图1-总体鸟瞰图

大型文化综合体建筑承载着文化活动所衍生的各种社会经济活动,是城市文化地域性得以实现的重要载体,具有功能多元复合,空间灵活交融,建筑形态整体多样的特征。由于其体量巨大、功能空间复杂多样,往往具有高能耗、高排放的特点。

因此,项目团队对于大型文化综合体建筑绿色、超低能耗设计在充分考虑夏热冬暖地区的气候条件、项目建筑特点、能耗负荷及可再生能源利用等要素,打造出夏热冬暖地区首个超低能耗建筑:南海文化中心。

01项目情况

项目建设地点位于广东省佛山市南海区中轴线核心地段,用地面积约5.58万平米,南北纵深约400m,东西宽约150m,地势平坦,总建筑面积约17万平米。

图2-基地位置

项目拟建成一座高标准、多功能的文化中心,集科技馆、图书馆、美术馆、非遗文创馆、文化馆、青少年宫等六大功能为一体的大型文化综合体项目。

作为活跃佛山文化事业,促进社会经济发展,满足人民精神文明建设的重要基础设施。定位为“佛山市南海区四大文化建筑之一”,建成后将成为南海区干灯湖中轴线上的地标性建筑。

图3-功能布局

项目规划用地面积为55806.4m,总建筑面积为169561.42m。

图4-市民广场效果

项目以绿色三星建筑为载体,在建筑的选址、设计、建设、使用、维护、拆除及废弃物处理的全寿命周期内,通过合理运用绿色建筑技术,从建筑选址到单体设计,从围护结构到通风、采光、能源高效利用等方面都切实贯彻节能理念,最大限度地做到“安全耐久″、“健康舒适”、“生活便利”、“资源节约″、“环境宜居″,提供节能、环保和高效的使用环境;以被动式技术为主,低成本主动式技术为辅达到低能耗,低排放的绿色建筑的设计理念。

设计目标定为国标三星绿色建筑、能效控制目标符合《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350-2019)中超低能耗公共建筑能效指标。预期实现建筑综合节能率≥50%。

02设计原则及设计难点分析

■以绿色建筑的内涵为基础

■以被动式技术为主,主动式技术为辅

■以最小的成本争取最大的利益

03技术体系及亮点

被动式技术体系/①采光及遮阳

项目地处夏热冬暖地区,夏季隔热是主要考虑因素。首先建筑方案在规划设计时就充分考虑了建筑本体自遮阳,通过对不同朝向的立面采取相应的措施遮阳;根据太阳高度角,利用外墙对不同朝向的玻璃幕墙形成固定的外遮阳,既减少了增量成本又实现了对太阳辐射的遮挡作用。

图5-建筑本体遮阳

表1各方位太阳辐射量对比表

被动式技术体系/②自然通风

通过中庭设计,有效减小建筑进深,改善自然通风。利用室内外气流的交换,降低室内温度和排除湿气;同时,通过空气流动,加强人体对流和蒸发散热,提高热舒适。

图6-中庭自然通风

被动式技术体系/③高性能外围护结构

绿建三星和超低能耗建筑需要建筑的围护结构有良好的保温隔热性能。

非透明围护墙体构造系统采用复合蜂窝岩板+金属防水板+岩棉保温板+室内装饰背板的做法。

图7-非透明围护墙体构造

幕墙式屋面采用泡沫玻璃保温层,天窗采用LOW-E中空玻璃。

图8-幕墙式屋面构造

外墙、楼层板与幕墙之间、架空或外挑楼板等部位采用无热桥技术。

图9-层间无热桥技术

外立面幕墙玻璃选用LOW-E(6+12A+6)中空玻璃,夏季有效阻止室外热辐射进入室内,有效减少空调制冷能耗。

被动式技术体系/④预制装配式+BIM信息技术

采用BIM建筑信息模型正向设计,实现设计阶段的协同设计,施工阶段建造全过程一体化与运营阶段对建筑物的智能化维护与设施箮理。有效提高项目整体进度效率,降低风险,减少浪费。

采用钢结构预制装配手段减少大量现场作业量。不仅具有安装速度快,节省工期的优势,同时能够大幅减少现场作业的粉尘、噪音、污水污染,建造过程更加节能、环保。

图10-BIM信息模型

主动式技术体系/①光伏发电

在南侧市民休闲公园室外连廊顶部与裙房屋顶处设置面积约1200m光伏板,选用高效光伏发电组件,可提供电量220454kWh。达到超低能耗公共建筑能效指标的要求。

图11-光伏板发电分析

主动式技术体系/②空气源热泵

热水系统采用空气源热泵。系统利用方案综合节能效果明显。

主动式技术体系/③照明节能设计

项目功能房间照明灯具均采用LED灯具等节能型灯具,全部采用智能照明控制系统。

主动式技术体系/④高效冷热源系统

项目在采用了被动式技能技术措施,将冷热负荷降低之后,剩余的冷热负荷由高效冷热源系统提供。项目冷源中心合理规划,采用高效冷机、二次泵系统、冷却塔免费供冷系统等节能技术措施;实现一个高效的空调能源系统,节能减碳。

图12-冷源规划

图13-分层空调控制

主动式技术体系/⑤监测系统

基于B|M信息三维模型展示平台

●地下车库设置CO浓度检测装置;

●功能房间内设置了控制室内主要空气污染物浓度降低20%的检测装置;

●项目设置能耗检测系统、用水远传计量系统、水质在线监测系统、可再生能源监测系统、智能监控系统、环境设备监控系统,智能服务等系统。

图14-BIM运维平台运用

04绿色建筑三星与超低能耗建筑之间关系

项目从安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居的绿色建筑五大体系出发,采用绿色建筑技术40项,其中被动式节能技术28项,主动式节能技术12项。

绿色三星建筑对比超低能耗建筑的超低能耗建筑综合能耗33.89%。

05综上主要技术措施

在夏热冬暖地区超低能耗建筑集成隔热型围护结构、建筑遮阳、自然通风、天然采光、高效空调系统、可再生能源利用等技术解决方案,同时实现了建造过程和运行低能耗。

●隔热型围护结构系统

●固定遮阳+可调节遮阳

●超低能耗外窗、玻璃幕墙

●断热桥处理

●自然通风

●天然采光

●屋顶绿化

●光伏发电

●空气源热泵

●冷却塔免费供冷

●智能化服务系统

项目名称:南海文化中心

项目地点:佛山南海

委托业主:佛山市南海有为百越文化有限公司

竣工时间:2024.09

资料来源：佛山南海文化中心 - 绿色建筑研习社 (gba.org.cn)