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上海莫比乌斯环公园商业项目

2024-08-08 13:50来源:《绿色建筑》杂志作者:燕艳
文章附图



本文摘选于《不同类型公共建筑超低能耗设计实践与思考——以上海市3个工程项目为例》;作者:燕艳,上海建筑设计研究院有限公司,原文刊发于《绿色建筑》杂志2024年第4期


项目概况


莫比乌斯环公园商业项目位于上海市浦东新区临港新片区,通过跨河造桥巧妙地串联河两岸的功能空间,形成完整的莫比乌斯环的概念,具有独创性。单体建筑形成对各个空间的围合之态,将自然景观与建筑形体紧密结合,形成从人工向自然的渗透。整体造型凸显轻盈感、科技感与未来感。建筑面积为3.9万,地上5层,地下2层,本项目为上海市首个通过方案评审的超低能耗商业综合体项目,建筑效果图如下图所示。


图6 莫比乌斯环公园商业项目效果图.jpg

莫比乌斯环公园商业项目效果图



参数化手段辅助超低能耗建筑设计


商业建筑具有人员密度大、能耗高的特点,实现超低能耗难度较大,加上建筑造型独特,需要采用更加科学的工具,在超低能耗建筑设计各影响因素中寻找权衡点,找到最适合建筑形体的解法。因此在方案前期,通过参数化分析工具,探讨超低能耗建筑参数化寻优设计方法。


(1)外立面参数化寻优设计


采用Honeybee插件调用Energyplus对建筑能耗进行初步测算,并通过自行编写电池组,通过模型导入、围护结构设定、空调系统设定等步骤,计算并筛选出建筑空调、采暖、照明、生活热水等主要能耗构成,计算建筑能耗指标及节能率。对于建筑窗墙比、围护结构热工性能等参数进行遗传算法寻优,对于部分室内未来有灵活使用潜力的空间,适当兼顾采光和通风效果,通过多方案比选确定合理的窗墙比及围护结构热工参数,并且配合建筑设计确定各朝向各部位虚实关系。


同时,采用“遗传算法”将相邻公共空间的美景视野的利用效率最大化,同时,分别针对夏季和冬季的室外气候环境条件制定精准响应措施,通过被动式的遮阳措施,创造舒适的室内外微气候条件,在优化建筑群湿热负荷的同时减少了更多的能源消耗,营造舒适健康、绿色低碳的建筑环境。超低能耗建筑参数化寻优流程示意图如下图所示。


图7 超低能耗建筑参数化寻优流程示意图.jpg

超低能耗建筑参数化寻优流程示意图


(2)室内外物理环境优化设计


利用CFD模拟建筑室外风环境,并对其舒适度进行评价分析,为构建舒适的室外活动场地提供参考依据。经计算,项目周边室外风环境达到过渡季节的舒适度要求,并达到超低能耗建筑相关指标要求。


对南侧地块4层商业部分窗墙比做了优化,在北向增大透明部分的面积,改善局部商业功能的采光效果,提升南侧4层功能空间采光效果。同时,将遮阳作为建筑形体的一部分加以考虑,赋予建筑鲜明的特点。结合光伏的布置,利用外挑屋檐进行建筑自遮阳设计,出挑3800~4200mm;将建筑外遮阳和建筑立面设计相结合,结合立面竖挺构成垂直外遮阳,竖挺最大出挑450mm,在确保满足室内舒适度的同时,将透明幕墙综合遮阳系数降至0.3,有效减少了由太阳辐射得热引起的建筑负荷增加。建筑外表面太阳辐射得热分析如下图所示。


(a)无外遮阳.jpg

(a)无外遮阳


(b)有外遮阳.jpg


(b)有外遮阳

建筑外表面太阳辐射得热分析


(3)建筑光伏一体化寻优设计


本项目屋檐随建筑造型螺旋上升,倾角不断变化,太阳辐射强度也随之变化。利用屋顶除步道以外的屋檐部分设计光伏发电区域,通过对屋檐部分太阳的直射和辐射情况的模拟分析,计算屋檐部分受自遮挡较少、全年可接受阳光较多的区域,作为合理经济的光伏布置位置,合计面积约为3530选用蓝色发电玻璃(薄膜)光伏系统,光伏装机容量共计291kWp,光伏铺设位置参数化寻优如下图所示。



图9 光伏铺设位置参数化寻优.jpg


光伏铺设位置参数化寻优


(4)高效机电系统设计


本项目由能源中心提供全年24h空调冷热水,大空间采用全空气系统,小空间采用风机盘管+独立新风系统,独立新风系统均采取转轮全热回收措施,全热回收效率冬季焓效率70%,夏季焓效率65%,热回收系统设置旁通管,在室内外焓差较小时开启旁通。


项目80%的生活热水采用空气源热水热泵供应,最大比例电气化设计。变压器能效等级达到GB 20052—2020《电力变压器能效限定值及能效等级》中规定的1级;室内照明功率密度值应达到国家标准规定目标值的70%以下。