２００９年度绿色建筑设计评价标识项目（★★★） 口上海市建筑科学研究院（集团）有限公司廖琳杨建荣葛曹燕邱喜兰 口上海世博土地控股有限公司唐土芳杨文君 南市电厂主厂房改建工程定位于三星级绿色建筑．本文从绿色 建筑的策划、绿色技术的集成、绿色建筑的全过程控制等方面．系 统阐述了本项目可持续改建的总体目标与关键技术特点。 是中国走向开放．走向现代化的历史见证。南市发电厂的历史沿革 见证了上海城市工业文明的发展。１８９７年．清上海马路工程善 后局在十六铺老太平码头创建了南市电灯厂．后于１９１８年成立上海 华商电力股份有限公司，１９５５年定名为南市发电厂（见图１）。随着 引言 作为２Ｏｌ０上海世博会的一大亮点，城市最佳实践区为来自世界 各国的代表性城市提供一个交流城市建设和发展经验的平台，集中 展示为提高城市生活质量所进行的各种最佳实践。实践区从南到北 分成三个功能区域：南部——主题展馆及全球城市广场、中部—— 工业技术及可持续城市发展的需求，原南市电厂已退出历史舞台。对 其加以改建利用，既可实现对工业遗迹的尊重和保护，又可充分体 现节能减排、节约办博的理念。 改建后的南市发电厂主厂房将作为２Ｏｌｏ上海世博会的主题展馆 之一“城市探索馆”及城市最佳实践案例报告厅．通过独特的展示 内容及方式，向人们诠释全新的生态城市生活方式与发展模式。改 建前主厂房长１２９ｍ、宽７Ｏｍ、高５Ｏｍ．建筑面积２３４７７ｍ ．为建 系列展馆和北部——模拟街区。本文所介绍的南市发电厂改建工程 就位于上海市最佳实践区的南部。 １ 项目概况 成于１９８５年的钢筋砼结构：改建后的主厂房（见图２）在体形和高 度不变的情况下进行内部加层 建筑面积超过了３．１万ｍ ．为带阻 尼支撑的钢结构框架体系。 上海是中国工业化的摇篮．中国民族工业的发源地 世博会场 址内，汇集了众多的百年老厂．它们是中国现代工业的重要基石．也 图１改建前的南市发电厂 因其在可再生能源利用方面的示范效应，工程获颁２００８年度住 房和城乡建设部“可再生能源示范工程 。同时通过多项绿色建筑技 术的集成应用 南市电厂改建工程成为国内第一栋由老厂房改建的 三星绿色建筑．已与２００９年获得住房和城乡建设部颁发的中国“三 星级绿色建筑设计评价标识”。 通过“节地、节能 节水 节材、环境保护 全目标的控制．南 市发电厂改建工程达成了以下设计目标： ●室外基地的透水率４６ １％； ●建筑节能率 ６２．６％： ●２９％的用电量由可再生能源提供 ●可再循环材料使用重量占建材总量的１２．Ｏ％ ●７９．４％的主要功能区实现天然采光。 绿色建筑的策划 １．历史遗迹保护 始建于１８９７年的南市电厂 无疑是上海城市工业文明的见证 保留其主厂房并进行再生性改建，体现了对历史遗产的保护与利用。 而改建后的主厂房将主要用作世博会主题分馆“城市探索馆” 浓缩 展示未来城市发展的美好愿景。由此．将旧厂房改建成演绎未来梦 绿色建筑专题 想的绿色建筑，这一举措具有传承历史，开创未来的寓意，也让这 座见证城市历史的百年工业遗迹获取了新生，是对世博会“足迹一 城市一梦想 这一时间轴线的最好演绎。 ２．可再生能源中心 在可持续功能定位上 改建项目充分利用原南市发电厂黄浦江 取排水管道及取水隔栅井等设施．建立覆盖半径１ ｋｍ的江水源区域 能源中心．成为世博园约１５万ｍ 建筑的冷热源。在保障实现改建 建设要求和使用要求的同时 集中应用太阳能光伏发电等新技术 将 高污染、高消耗的传统工业电厂“能源中心 改建、延续为区域供能 的绿色能源中心，体现节能减排及可持续发展理念 实现从 高污 染高消耗的传统煤电中心”向“绿色能源中心”的顺利转变。 ３．三星级绿色建筑 世博园区规划建设恰逢中国绿色建筑蓬勃兴起之时。２００６ 年６月，建设部颁布实施国标 绿色建筑评价标准》ＧＢ／Ｔ５０３７８— ２００６，明确定义 绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大 限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少 污染．为人们提供健康、适用和高效的使用空间．与自然和谐共 生的建筑”．绿色建筑节资 环保、可持续 以人为本的理念与 ２０１０年上海世博会的主题“城市，让生活更美好”一脉相承。南 市发电厂改建工程在规划之初即确定了争创“中国三星级绿色 建筑”的目标定位。 在综合性能改善方面 本改建工程遵循既有建筑从 保护” 到“利用”及 建筑一体化设计”理念，着力打造建筑功能和结 构的再生性改造，综合提升建筑室内外环境性能，确定了建设三 星级绿色建筑的总体目标，后续设计、施工及运营都按照我圜 《绿色建筑评价标准》的技术要求进行。 三Ｉ 绿色建筑技术的集成应用 本改建工程围绕 节地、节能、节水、接材、环境保护 展 开 并结合项目特色进行关键技术集成，包括主动式导光系统、 ＬＥＤ照明 太阳能及风力发电、绿色建材、阻尼结构加固、自 然通风、智能化集成平台、江水源热泵、中水回用等（见图３ Ｊ， 确定了总体的技术方案。 本节依据《绿色建筑评价标准》中各指标体系的顺序详细介 绍南市发电厂中绿色建筑技术的集成应用情况。 图３南市发电厂改建工程绿色建筑关键技术集成体系 １．节地与室外环境优化 （１）场地及设备的再利用 改扩建工程充分考虑场地及旧建筑的保留和再利用，主要 包括：完整地保留主厂房１９８５年形成钢筋砼结构体系 在此基 础上进行适当的加建和改造．运用阻尼器耗能加固技术来有效 降低结构承担的地震作用效应 保证结构体系满足各阶段地震 作用下变形能力和承载能九保留汽机车间内的吊车、厂房中部 部分发电机组作为未来展厅中的观展工具和用于主题展示（见 图４）：保留屋顶平台旋风分离器，一体化布置风力发电机 保 恤 眦特别关注 ～ 留并利用南市电厂原有的江水取排水管道．开发利用全球城市广场 地下空间．设计布置江水源能源中心及中水处理机房。 图４南市发电厂改建工程选用的阻尼加固器和部分保留设备 （２）舒适的室外环境 南市电厂主厂房建筑布局合理 有利于组织区域通风。经数值 模拟，人行区夏季风速最高在Ｏ．５～５．０ ｍ／ｓ之间；过渡季风速在０． ５～３．０ｍ／ｓ之间；冬季风速在Ｏ．６～４．１ｍ／ｓ之间，均低于５ｍ／ｓ，满 足室外人员活动的舒适性和建筑本体的自然通风需求（见图５）。 经日照主客体范围分析．主厂房不会对居住建筑的日照造成影 响 同时，建筑幕墙改造选用中空Ｌｏｗ－Ｅ玻璃和铝幕板，对外反射 率小于１０％，避免对周边建筑造成光污染。 室外景观及场地设计充分考虑透水地面及垂直绿化，涵养地下 水源并减小城市热岛效应。项目在主厂房北立面设开槽垂直绿化． 借主厂房北侧原有钢珩架种植爬藤绿化：室外面积的透水率达到 ４６．１％ （ａ）场地模型 （ｂ）夏季室外风速 （Ｃ）冬季室外风速 （ｄ）过渡季室外风速 图５南区室外１．５ｍ高处人行区风速分布模拟图 ２．节能与可再生能源利用 （１）围护结构节能 南市电厂主厂房围护结构节能改造延续原工业厂房立面特质， 基本保留原立面高侧窗 点式窗及条形窗，局部增设玻璃幕墙。外 墙采用７５ｍｍ金属面硬质聚氨酯夹心墙面板外墙Ａ外保温．３０ｍｍ 硬质聚氨酯泡沫塑料外墙Ｂ外保温，屋面（金属屋面）采用７５ｍｍ 金属面硬质聚氨酯夹心屋面板保温、屋面（钢筋混凝土屋面）采用 ７５ｍｍ硬质聚氨酯泡沫塑料保温，外窗（包括玻璃幕墙）及天窗选 用断热铝合金低辐射中空窗。建筑外窗可开启面积达外窗总面积的 ６３Ｉ７％．有利于在过渡季组织自然通风。 （２）设备和系统节能 采用江水源热泵系统作为冷热源（见图６），溴化锂直燃机作为 补充热源 夏季可有效提高冷热源主机制冷效率并省却冷却塔部水 冬季采暖效率可较传统锅炉和空气源热泵大大提高。从而实现全新风 运行。 照明设计实现分区控制，选用高效照明设备．设计照明功率密 度达到《公共建筑照明设计标准》的目标值。经能耗分析，建筑全年 采暖空调及照明能耗约为 公共建筑节能设计标准））（ＧＢ５０１８９）要求 中规定的参照建筑相应能耗的７４．８％。 同时，项目在变电所低压柜内每个回路均设置带通讯接口的计 量仪表，对照明用电、空调用电、动力用电和特殊用电等实施电力 分项计量，以达到节能和优化运行的目的，通过与ＢＡＳ联网并集成 到集成管理平台．实现统一管理。 环倮球处理装蕈 图６江水源系统流程图 （３）可再生能源利用 项目在光伏系统工程的技术定位、方案选型、一体化设计方面 均考虑了其他场馆的技术特点和特色．并结合本项目改建厂房的特 征做了差异性定位．即突出自主研发光伏新产品的集成应用和多种 形式建筑一体化的工程展示。 因主厂房屋顶平面呈由南向北逐级升高的阶梯状形态．建筑自 遮挡少，ＢＩＰＶ系统集成了高效单晶硅、刚性非晶硅、透光薄膜等多 种电池．建筑一体化效果如图７ 系统总功率逾５２０ｋＷｐ．预计年发 电量５０万ｋＷｈ，具有显著的环境效益。 图７南市发电厂改建工程中应用的太阳能光伏组件 ３．节水与水资源利用 （１）节水系统规划 项目综合利用了各种水源．根据低质低用的原则 设计了二 套给水系统．一套为自来水给水系统，另外一套为再生水给水系 统。再生水水源为自建地埋式中水处理系统，处理主厂房建筑排 水及雨水．采用ＭＢＲ处理工艺（图８），出水经加氯消毒．回用 于冲厕、绿化灌溉和道路浇酒，有效减小自来水用量。系统处理 量１２０ｍ。／ｄ 可再生水源利用率达５５．１％。 （２）节水设计 自来水给水系统分为高低两区设计，低区采用市政水压直接 供水，高区采用变频供水 再生水给水系统采用变频供水；建筑 内所有的用水器具均采用节水器具；绿化灌溉采用高效的滴灌灌 溉方式．节约用水：设置水系统分项计量．便于监测并及时优化 系统运行状况。 图８ ＭＢＲ处理工艺及用途 ４．节材与材料资源的综合利用 通过设计优化及绿色施工控制．选用３Ｒ（Ｒｅｄｕｃｅ、Ｒｅｕｓｅ、 Ｒｅｃｙｃｌｅ）材料、环保材料及当地化材料，节约资源能源损耗，降 低废弃物填埋或焚烧污染，降低室内环境污染。 （１）通过设计优化节材 工程完整地保留原主厂房的结构体系 在对传统旧建筑结构 加固方法研究分析的基础上，通过有限元方法对改建方案的抗震 性能进行模拟分析（见图９），全面了解主厂房薄弱构件的分布位 置 出现顺序．全过程了解结构和构件的变形水平。通过数值计 算分析及多次专家会论证，确定阻尼器耗能减震加固技术应用方 案．保障实现加层后的建筑性能并减小加固投入。 绿色建筑专题 图９数值模拟分析优化主厂房结构 （２）绿色施工中的节材与选材 在拆迁及施工过程中制订废弃物管理计划，对拆迁施工废弃 物进行分类处理及回收利用。收集厂房前期拆除的部分管道及配 件 制作景观艺术小品用于白莲泾公园、特钢大舞台等地。对施 工过程材料采购进行统计及控制，钢材、金属幕墙等可再循环材 料使用重量占建材总量的１１．９５％．并控制施工现场５００ｋｍ以内 生产的建材重量占建材总重的６０％以上。 （ａ）风管安装过程及时封堵防止空气污染 （ｂ）建筑废弃物分类收集回用 图１ ０南市发电厂改建工程绿色施工现场图片 ５．室内环境质量提升 （１）天然采光 设置 定日聚光＋平面反光＋棱镜散光”的组合导光系统．将 自然光导入厂房中庭深处，优化室内光环境并引入绿化景观．在 厂房核心部位形成“生态光谷”（见图１ １）。同时通过软件模拟技 术分析并优化项目天然采光．保留原厂房高侧窗、条窗等被动式 采光设计．使得７９．４％的主要功能区满足天然采光校准要求。 （２）自然通风 通过ＣＦＤ模拟预测技术计算典型季节建筑外表面压强分布， 帆 特别关注 ～ 据此指导立面开窗，并进一步模拟验证室内自然通风效果。以夏季为 例，建筑外表面压强分布及建筑典型区域风速矢量图分别如图１２、１３。 夭窗＋接镜百叶 聚光型定日镜 图１ １南市电厂改建工程主动式导光系统原理图 一一 图１ ２夏季主厂房室外表面压强分布状态图 图１ ３夏季主厂房各立面通风口及室内１．５ｍ平面风速矢量图 （５）噪声控制 建筑平面布局考虑动静分开．低区一、二层大空间为未来馆展 厅，自闭合参观流线．与北侧高区的会议厅、多功能厅在建筑布局 及功能流线上均完全分离。可能产生较大噪声影响的江水源热泵系 统机房、中水系统机房均统一设置于项目南侧的全球城市广场地下 空。所有设备房顶棚均采取吸声处理 设备机组设置专用减震器；设 专用防静电钢制活动地板、盘柜变压器等设置支撑钢架，注重设备 房减震及隔声。 （４）室内空气质量监控 在城市探索馆展区、报告厅、多功能大厅、ＶｌＰ接待等区域设置 室内温湿度及Ｃｏ，传感器，通过智能化监测分析．实现与空调新风 系统或自动开窗系统的联动控制，有效改善室内热环境及空气质量。 系统设两种工况：一是空调开启季节．空调机组回风管道装有二氧 化碳传感器和电动调节阀 新风管道装有电动控制阀，能在污染物 浓度超标时增大新风量，改善空气质量；二是过渡季节，室内外温 湿度、风雨传感器和ＣＯ。参数与相应开窗器智能联动．实现空气质 量调节。 ６．运营管理的优化 集成管理系统（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ一 Ｓｙｓｔｅｍ，ＢＭＳ）将南市 电厂分散的、相互的智能化子系统整合成一个整体 用相同的 一嚼 环境、相同的软件界面进行集中监视和控制，为用户提供统一的管 理平台。集成的子系统同时将能源和环境数据提供给世博园区能源 与环境监测系统。 ＢＭＳ系统一方面可有效保障并提升项目在节能、安全运营和管 理及生态环境方面的品质另一方面可在世博期间作为展现新技术 新理念、新工艺的平台向参观者展示并传达节能减排 可持续发展 的理念 同时．该系统还可在项目建成后的长期运营中提供新技术 运行实时效果分析．为技术先进性评价及效益分析提供权威资料。 绿色建筑的全过程控制 ２００９年９月 南市电厂改建工程通过建设部组织的绿色建筑专 家评审，获得中国三星级绿色建筑设计评价标识。但是．这并不意 味着南市电厂项目实践绿色建筑的步伐就此停止。为了在设计一采 购一施工～运营的全过程贯穿绿色建筑的实践，南市发电厂改建工 程构建了不同于传统建筑方式的团队构架（见图１４） 引入科技顾问 团队．保证围绕绿色目标的方案确定、设计优化、绿色施工、过程 保障和绿色运营指导。尤其在施工过程中，各方一起制定绿色施工 管理计划；实施施工环境保护措施．主要包括土方平衡及土壤保护． 施工扬尘、噪声、污水排放控制等；同时将施工中可循环利用的废 弃物进行回收和再利用。 图１ ４南市发电厂改建工程绿色全过程控制团队架构示意图 结语 ２０１０上海世博会南市电厂主厂房改建工程遵循从“保护”到“利 用 的可持续性改造策略，在延续原电厂能源中心理念的同时 集 成并展示先进的绿色建筑技术，将百年的老工业厂房打造成了三星 级绿色建筑，不失为对“绿色世博、科技世博”理念的完美阐释。目 本项目获国家“十一五”科技支撑计划课题（２ｏ０６ＢＡＪ０２Ａ１ ５、 ２００６ＢＡＪ０２Ａ０５）、上海市科委世博专项课题（０７ｄｚ０５８０３）及上海市建 交委课题（重科２００７－－０Ｉ ７）支持。
