文章探討了雙碳背景下，現代科技園區如何借鑒傳統建筑設計策略及營建智慧構建新的綠色建筑體系，從被動式建筑設計策略等方面實踐低能耗、低碳綠色建筑的實現路徑，——以江蘇省南京市江北新區軟件園超高層產業園區項目為例，探索“雙碳”目標下的夏熱冬冷地區綠色產業園建筑設計的方向。
一、項目概況
項目位于江蘇省南京市江北新區泰山街道，北臨浦泗路，西臨星火路，南臨匯文路、研新路，東鄰麗景路。距離新南京北站交通樞紐3公里，交通便利。
根據南京市江北新區管理委員會規劃和自然資源局工程建設項目規劃條件《寧江北規劃資源條件(2020)00093號》文件，項目用地性質為B29a科研設計用地，用地面積：46316.25m2.容積率5.0.建筑高度≤150m，建筑密度≤35%，綠地率≥30%。項目總建筑面積：351568.68m2.地上總建筑面積約230591.64m2.地下三層總建筑面積約120977.04m2.其中人防建筑面積29426m2.功能為核六、常六級二等人員掩蔽部及固定電站。項目地上共有八個子項，一棟超高層辦公樓和七棟高層綜合樓;建筑規劃布局策略為北高南低，使中心花園擁有充足的南向陽光，而北側塔樓可以越過周邊底矮的建筑享有西南側的老山景觀。同時北側高層塔樓可以阻擋寒冷的東北季風進入地塊，南側小體量的總部辦公和整體的架空底層使涼爽的東南季風更容易進入中心花園，形成宜人的微氣候環境。
本項目在規劃布局上吸取傳統建筑的綠色空間營造智慧，充分考慮建筑與氣候、技術、文化三者之間的紐帶關系，打造一個適應氣候、延續文化兼具生態性的綠色科技園區;在技術策略方面充分挖掘傳統建筑的生態價值，通過被動式節能設計，使城市的綠色建筑具有現代空間形態和場所精神，兼有傳統建筑的靈魂，實現創新設計、打造綠色創意空間。
二、項目所在地域氣候特征
從氣候分區上看，南京屬北亞熱帶濕熱氣候，四季分明，雨水充沛。在中國氣候分區屬于夏熱冬冷地區A區，一年當中有相當長一段時間處于濕熱的氣候狀態。從建筑熱工設計區劃一級指標來看，最冷月平均氣溫在0℃～10℃，且日平均溫度≤5℃的天數在90天以內;最熱月平均溫度在25℃～30℃，且日平均溫度≥25℃的天數在40～90天以內，根據規范必須滿足夏季防熱要求，兼顧冬季保溫;從建筑熱工設計區劃二級指標來看，以18℃為基準的采暖度日數在1200～2000小時之間，根據規范要求應滿足保溫、隔熱設計要求，重視自然通風、遮陽設計。綜合以上分析，夏熱冬冷地區的建筑為回應地域氣候，需要重點處理隔熱、降溫、通風、防潮、遮陽等問題。
三、南方傳統建筑氣候適應性特征
江南地區的建筑聚落通過歷史的演變逐漸反映出了一系列樸素的建筑思想，并形成了從建筑規劃到房屋建造的地域性生態策略。歸納起來影響傳統建筑熱舒適性的自然氣候因素主要有自然通風、太陽輻射得熱、空氣溫度、空氣濕度等。
(1)熱舒適與自然通風
南方傳統民居利用群體圍合，形成合院或者天井，從而可以有效地組織場地與建筑物室內外的風環境，通過風環境模擬發現，對于1.0m/s的風速，相對濕度50%時，室內氣溫達到29℃，人們仍然會感覺舒適;對于2.0m/s的風速，相對濕度50%時，室內氣溫達到30℃，人們仍然會感覺舒適;當空氣流動速度達到6.0m/s的風速，相對濕度50%時，人體舒適度可以提高到34℃。
(2)熱舒適與輻射得熱
太陽輻射是建筑物的主要熱源，自然地利用太陽能加熱建筑被稱為“被動式太陽能采暖”，是一種自然利用太陽能加熱建筑的過程。南方傳統建筑通過建筑組群、景觀水系、建筑材料很好地處理了室外微氣候和室內微環境的太陽輻射得熱：如厚重的磚石材料有很好的隔熱作用;玻璃及膜結構等材料視線通透，有較好的散熱作用。
(3)熱舒適與結構蓄熱
維護結構(材料)的蓄熱系數是指材料儲存熱量的能力，在夏熱冬冷地區可以選擇蓄熱系數大的建筑材料，減少室內外溫差對建筑內部空間的影響，實現被動式節能設計。夏季，白天溫度升高的時候，維護結構可以存貯熱量，減少輻射到建筑室內的熱量，減少空調負荷，提高建筑內部熱舒適性能;冬季，白天太陽照射建筑，可以通過維護結構的材料吸熱，在夜間釋放到室內，提高室內空間的熱舒適性。
(4)熱舒適與維護結構保溫隔熱
維護結構對室內熱環境的影響主要是通過建筑內表面溫度體現，內表面溫度太低會影響人體的舒適度，也會造成室內結露、影響結構安全性等問題。根據氣候特點和建筑使用功能，選擇合適的輕質材料和重質材料，充分發揮材料的熱工性能，可以起到很好的保溫隔熱效果。
維護結構采用新材料、新技術、新構造，對降低建筑能耗來說有重大的意義，成為建筑節能的新思路，使維護結構從單純的被動適應氣候到主動利用氣候中的有利資源，既是維護結構未來的發展方向，也是被動式節能技術的新動向。
(5)熱舒適與建筑遮陽
建筑得熱形式通常分為太陽直射得熱、熱傳導得熱等形式，透明維護結構(幕墻)有很大一部分熱量是太陽的直射得熱，因此隨著每天的太陽高度角和方位角的變化，建筑室內外溫差也隨著變化，夏熱冬冷地區的日照強度通常于午間至下午兩點最大，室內外溫差也最大，為了減少直射進入室內的太陽得熱，建筑通常需要遮陽，通過建筑遮陽可以有效地阻止這部分熱量進入室內，從而減少太陽得熱量，同時避免室內眩光。南方傳統建筑為了實現遮陽，衍生出了多種形式，騎樓是南方傳統民居實現遮陽的一種常見模式。它臨河沿街，在河沿的廊柱間設有長條凳，形成一條給住戶及路人遮風避雨、歇腳蔭涼、人際溝通的水式街廊。過街樓是另一種形式，實現了借空間不礙交通，既將街兩邊的樓房連成一體，又實現了遮陽效果。
(6)建筑形式與文化傳承
傳統江南建筑氣候適應性生態文化歸結為“組群”“廊橋”“屋頂”“材料”四大要素。3.1夏熱冬冷地區建筑自然環境因素設計策略建筑布局上，江南地區傳統建筑以組群和院落的形式為主，建筑族群通常臨水而建，跨河建橋，濱水建榭，亭榭之間有廊相連，充滿著詩情畫意。現代園林和各類科技園區的建筑規劃與設計也多借助傳統建筑的布局手法，通過水系來營造微氣候環境，臨水建亭和休閑平臺等。
3.2夏熱冬冷地區建筑人文環境因素設計策略
建筑形式上，江南地區傳統建筑有徽派四水歸堂式建筑、合院式建筑、干欄式建筑等。通過各地區的多元文化的交流、碰撞，產生了豐富的聚落組織模式和建筑形態，但隨著現代人們生活方式的轉變和生活質量的提高，江南傳統建筑的型制和空間也逐漸有了較大的轉變，如利用現代鋼和玻璃材料打造傳統建筑禮制空間的南京大報恩寺以及利用傳統木材打造的類似園林亭榭空間的茅洲河碧道工程驛站。
3.3夏熱冬冷地區建筑技術因素設計策略
建筑材料上，江南地區由于多雨潮濕，建筑設計注重保溫隔熱、遮陽、通風、防潮與防水，這些性能決定了建筑內部空間的舒適性和建筑的節能率。傳統建筑以磚石為主，屋頂通常采用鋼木結構，輕盈又環保，通過騎樓、回廊和廊橋形成各式各樣的灰空間，創造宜人的微環境。
圖3 屋頂花園、垂直綠化、建筑間連廊組合的空間效果圖
四、本項目綠色建筑設計
4.1 氣候適應性規劃設計
南京屬于北亞熱帶濕熱氣候，夏熱冬冷。夏季主導風向是東風和東南風，冬季主導風向是西北風，最大風速不超過7m/s，平均風速是4m/s。為了適應氣候特征，本項目建筑布局充分考慮風向和風速的影響，力求各棟建筑夏季可以實現穿堂風，冬季又可以抵御寒風，并避免形成風漩渦。因此通過將超高層和高層建筑布局在場地北側，將小高層建筑布局在場地南側，實現對冬季寒風的阻擋，同時打開東南側建筑界面，形成開口，使夏季風可以通過。
根據《綠色建筑評價標準》對于夏季工況的要求，建筑周邊有人活動的區域不應出現風渦旋或無風區。本項目通過合理的建筑布局，夏季可以形成有效的巷道風，通過風環境模擬，項目人行區域無風漩渦且不會出現無風區。
夏熱冬冷地區的建筑在夏季需要充分利用自然通風獲得良好的室內外風環境，形成合理的窗內外表面風壓差，從而確保開窗時良好的通風效果，形成較好的室內風環境。
4.2 建筑空間被動式節能策略
4.2.1建筑空間調節策略
夏熱冬冷建筑應優先綜合采用遮陽、采光、隔熱、通風等被動式節能設計措施。本項目通過底層架空、有蓋開敞連廊、屋頂花園、建筑連廊、遮陽花架、空中花園等設計，創造多重層次的建筑過渡空間，起到很好的遮陽作用;設計中也充分利用了植被遮陽：在建筑地面、建筑立面、建筑屋面分別形成了綠園、綠瀑和屋頂綠色農場。
同時將建筑朝向偏東方向，避免南向陽光直射。中心花園的水景可以改善地面的微氣候，室內中庭的設計又可以增強室內的通風效果。
4.2.2高熱工性能的建筑材料
通過采用新技術和新材料，降低熱工性能薄弱的透光幕墻的太陽得熱系數和傳熱系數等，減少炎熱夏季建筑室內的直接太陽得熱和輻射得熱，營造舒適的熱環境。
本項目采用的高性能三銀系列玻璃幕墻系統比傳統玻璃幕墻系統的熱工性能可以提高30%以上，在實現室內外建筑空間觀感的基礎上，充分利用天然光源，改善大進深、大空間辦公建筑的室內光環境，實現綠色辦公的良好光照。
4.3 高效的機電系統
4.3.1空調系統
項目公共部分大空間區域采用地埋管加冷卻塔的地源熱泵復合系統。
超高層T1號樓在第二個避難層以下4～23層、高層T2號樓在4～12層采用地埋管加冷卻塔復合水冷多聯機系統，總部辦公采用風冷多聯機系統，由總部辦公業主根據工作需要自行控制運行模式。建筑公共部分空調形式為水冷媒空調系統，分各個不同的版塊區域采用能量表單獨計量。辦公室內設置單獨新風系統，設置獨立的新風室外機，配合單獨區域的高靜壓新風內機來滿足室內新風的需要。在人群密集場所設置CO2濃度實時監測和控制。
采用水冷媒帶熱回收功能的高溫地源熱泵機組(制冷、制熱、蓄冰)和一臺磁懸浮冷水機組(調峰)組成。冬季運行開啟1臺熱泵機組制熱模式滿足采暖要求，夏季運行開啟2臺熱泵機組、2臺磁懸浮冷水機組(調峰)模式來滿足空調制冷的要求，同時預留生活熱水接口。地源熱泵主機及水冷多聯機采用閉式冷卻塔輔助散熱，磁懸浮冷水機組采用開式冷卻塔輔助散熱空調主機系統在標準工況下的供回水溫度：生活熱水在冬、夏季空調季節由機組部分熱回收制取，非空調季節直接開啟一臺熱泵機組制取生活熱水。
4.3.2 給排水系統
項目采用轉輸水箱+變頻加壓供水系統，變頻加壓供水設備中，變頻器配置與加壓供水泵一一對應;地下一層熱水機房地源熱泵夏天熱回收1533kW。
項目采用一套雨水收集處理回用設備，雨水處理后統一供給回用。雨水收集、處理后用于綠化澆灌及道路澆灑。雨水處理工藝：初期雨水棄流-回收池沉淀-過濾-消毒-清水池。雨水回收池660m3.雨水清水池10m3.雨水處理量為15m3/h，雨水回用量為1809m3/a，年徑流總量控制率80%。雨水收集面積約為22369m2.約占整個地塊面積的54%。雨水回收處理后排入清水箱，用于綠化澆灌、道路澆灑以及地庫地面沖洗。
利用地塊內部土壤滲透性能較好，地下水埋深也適合雨水下滲的特點。充分利用場地內綠地、土壤的凈化能力，使園區雨水徑流經土壤滲透后進入地層，涵養地下水，達到有效削減城市地表徑流污染負荷。采用的低影響開發技術有：(1)植生滯留槽。(2)下凹式綠地。(3)植草溝。(4)透水路面。(5)雨水調蓄池660m3.通過以上措施可以使本工程實際年徑流控制率達75%，面源污染削減率達78.2%。
4.3.3 電氣系統
項目設置有綜合能源管理系統，解決基礎能耗數據的智能化、自動化、可視化、可量化的采集與存儲，并提出能耗管理獎懲方案，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會發揮作用。項目設計的能源管理云平臺系統，監測現場各設備數據;可以實時反饋能耗折標及碳排放等數據。
4.4 全生命周期BIM技術
本項目由業主推動實施項目建設全周期全專業的BIM技術應用，在設計、施工、運維各個階段通過三維BIM技術實現設計方案的多方案比選和優化，指導施工和運維。
4.5 建筑文脈傳承
本項目設計希望實現將辦公空間與共享平臺空間、服務配套空間緊密融合串聯，提供便利高效的工作生活體驗，促進交流與互動，激發靈感與創意，打造品牌文化形象，吸引高端企業和人才，提升區域競爭力。
在當今大數據時代，數據信息是最重要的資源，流動網絡給予數據信息支持的同時，促成了數據信息的交換流通、迭代升級，以產生價值。設計從數據信息和流動網絡的這種關系中獲得靈感。辦公塔樓和企業總部就如獨立的數據信息處理中心，共享平臺和服務配套設施(有如流動網絡)必須給予他們充分的支持，串聯各建筑并與其緊密融合，才能促進互動與交流，充分激發效率和創意，將競爭力最大化。
共享配套服務設施對于辦公空間的支持，如同傳遞與承載數據信息的流動網絡。本案以此為靈感，以曲線和退臺的裙樓建筑形態，表達流動網絡載體，以其串聯各個辦公塔樓及總部，打造共享空間，促進互動和交流，激發效率與創意。
結語
傳統建筑的設計策略及營建智慧建構了一套完整的綠色建筑體系，為現代綠色建筑設計提供了方法支撐。本項目以氣候適應性建筑特點為源頭，通過對自然條件、傳統文化等分析，從設計階段就采用被動式建筑設計策略，選用地域性材料及傳統建造手法，關注后期運營維護，注重資源節約，實現低能耗、低碳排，并同時達到國家標準的綠色建筑三星標準，為“雙碳”目標下的江南地區高密度產業園區的綠色建筑設計提供良好的示范。(作者：肖魯江)
