一、项目概况

天津市建筑设计院新建业务用房是集绿色、健康、智慧为一体的办公建筑，自2015年10月竣工以来，为930余名员工提供着舒适健康的工作环境。项目总建筑面积为20560m2，地上主体10层，高41.9m，包含办公、图文中心、绿建展厅、运维管控中心等功能；地下1层，主要功能为设备用房；建筑结构类型为现浇钢筋混凝土框架+阻尼器结构；二期附属综合楼总建筑面积为10590㎡，主要功能为停车库，设有机动车停车位300辆，非机动车停车位250辆；附属综合楼通过封闭连廊与新建业务用房连接，屋顶架设光伏发电装置，在充分利用可再生能源的同时为屋顶停车区域提供遮阳。

本项目已获得中国绿色建筑三星级设计/运行标识认证，美国LEED BD+C金级认证，中国健康建筑二星级设计标识认证，2019年Construction21 国际“绿色解决方案奖”之国际最佳健康建筑解决方案奖，2017年“海河杯”天津市优秀勘察设计奖、绿色建筑一等奖，2015年住建部绿色建筑示范工程、天津市青少年校外科普基地、天津市科委“美丽天津”科技示范工程等认证和奖项。

项目规划伊始即以绿色、健康、智慧办公建筑为建设目标，通过因地制宜地选择技术措施，将可持续设计理念与工程设计、施工、运维全过程紧密结合，以实现“低碳环保，环境友好”的设计目标。本项目在被动式设计方面注重采用高性能围护结构、自然采光及可调外遮阳、自然通风、场地低影响开发等措施，在主动式设计方面重点关注于多能互补的供冷供热系统、智能照明、节水器具及非传统水源利用；此外，充分利用地源热泵、槽式太阳能、平板太阳能等可再生能源。基于能源管理平台统计的能耗数据测算，建筑全生命期碳排放量约为48.80 kgCO2/㎡•a，节能减排效果显著。

从“以人为本”的角度出发，针对设计师群体的工作特点和使用需求，本项目结合院内既有设施，构建了4大特色健康空间：舒适办公空间、健身运动空间、健康管理空间、休闲娱乐空间。除了采用墙式通风器、新风净化系统、智能外遮阳、立体绿化、直饮水净化系统等多项健康技术措施，打造出舒适的办公空间以外，景观设计还结合场地原有乔木保护，营造出了绿树成荫、流水潺潺的户外休憩、健身空间，促进员工身心健康的全方位发展。

二、技术措施

2.1 技术措施概述

  基于天津的气候条件和场地周边环境，遵循“被动优先、主动优化”的可持续设计原则，本项目综合采用了30余种绿色健康建筑技术。

图1.绿色建筑技术集成应用

被动优先：通过BIM技术模拟建筑风环境、光环境、热工环境等，优化建筑布局、朝向与体型系数，优化围护结构节能设计，最大程度利用自然通风和自然采光，例如，地下室通过采光井、导光筒进行自然采光，采取墙式进风口等强化自然通风的构造措施；采用可调节外遮阳等技术措施，采用下凹绿地、下渗式雨水管、蓄水模块等海绵城市技术；采用消能减震结构体系，节省混凝土用量约1350m3,减少碳排放约49tCO2；可再循环材料利用率10.3%；

主动优化：项目通过多能互补的可再生能源最大程度降低化石能源消耗，主要措施包括：地源热泵、中温槽式太阳能、溴化锂吸收式冷水机组、氨吸收式空气源热泵、溶液调湿新风机组、直流无刷风机盘管等；电气及智能化方面，采用智能照明、电梯监控、智能电力诊断与恢复、智慧集成平台、光伏发电等；改善室内环境方面，采用二氧化碳传感器与新风系统联动、智能外遮阳系统等。

2.2 建筑布局

为最大限度保护院内现有绿地和植被，并兼顾周边居民楼的视觉均好性及日照有效时数等要求，本项目形成了10层高的“L”型的业务用房与4层高的“一”字型的附属综合楼的总体布局方案，在保留场地原有树木50余棵的同时，提供了适宜地源热泵埋管的区域。建筑主体朝向为南北向，体型系数为0.21。

2.3 围护结构

本项目外饰面采用陶土板，具有可回收循环使用和自洁功能。设计对建筑每个朝向的窗墙比进行了严格控制，窗墙比为：南向0.28，东向0.24，西向0.33，北向0.28。围护结构各部位热工参数如下表：

表1.围护结构热工参数

2.4 自然通风

本项目方案设计阶段采用CFD风环境模拟软件，对建筑体块模型进行室内外风环境模拟分析，采取墙式进风口等强化自然通风的构造措施。外窗可开启比例达到30.58%，并设置了通风腔，优化建筑内部气流组织，获得了较好的自然通风效果。据测算，全年自然通风天数约73天。

2.5 自然采光

室内光环境是办公建筑设计关注的重点之一。本项目利用采光模拟分析工具，对主要办公区域、公共空间以及地下空间分别进行了自然采光优化设计，在节约照明用电的同时有效提升了室内空间品质。

Ÿ “窄高窗”：方案阶段对建筑体块模型各立面进行了日照模拟分析，给出各立面窗墙比建议值，并对开窗形式进行优化。在窗墙比不变的情况下，通过使用“窄高窗”，提高自然采光效率。

Ÿ 采光井：通过在业务用房首层设置采光井，有效改善了办公室、卫生间等地下空间的采光效果。

Ÿ 导光筒：附属综合楼的地下空间则由于导光筒的使用，改善了主要交通空间的自然采光。

2.6 遮阳设施

综合考虑冬季得热与夏季遮阳的需求，以及主要功能空间的采光效果，本项目从方案阶段即优化了建筑遮阳设计。通过适当加深窗洞深度增强了墙体自遮阳，并采用可调节百叶外遮阳与内置遮阳百叶结合使用的方式，实现不同日照条件与使用需求下的灵活遮阳控制。

2.7 立体绿化

本项目在附属综合楼西立面采用室外垂直绿化，在业务用房大堂和每层电梯厅采用室内垂直绿化，在助益节能减排的同时，营造出具有个性化的公共空间。

图2.每层电梯厅具有多样化设计的绿植墙

2.8 消能减震结构设计

结构设计采用框架+阻尼器方案，除了具有结构整体抗震性能好的优点外，还可显著减少混凝土用量，从而降低碳排放。据测算，相同抗震性能目标下框架+阻尼器结构能够节省混凝土用量1350m3,约占混凝土总用量的20%，减少碳排放约49tCO2。

2.9 冷热源配置

Ÿ空调冷、热源综述

1．空调系统冷、热负荷

本项目空调系统总冷负荷1370kW，折合建筑面积冷负荷指标68W/m2。总热负荷1135kW，折合建筑面积热负荷指标56.5W/m2。冬季生活热水热负荷50kW。

2．冷、热源形式

（1）非全天候使用区域空调/冬季生活热水:垂直埋管地源热泵耦合太阳能供冷供热系统为主。

（2）全天候使用区域空调:VRF系统、直膨式精密空调系统。

3．建筑供冷、热源系统概述

（1）系统形式：地源热泵耦合太阳能供冷供热系统。

（2）系统构成

1）子系统额定设计工况冷、热负荷

槽式太阳能集热供冷、供热系统: 冷负荷180kW，热负荷280kW

平板式太阳能集热供冷、供热系统 :冷负荷350kW，热负荷100kW

埋管地源热泵供冷、供热系统: 冷负荷1250kW，热负荷1050kW

2）以上三个供冷、供热子系统在二次能源使用端（空调系统）侧耦合。各子系统制取的热水并联后，直接供应建筑空调系统，间接供应建筑生活热水系统。

3）太阳能集热系统在采暖季开始前的过渡季，可经地源热泵系统垂直埋管向土壤蓄热。

4）土壤源热泵系统可实现“跨机组供冷、热”功能，即系统冷、热水通过土壤换热器后，不经过热泵机组，直接为建筑提供冷、热水。

5）由于本项目属于总体工程中的一期工程，而垂直埋管地源热泵的实施在二期工程中，为保证本项目如期供热，将槽式太阳能供冷、供热系统的"备份"热源容量放大到同时满足氨吸收空气源热泵与溴化锂吸收式冷温水机组的供热运行要求。

Ÿ空调末端系统

1.非7x24小时使用区采用温湿度独立控制空调系统，即溶液调湿新风+各类干式末端系统；

2.7x24小时使用区：值班室、变电室、网络机房及首层图文中心采用VRF系统；数据机房、二层控制室采用直膨式精密空调；

3.二层展示厅：采用金属冷（热）辐射吊顶+干式直流无刷风机盘管+主动式冷梁。

Ÿ空调自控系统

1．冷、热源工艺系统自控

（1）总体目标 —— 采用群控方式实现系统自动运行；实现既满足冷热负荷需求，又保证能源费用相对最低的自动控制与调节。

（2）基于冷、热源工艺特点对群控系统的要求

群控系统应由一个主控模块与三个子控制模块组成，主控模块根据预测的冷、热负荷及检测的太阳辐射强度，依能源费用最小化原则制定整体运行策略；子控制模块为槽式太阳能集热供冷、供热系统模块、板式太阳能集热供冷供热系统模块、垂直埋管地源热泵模块，执行主控模块要求的工作状态下的程序操作，实现"所辖"冷、热源子系统投入与退出时的安全运行以及运行状态下的控制调节。

2.10 照明系统

图3.办公区智能照明

本项目参照LEED对LPD（照明功率密度）的要求，在不同区域配置不同种类的高效光源及灯具。办公室、会议室选用T5光源的嵌入式灯具，走道、卫生间采用高光效LED灯或T5荧光灯、紧凑型节能荧光灯。为在实现运行管理的节能，设置了智能照明控制系统，针对不同的功能分区，采用对应的控制方式。办公区走廊灯光可实现冷暖调节，在工作时段采用冷光灯提高工作效率，在休憩时段采用暖光灯辅助睡眠。

2.11智能化系统

Ÿ智能窗帘控制系统

项目在东西向外窗设置了暗藏式可调节穿孔铝百叶外遮阳，在十层屋顶设置辐照度和风速传感器，可以根据室外辐照度和风速情况自动控制窗帘的状态。自动控制具有多种控制模式，结合不同季节对光线和冷热量的需求编写控制算法，减少照明和空调能耗。同时设置本地开关，可根据使用者需求开关遮阳帘及调节遮阳百叶的角度。外遮阳设有自动保护装置，若室外风速24≥m/s（即九级风），窗帘会自动收起。

Ÿ能源管理平台

能源管理平台能够完成对能源消耗的信息采集、分析、展现和管理，提高建筑物综合能源管理水平。其主要功能包括：能耗监测、能耗统计与报告、能效分析、能耗对标与报警等。

运维人员通过上述各个功能，可对新建业务用房从整体到局部的用电能耗进行精确到小时的查询，以及对某设备具体到秒级的负荷功率的查询；通过对能耗数据的分析，降低建筑整体能耗和碳排放，提高建筑经济效益和管理水平。

2.12 运维管理

本项目在运行维护阶段充分利用BIM运维管理平台，实现了对绿色建筑内多个子系统信息的集成和综合管理。主要功能包括：实时监测、集中控制、报警管理、运行日志、维保管理等。通过对智能化系统数据的集中监测和控制、子系统间数据交互、全局事件管理等。定期地输出运行状况的报告，实现相关系统之间的互操作、快速响应和联动控制，使建筑内的各系统运行在各自最佳工况。

图4.运维管理平台

2.13 可再生能源设施

供冷供热系统：

本项目采用了垂直埋管地源热泵供冷、供热系统，以及槽式、平板式太阳能集热供冷、供热系统。

光伏发电系统：

并网光伏发电系统设置在附属综合楼屋顶，作为科学实验之用，安装有等容量单晶硅、多晶硅、非晶硅光伏组件，各部分装机容量均为约7KWp，共计21KWp，属于不带储能装置、交流集中并网的非逆流光伏系统，光伏发电为自发自用，采用0.4KV低压并网不上网运行方式。

  2.14 运行能耗

以能耗目标为导向的“性能化设计”方法使得项目在建成后运行过程中实现了低能耗目标。本项目使用人数约930人。本项目分项能耗主要包括空调、照明、插座、动力、特殊用电（含控制中心机房用电、电话机房、电设备间用电、灌溉泵用电等）。

经统计，2017年建筑总能耗76.67kWh/m²•a（不包括网络机房及网络配线间用电9.74kWh/m²•a）；其中非供暖能耗68.32 kWh/m²•a，根据《民用建筑能耗标准》GB-T 51161-2016，对建筑使用时间和人员密度进行修正，则非供暖能耗修正值为57.95 kWh/m²•a；供暖能耗18.72 kWh/m²•a；

2.15 建筑全生命期碳排放

本项目使用年限为50年，碳排放计算仅包含业务用房，总建筑面积为20560㎡。碳排放计算涵盖了建筑全生命期的7大阶段，分别为：建材生产阶段、建材运输阶段、施工阶段、使用阶段、维修阶段、拆除阶段、废弃物回收利用阶段。

根据国家发展改革委应对气候变化司发布的《2016中国区域电网基准线排放因子（征求意见稿）》，华北区域电网碳排放因子为0.4506。经计算，本项目全生命期碳排放量约为48.80 kgCO2/㎡•a，各阶段统计如下表：

表2.新建业务用房碳排放计算结果

在建筑全生命期内，使用阶段能耗及CO2排放量所占比例最高，是建筑碳排放总量控制的关键环节。本项目通过综合采用多种被动式与主动式节能技术，并充分利用场地条件为建筑提供可再生能源，显著降低了建筑使用阶段的碳排放。

2.16 室内空气品质

室外污染物控制：天津市优质空气质量天数约200天，PM2.5达标天数约300天，室外空气质量条件有限，故需采取措施避免室外空气的污染。采用气密性为7级的外窗，气密性为3级的玻璃幕墙，有效控制室外污染物的渗入。同时配置空气净化处理装置，采用的溶液除湿新风机组，其PM2.5去除效率为32.5%，PM10去除效率为32%，部分区域采用袋式空气过滤器，其PM2.5去除效率为51%、PM10去除效率为51%，最终实现项目室内年均PM2.5的浓度19.3μg/m3，室内年均PM10的浓度23.5μg/m3。

室内污染源控制：办公场所室内工作人员较密集，办公桌椅、装修材料等是室内污染物的主要散发源，为避免室内建材、家具污染物对人员的危害，项目对建筑主体材料、装饰材料、人造板（胶合板、纤维板、刨花板）及其制品、室内装修用水性墙面涂料、室内装修用溶剂型木器的涂料、室内用水性阻燃剂、防水剂、防腐剂等水性处理剂等产品质量均进行了约束要求，选用材料和全部产品符合国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325-2010）的要求。家具产品大部分来自于设计院原有的旧家具，无污染物危害，少数木制家具由细木工板定制，主要包括工位、柜子、吧台柜等，并对其安全性进行复检。

空气监控系统：项目在敞开式办公区与参观展厅布设空气盒子检测设备，用来测试在人员密集但相对流动量小的环境与人员数量不固定但相对流动量大的环境下的 PM2.5的含量情况。通过联动新风系统进行空气处理，查看 PM2.5 的浓度变化情况，从而对新风系统进行调整，设定出更加健康、节能的运行模式。

2.17 水质管理

生活饮用水水质：为了给员工提供更加安全、优质、健康的饮用水，项目设置直饮水净化、矿化系统，并通过直饮水管道或桶装水向员工提供，为避免长时间使用过程中的二次污染，定期对饮用水水箱及饮水机进行定期消毒。项目主要功能用房采用集中管道式系统，直饮水管道采用食品级304材质薄壁不锈钢管。每个部门配置终端饮水台一个，其他办公场所采用桶装水配送方式供水。

生活饮用水水箱消毒采用臭氧消毒，设置臭氧发生器一台。并每季度向水质检测单位送生活饮用水及直饮水水样，依据《生活饮用水卫生标准》GB 5749及《饮用净水水质标准》CJ 94进行检测。

非传统水源水质：项目采用的非传统水源包括市政中水及雨水，冲厕用水、绿化用水、景观用水及地面冲洗用水等均设置独立中水系统，独立设置中水泵房，水箱消毒采用臭氧发生器。用于绿地灌溉及景观补水的雨水，处理后其水质符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T 18921的要求。采暖空调系统循环水地源热泵机组为闭式循环水系统，与地源侧共用循环水泵，太阳能热油型溴化锂机组、太阳能热水型溴化锂机组为开式冷却循环系统，循环水泵吸口侧设置过滤器，投加杀菌灭藻剂、缓蚀剂及阻垢剂等药剂。

2.18 运动与健康

场地中心精心设计的景观花园设有健身步道和休闲座椅，方便员工休憩时段健身和交流。花园采用了复层绿化，地面为透水铺装，院内植物种类多样，四季如画。场地内无障碍设施连贯完善，也成为周边居民，包括老年人、儿童的活动场地，实现了全龄友好。

图5.景观花园实景

为鼓励员工使用楼梯，项目楼梯间均设置外窗，光线良好方便使用，同时在入口门厅、走廊、电梯厅等处均设有楼梯引导标识牌。项目附属楼配置自行车停放区域，利用建筑构件遮阴挡雨，还配置电动自行车充电器，鼓励绿色出行。项目东侧既有的文体活动中心可满足篮球、羽毛球、乒乓球、台球等日常运动和竞技比赛的要求，还设有健身器械室、形体室等多种健身功能房间，以及淋浴间和更衣储物柜等完善的运动配套设施。据统计，职工每年参与健身活动人数达30000人次。

项目东侧临近既有的健康管理中心，设有基础诊断室、心理调整室和母婴室。针对设计师久坐、颈椎病高发等特点，提供理疗服务，母婴室配置了舒适座椅、冰箱、婴儿床等。项目主入口西侧为既有员工食堂，食堂入口宣传栏公布健康养生食谱和应季食材，并配置体重秤，引导员工合理膳食。

三、总结

本项目作为城市有机更新中具有代表性的绿色实践，在绿色健康建筑方面的积极探索，可为同类项目提供借鉴。在我国当今由增量开发转向存量升级的城市建设过程中，本项目的可持续设计理念及绿色健康建筑集成技术具有较高推广价值。

除实现了节地、节能、节水、节材以外，项目坚持“以人为本”的设计理念，针对建筑设计师的实际诉求，为员工提供了健康舒适、充满活力的工作环境。在环境影响方面，本项目注重生态保护，在保留了原有50余棵高大乔木的同时，也传承了天津市建筑设计院的历史记忆与情感。项目建成后，院内花园绿树成荫、流水潺潺，做到了人与自然的和谐共处。

从规划设计到建设运营，本项目注重绿色健康建筑技术集成的可实施性，以及充分发挥BIM和智能化技术在运维管理中的重要作用，通过自主设计研发的绿色运维管理平台对室内环境及各种设备进行实时监控，由专业运维团队精心维护管理，保障了建筑运行过程中的持续优化，真正做到绿色设计，绿色运营。

信息提供单位：天津市建筑设计院