可控的置换新风系统，“下送上回”的气流组织方式与自然通风气流相辅相成。

以上综合通风系统设计，最终实现了该项目开场办公区域全年约30%时间可直接依靠自然通风系统进行换气、降温，该综合技术方案全年节省风机电耗约 3200 kWh，年节省风冷热泵电耗 76 MWh。

| 04 | 被动式外围护系统

围护结构热工性能是决定建筑节能性能最重要的影响因素，由于建成后改造难度大，在设计和建造时必须给予保证。

1. 改造后外墙保温层采用 100mm厚石墨聚苯板，外墙平均传热系数降为 0.38W/（㎡·K）。

2. 改造后屋顶保温层采用120 mm厚 B1 级挤塑聚苯板保温层，屋面传热系数降为 0.26W/（㎡·K）。

3. 提升建筑整体气密性，通过对外门窗的安装节点进行精细设计来实现，减少由于室内外温差造成的建筑能耗。（经第三方检测，该项目改造后的建筑整体气密性指标 n50 达到 0.90。）

4. 对于冷热桥部位，通过断桥部品部件的设计和安装进行规避。

| 05 | 暖通系统设计

上海地区夏季闷热、冬季湿冷，每天的春末夏初为梅雨期，因此设备系统的选择颇为重要，不仅要解决温度冷暖，还需重点考虑常年除湿的使用需求。该项目根据不同区域的使用特点，分楼层、分区域提供了多种暖通解决方案。

1. 二~四层为主要办公区域，选用地台式风机盘管+四效置换新风系统+局部顶面毛细管，打造高舒适度、静音办公环境。

2. 首层为展示、接待和会议区，采用了全空气系统地送风+局部风机盘管的系统形式，有效满足大空间多种使用模式下使用者对环境温湿度的需求。

3. 地下一层为休闲、健身区域，以短时使用为主，采用VRV空调系统。“即用即启”的灵活方式，有效减少了系统能耗。

综合上述暖通技术方案，即充分满足了使用者对热环境舒适度和健康环保的追求，又合理降低办公楼长期使用的系统能耗，大大节省了使用成本。

| 06 | 主动式太阳能设计

在“被动式技术”应用优先的条件下，经综合技术经济比较确定主动式太阳能的利用方式。该项目采用一套太阳能光伏发电系统，主要通过设置在屋面的光伏实现。

基于上述建筑设计策略及其技术参数，还需在设定的建筑室内环境参数和能效指标下，对建筑整体进行模拟计算、定量分析和优化调整，最终结合建筑全生命周期的经济效益分析，选取建筑设计方案及其对应的关键技术措施。

最终，该办公楼的总体能耗低于上海办公写字楼均值30%以上，实现了健康舒适、节能环保的建筑室内环境，不仅通过了我国的超低能耗建筑评估，还获得了诸多国际知名认证，广受好评。