上海中心大廈綠色超高層建筑技術應用實踐
——綠色三星設計標識認證情況簡介

文/周偉民 陸家嘴金融貿易區開發股份公司副總經理

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上海中心大廈綠色超高層建筑技術應用實踐
——綠色三星設計標識認證情況簡介

文/周偉民 陸家嘴金融貿易區開發股份公司副總經理

作為21世紀新建超高層摩天大廈，上海中心大廈以積極響應全球可持續發展戰略和國家節能減排科學發展等重大國策為己任，定位于打造一個資源高度集約化、能源高度節約化、實現人、建筑、城市與自然和諧共存的綠色超級垂直城市，成為中國首座同時獲得美國LEED金級預認證和中國綠色三星設計標識認證的綠色超高層建筑。本文將從綠色三星認證的視角，從設計理念、技術亮點等角度進行案例剖析，并從整體上對項目所采用的綠色節能技術進行總結。

上海中心大廈；綠色建筑技術

一、背景

隨著全球氣候的變暖，世界各國對建筑節能的關注程度正日益增加。人們越來越清楚地認識到，建筑使用的能源所產生的CO2是造成氣候變暖的主要來源之一。節能建筑成為建筑發展的必然趨勢，綠色建筑也應運而生。

綠色建筑希望達到三個目標：第一，減少建筑物在使用維護中的耗能，緩解能源危機；第二，減少耗能的同時，提供舒適、環保的工作或居住環境；第三，減少城市發展對地球生態的影響，如二氧化碳的排放和城市熱島效應。據有關專家介紹，為了節能和環保，美國能源部大力推廣“零能耗住宅”新技術。通過改進建筑設計和材料，美國房屋能耗已比1980年減少了30%。

中國政府顯然也早已意識到了這一點，并一直致力于促進各方面的節能環保建設，努力推進社會的可持續發展。在第五屆國際綠色建筑大會上，中國住房和城鄉建設部副部長仇保興稱，近年來，中國與國際社會在綠色建筑領域的合作與交流越來越廣泛，這些合作與交流為推動中國綠色建筑的發展起到了積極作用。中國科協主席韓啟德表示，作為一個負責任的發展中國家，中國政府堅持以人為本、全面協調可持續的科學發展觀，高度重視應對全球氣候變化，在發展經濟的同時，大力推動節能減排工作，減緩溫室氣體排放并為此進行了不懈努力。采取了制定應對氣候變化國家方案、建設資源節約環境友好型社會、建設生態文明、發展循環經濟、構建和諧社會等一系列戰略部署。確定了“十一五”期間單位國內生產總值能源消耗降低20%，控制溫室氣體排放取得明顯成效的奮斗目標。

根據建設部建標標函［2005］63號的要求，由中國建筑科學研究院、上海市建筑科學研究院會同中國城市規劃設計研究院、清華大學、中國建筑工程總公司、中國建筑材料科學研究院、國家給水排水工程技術中心、深圳市建筑科學研究院、城市建設研究院等單位共同編制《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2006），上海中心大廈的綠色建筑設計獲得了中國綠色三星設計標識認證。

二、項目概況

上海中心大廈選址于中國金融投資機構、跨國公司總部、要素市場、各種服務中介機構最為密集的地區之一——上海浦東陸家嘴金融貿易核心區，綜合基地面積：30368m2；總建筑面積：569212m2；地上建筑面積：405293m2；地下建筑面積：163919m2。建筑高度約580米（不含建筑頂部裝飾高度），項目地上部分功能主要為辦公，高級酒店、大型國際級會議中心及文化、商業、娛樂、觀光休閑等配套設施，建成后將與金茂大廈，環球金融中心等形成國際頂級的辦公商務中心，向世界展示上海這座現代化國際大都市的經濟實力、科技水平以及“海納百川，追求卓越”的城市精神，成為城市經濟發展的新航標。

作為21世紀新建超高層摩天大廈，上海中心大廈以積極響應全球可持續發展戰略和國家節能減排科學發展等重大國策為己任，在確保安全的前提下，以生態、節能、環保、以人為本為靈魂，不再是按常規建設一個封閉的、消耗更多能源與資源，同時給周圍環境與城市交通帶來壓力、給人員心理和生理造成負面影響的純粹的鋼筋水泥空間，而是定位于打造一個資源高度集約化、能源高度節約化、實現人、建筑、城市與自然和諧共存的綠色超級垂直城市，是一個符合國家綠色建筑評價標準、實現健康、舒適和高效人本環境的標志性建筑。該定位對于引領國際超高層建筑的可持續發展必將發揮重要作用。

三、綠色建筑技術應用

針對以上實施難點，本項目以“體現人文關懷、強化節資高效、保障智能便捷”為綠色建筑技術特色；實現“室內環境達標率100%、非傳統水源利用最大化、可再循環材料利用率超過10%、綠色施工和智能化物業管理”為建設目標，最終實現“中國綠色建筑三星級”的建設目標。

3.1節地與室外環境

3.1.1選址與規劃

1.地理位置

地塊位于浦東陸家嘴金融貿易區?；貣|臨東泰路；西靠銀城中路；南接陸家嘴環路；北望花園石橋路，靠近金茂大廈和環球金融中心。用地像一個梯形，總用地面積30368 平方米。地塊基本整平，沒有自然水系、農田以及保護的建筑物和古樹名木。

2.公共交通

本項目位于陸家嘴功能區內，交通非常便利。目前500m內主要公交站點包括961路、971路、799路、583路等。

大力發展公共交通是解決城市大氣環境污染、能源與資源消耗過多的重要方案之一，選擇公共交通發達的區域作為綠色生態建筑區域，符合綠色生態建筑為了倡導以步行、公交為主的出行模式，要保證場地交通組織合理，出入口到達公共交通站點的步行距離不超過500m。

3. 場地安全

本項目所在地不是抗震不利地段。電磁輻射∶1）受東方明珠電磁輻射影響預測評價：上海中心大廈項目建筑外電場強度各頻率均低于1.2V/m，滿足防護標準要求；2）上海中心大廈項目共設置5個10kV變電站和1個35kV變電站，工頻電場強度、磁感應強度、綜合電場強度遠低于《500kV高壓送變電工程電磁輻射環境影響評價技術規范》（HJ/T24-1998）標準；土壤氡：上海地區土壤氡濃度測定結果平均值不大于10000Bq/m3，且工程場地所在地點不存在地質斷裂構造，不需要進行土壤氡濃度測定。周邊無油庫、煤氣站、有毒物質車間等火、爆、有毒物質等危險源。

3.1.2室外環境質量

1.風環境

冬季主導風為年平均風速時，上海中心周邊風環境1.5m高度處的人行區風速均小于5m/s；夏季時期上海中心標高1.5m處室外風速流通順暢，沒有形成死角，周邊風環境1.5m高度處的人行區風速均小于5m/s。采用CFD流體模擬軟件，對各個季節的風環境進行模擬，如圖2.1所示。

圖2.1 室外風環境模擬分析

2.屋頂綠化

宴會廳室外的露臺設計成一座屋面景觀花園。各區中庭區域采用中庭花園。本項目的不可綠化屋面包括超高層主體屋頂（布置風力發電設備），以及裙房部分的金屬弧屋面。

3.1.3節地

建筑占地面積：11284㎡，地下建筑總面積：142805㎡，地下建筑面積與建筑占地面積之比為：12.66；地下空間主要作為設備用房、停車場以及商業配套設施。

3.1.4綠色施工

建設施工過程中在保證質量、安全等基本要求的前提下，通過科學管理和技術進步，最大限度地節約資源和減少對環境負面影響的施工活動，最大程度地滿足節地、節能、節水、節材和保護環境的要求。

3.2節能與能源利用

3.2.1圍護結構節能

將內層幕墻界定為外圍護結構。內層幕墻之內的空間為室內使用空間。外層幕墻和內層幕墻之間為緩沖區。

3.2.2空調系統節能設計

上海中心大廈共設高、低區兩個能源中心。低區能源中心由設置在地面冷卻塔系統和地下室冷凍機房、鍋爐房、燃氣內燃機房、冰蓄冷系統組成，系統環路由一次泵和二次泵系統組成，為地下室至塔樓四區建筑空間的空調系統供冷。

高區能源中心由設置在123層的高區冷卻塔和82層的冷凍機房組成，采用二次泵系統為塔樓五區至九區建筑空間的空調系統供冷。高區冷源系統由高區冷卻塔提供冷卻水給高區電動離心式制冷機組，冷卻水系統包括過渡季免費冷卻環路，可與冷凍水環路并聯運行。

圖2.2 能源中心分布圖

熱源系統由設置在地下室的蒸汽鍋爐、蒸汽輸送管網系統和設置于機器設備層的管殼式汽——水熱交換器組成，管殼式汽——水熱交換器將蒸汽轉換成熱水供給整個大廈的供熱設備。

3.2.3能耗獨立分項計量

圖2.3 大廈分項計量框架圖

分戶計電量。分戶電表先安裝到樓層，在設計時進行電表安裝位置的預留，將來再根據實際要求進行安裝。

分戶采暖空調冷熱量計量，在不同使用區域（如商場、辦公、賓館等）分別計量冷熱量總量。

3.3節水與水資源利用

3.3.1系統節水設計

本工程生活給水采用三級計量，第一級市政給水進戶管；第二級每區給水系統給水立管的位置上設置水表。第三級，不同用水類別及不同用水點及其他各部用水點根據管理需要設置計量設備。除市政給水進戶總表外，其余水表均采用遠傳式水表，所有水表讀數均可在集中控制屏顯示。

本大樓給排水系統依據《建筑給水排水設計規范》GB50015設計，設計生活給水系統采用硬質銅管。供水采用水池-水泵-水箱聯合供水，采用重力減壓或變頻給水。排水系統為室內污廢分流、室外雨污分流。塔樓屋面、綠化屋面及下沉式廣場雨水回收處理后利用，減輕市政雨水排水壓力的同時實現了資源回用；室外的綠地等透水地面有利于雨水的入滲。

3.3.2非傳統水源利用

1. 中水回用

本工程中水原水收集、處理系統分為兩套。一套設置在L66層，負責收集、處理L66層以上的中水原水；另一套設置在地下室B5層，負責收集、處理地下室B5層以上至L65層的中水原水。L66層中水處理站平均日收集水量250.29m3，產中水量225.26m3 ；B5層中水處理站平均日收集水量905.4m3，產中水量814.87m3。

2. 雨水收集利用

上海中心在B5層和66層兩處設雨水收集水箱，總大小為1220+200=1420m3，根據上海月平均降雨量表及上海地區最經濟雨水收集量為30-50mm之間，現設計收集量為42mm，年平均收集水量為20642 m3/年。

3.4節材與材料資源利用

3.4.1建筑外形和風荷載的優化設計

上海中心大廈主樓共有127 層，總高為632米，是目前國內最高的超高層建筑。上海中心塔樓外部幕墻呈三角形旋轉上升狀，除了能達到獨特的建筑視覺效果以外，還能有效降低大樓結構的風力負荷，節約成本，實現綠色建筑結構的理念。

大樓朝向優化的概念是通過改變大樓朝向使大樓空氣動力學方面最不利的風向遠離當地主要的強風風向，從而使風向折減效果達到最大。綜合考慮各方面設計因素后，確定大樓立面扭轉120 度。

3.4.2本地化材料使用

項目按照施工單位提供表格數據結果，經過監理核實確認，將本地化材料進行統計：從2008.11.29至2009.11.25，工程所用建筑材料總重量343637噸，本地化材料重量331600.4噸，本地化材料比例96.5%?，F階段樁基、地墻所用鋼筋、混凝土等大宗材料的原材料產地、生產商及供應單位大部分都在500公里內。

3.4.3固體廢棄物處理及材料的回收利用

施工單位對施工過程中的固體廢棄物進行收集利用。按照施工單位提供表格數據結果，經過監理核實確認，將廢棄物回收利用率進行統計：從2008.11.29至2009.11.25，廢棄物處置總重量206102噸，回收利用重量64994噸，回收利用率31.5%。

3.5室內環境質量

3.5.1自然通風

上海中心大廈在設計過程中，充分考慮到自然通風可能帶來的風險，主要通過建筑總平面設計、中庭幕墻采用通風換氣裝置、以及在設備層設計過程中采用自然通風措施合理使用自然通風。

圖2.4 上海中心大廈玻璃幕墻體系

上海中心大廈通過獨特的建筑美學設計，形成了一種以內外幕墻為型式的幕墻構造體系，內外幕墻之間則形成空氣緩沖層，具體如圖3.13所示。

設計過程中為了解決幕墻緩沖層可能形成的過熱問題，在建筑的每個物理分區的中庭頂部設有通風換氣裝置。

3.5.2自然采光

根據上海中心大廈的特殊結構和光環境分析的特征，將建筑按照結構區進行劃分，并利用AOTO CAD、ECOTECT v5.60（rc02）軟件建立物理分析模型，模型如下：

圖2.5 光學分析模型

根據以上模型及計算參數設置，采用建筑光環境分析軟件Radiance3P7對1區各層及2～8區的一層、不同隔斷層、典型層和頂層進行模擬計算。

通過對模擬計算數據的統計分析得知：89.9%的室內主要功能空間面積滿足《建筑采光設計標準》（GB/T 50033-2001）標準要求。

圖2.6 分區域計量方案圖

3.6運營管理

3.6.1分區域計量系統

整個大樓按照商場、辦公、賓館、會議、管理、公共六項功能區域進行冷熱量計量區域劃分。（管理部分包括：各類機房、物業管理用房、職工食堂等大區域；公共部分包括：大堂、地下車庫等大區域；公共走道、電梯廳就近劃入相應功能區域）。

3.6.2智能化系統

根據智能建筑設計標準（GB/T50314-2006）和上海市智能建筑等級評估標準以及業主需求，集成的子系統包括：建筑設備監控系統；閉路電視監控系統；消防報警系統；門禁管理系統；防盜報警系統等。

圖2.7 能源與環境監測系統

四、綠色建筑效益分析

4.1減少CO2等有害氣體的排放

CO2是一種最主要的溫室效應氣體，是造成生態環境破壞的主要氣體之一。目前，我國CO2的排放量占世界第二位，為11.8%，僅次于美國。減少CO2的排放量，已成為改善我國自然生態環境，貫徹與自然和諧社會理念的重要組成部分之一。

本項目采用的系統節能方式，大量節省了電能和石化燃料的使用，減少了廢熱廢水和溫室氣體排放，減緩了城市熱島效應，節省了寶貴的水資源，具有極好的環境保護作用，使本項目真正成為生態、環保、綠色、與自然和諧的可持續發展建筑。

4.2減少污水等生活垃圾的排放

大量生活污水的排放已成為水資源污染的重要源頭之一，未經處理的城市生活污水排放入河流、海洋中，會直接污染水資源，影響水資源的有效利用，從而對人體健康以及自然生態環境造成危害。同時，污水處理的成本較高，特別是一些未經任何處理直接排放的污水。由此，減少污水的排放，以及提高排放水的質量是解決這一問題的關鍵。

本項目采用的中水回收系統，每年約能減少污水排放34萬m3左右。綜合來看，為水資源的保護和合理利用帶來的巨大的效益。

4.3有效減少噪音、光污染

本項目的辦公、空調等設備均采用低噪音或噪音控制措施，大大減少辦公樓的噪音排放，不僅提高的辦公樓本身的辦公環境質量，同時也有效減少了辦公樓對周圍環境的噪音污染。

辦公樓大量利用自然采光，不僅室內擁有充足的光照環境，同時減少的眩光、強光等光污染的產生。

4.4建筑大量使用可再循環建筑材料，減少了自然不可再生資源的消耗量

建筑大量采用鋼材、玻璃等可再循環建筑材料，使建筑具有很好的美學效果，同時有效地減少了自然不可再生資源的消耗量。

4.5提高了辦公環境質量，包括空氣環境、光環境以及聲環境等

通風系統、采光系統以及噪音消除系統的采用，使室內的辦公環境得到了有效的改善。據研究，在環境好的場所辦公，工作效率可以提高40%左右。同時，辦公人員也得到了更大的健康保證，是真正以人為本的辦公建筑。

五、結論

1.本項目作為全球首座中國綠色建筑三星級超高層認證項目，其成功實施有利于超高層建筑從規劃、設計、施工、運營等全壽命周期降低對城市社會的壓力。為未來的超高層建筑建設推廣提供技術支撐。為探索解決未來城市發展面臨的相關問題，實現超高層建筑可持續發展做出了有益的貢獻。

2.目前可統計的資料顯示，我國已形成以上海為中心的上海金茂、上海環球、上海中心為代表的420～632m的超高層建筑群，以廣州、深圳為代表的廣州西塔、廣州東塔、神州京基、深圳平安等460～653m的超高層建筑，以天津、大連為代表的環渤海灣地區、以武漢為中心的華中地區和以重慶為代表的西南地區也相繼出現400～680m的超高層建筑，總的來講，中國大陸地區最近10年內將可能出現30～40棟400m以上的超高層建筑。上海中心大廈作為全球首座竣工的達到中國綠色建筑標準的超高層建筑，其成果對中國乃至全球的超高層建筑的建設具有廣闊的應用推廣前景。