生態(tài)建筑體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展原則，強調建筑與人文、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”在上海市建筑科學研究院莘莊科技園區(qū)內落成。示范樓針對上海的地域特征和經濟發(fā)展水平，集成了國內外60多家產學研聯(lián)合體的先進技術研究成果，全面展示了體現(xiàn)生態(tài)建筑基本設計理念的超低能耗、自然通風等十大類關鍵技術體系，成為具有國際先進水平的生態(tài)建筑關鍵技術集成平臺，并已作為生態(tài)建筑技術產品后續(xù)研發(fā)的實驗平臺列入2004年國家“十五”科技攻關重點項目“綠色建筑關鍵技術研究”。

　　該樓總建筑面積1994平方米，鋼混主體結構，南面兩層、北面三層；西側為建筑環(huán)境實驗室，東側為生態(tài)建筑技術產品展示區(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)并集成國內外最新生態(tài)技術及產品，總體技術目標達到：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、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”等十大技術亮點。

　　技術集成示范

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

　　一是超低能耗圍護結構。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)能技術系統(tǒng)：四種復合墻體保溫體系；三種復合型屋面保溫體系，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，形成冬季保溫、夏季隔熱又可增加綠化面積的復合型屋面；節(jié)能門窗；多種遮陽技術，天窗外部采用可控制軟遮陽技術達到有效節(jié)省空調能耗的作用；南立面根據(jù)當?shù)氐娜照找?guī)律采用可調節(jié)的水平鋁合金百葉外遮陽技術，通過調節(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節(jié)垂直鋁合金百葉遮陽技術。通過以上綜合措施的應用分析可知，僅圍護結構節(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機組，實施建筑一體化設計，有效解決示范樓冬季采暖、夏季制冷和全年熱水供應問題；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)技術實現(xiàn)并網(wǎng)。

　　三是節(jié)能系統(tǒng)設備。如高效、環(huán)保、健康新型空調系統(tǒng)。除了利用太陽能、太陽能熱水型吸附式空調和采暖復合系統(tǒng)外，研發(fā)熱泵驅動的熱、濕負荷獨立控制的高效、環(huán)保、健康新型空調系統(tǒng)：通過避免使用有凝結水的盤管，解決目前空調系統(tǒng)中存在的霉菌滋生問題，同時通過除濕機內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，可以使空調能耗降低20％左右。機組可以采用全新風運行，提高了室內空氣品質。最后，系統(tǒng)通過使用綠色環(huán)保制冷工質（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)能技術有：自然通風設計策略，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；天然采光設計優(yōu)化技術，采用天然采光模擬技術優(yōu)化中庭天窗、外墻門窗等采光及遮陽設計，設計優(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、回用技術方面。

　　一是綠色建材的應用。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；基礎應用了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)保低毒產品等。

　　二是水資源節(jié)約、回用技術。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實現(xiàn)廢水的無害化和資源化，選用潔凈生產、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。

　　第四表現(xiàn)在“以人為本”綜合技術方面。

　　一是健康、舒適的建筑環(huán)境技術。通過室內污染濃度分布預評估、環(huán)保建材的選用和室內設備的選擇及新風量的控制，確保室內空氣品質；通過熱環(huán)境模擬評估，確定滿足熱舒適的空調系統(tǒng)運行參數(shù)和氣流組織、風口的選擇；通過室內外噪聲調研和建筑構件隔聲模擬，并綜合考慮噪聲控制與節(jié)能、通風、采光之間的協(xié)調，提出室外交通噪聲、室內設備房、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合，確定分區(qū)照明設計方案。最終通過室內環(huán)境綜合智能調控系統(tǒng)，實現(xiàn)健康、舒適的室內環(huán)境控制目標。

　　采用生態(tài)綠化植物群落配置技術，在平屋頂屋面上設計了屋頂花園，在一樓中庭設計室內綠化，并結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。

　　示范樓南外側設置景觀水體，采用景觀水質生態(tài)修復保持技術，由水生植物凈化循環(huán)水再生系統(tǒng)保持水質，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。以數(shù)據(jù)采集、通信、計算、控制等信息技術為手段，運用成套先進的智能集成控制系統(tǒng)，包括室內環(huán)境綜合調控系統(tǒng)及軟件，照明及空調節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，安全保障及辦公設備控制系統(tǒng)的集成平臺和應用軟件等，實現(xiàn)大型遮陽百頁的轉動控制，空調等設備的節(jié)能監(jiān)控，照明采光監(jiān)控，室內空氣質量等室內環(huán)境動態(tài)調節(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)能技術與措施后，實際設計示范樓的采暖空調能耗可達到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％，空調設備占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系統(tǒng)。經過夏季初步運行和測試，熱濕獨立式空調系統(tǒng)運行良好，各項技術參數(shù)達到設計要求。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了熱濕獨立處理的目標，室內風機盤管供水溫度控制在17～20℃，不同于傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的7℃供水，實現(xiàn)了干工況運行，室內空氣清新自然，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)已經實現(xiàn)和市政用電的并網(wǎng)。

　　六是智能控制。室內環(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。室內空氣質量方面，檢測結果表明目前樓內的平均污染水平已經完全達到了《室內環(huán)境質量評價標準》的限值，全部處于一級水平，生態(tài)辦公樓室內空氣質量優(yōu)良。室內聲環(huán)境方面，主要進行了墻體、窗戶的隔聲測試和門窗關閉、自然通風、及空調運行三種工況下室內背景噪聲。檢測發(fā)現(xiàn)，采取室內裝修辦公室內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先設置要求。僅部分辦公室與樓道的隔墻設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。

　　示范樓技術經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和設備未達到其設計生產能力，如中水回用處理技術，設計日處理量為20噸，而實際使用僅為6噸／天，影響了經濟效益的進一步發(fā)揮。

　　對示范樓圍護結構按50年全壽命周期計算節(jié)能效果，節(jié)能空調、遮陽系統(tǒng)、太陽能等按25年全壽命周期計算節(jié)能效果，假設殘值為0，經過對總體節(jié)能效果的全壽命經濟分析，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濟合理性，能得到超額收益。經計算動態(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濟效應。根據(jù)計算，直接的經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鍵技術的經濟效益差別較大，個別關鍵技術甚至在生命周期內產生負凈現(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，還需要對部分關鍵技術開展進一步降低成本的研究，提高其經濟效益，使得技術的應用不至于在經濟上產生障礙；此外生態(tài)關鍵技術在工程項目的推廣應用應是有選擇性的，應根據(jù)建設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的優(yōu)化組合，以使投資效益達到最大化。

　　結束語

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