华阳国际东莞产业园研发楼：全过程装配式实践

来源：AT建筑技艺

▲沿街立面 ©山兮建筑空间

设计、科技、产业融合是绿色建筑的根本实现之道

2020年我国碳达峰、碳中和目标①（以下简称“双碳”目标）的提出，在国内、国际社会引发广泛关注。而建筑领域作为能耗大户，成为我国节能降碳和碳达峰、碳中和的重要领域。

建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告（2020）》显示：2018年全国建筑全过程能耗②总量为21.47亿tce，占全国能源消费总量比重为46.5%。2018年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿tCO2，占全国碳排放的比重为51.3%。因此，在“双碳”目标下，建筑业减碳转型面临重大机遇和挑战，必然迈向绿色、低碳的发展道路。

从本质上讲，绿色建筑面向的是一个建筑物的全生命周期，需要建筑师和工程师创造性地寻找综合性的技术解决方案，将能源、环境和技术因素的负面影响降到最低，并优化其积极影响。其实现途径，狭义来说就是以往研究中基于建筑学框架的绿色建筑设计。

然而实际上，在现如今信息和技术高速发展的时代，要想真正成为一个环境友好的行业，不仅需要建筑设计自身的创新变革，更需要向新的技术、工具，甚至产业模式敞开怀抱，如绿色技术、BIM、装配式和各种工具的融合。

▲可再生能源设计 ©SFAP 建筑

建筑信息模型BIM作为一种促进整个建筑生命周期信息整合和管理的解决方案，为充分利用现有数据进行可持续设计和性能分析提供了机会。将BIM技术的协同、仿真、可视化等优势应用于绿色建筑设计中，可以提高建筑的信息化水平，从而提高绿色建筑节能环保设计的有效性。

有研究回顾了包括18个国家和6大洲的案例，证实了将BIM技术集成到可持续解决方案中的重要性——借助BIM确实可以在整个建筑过程中持续成功地降低生命周期成本（LCC）③，并可以提高建筑的绿色性能。正如在不同的案例研究中所证明的那样，BIM是改善绿色建筑实践的强大工具，在绿色建筑上的应用具有广泛的优势[1]。

尽管，当前绿色BIM的发展还不成熟，很多层面的问题还有待进一步研究完善，比如数据交换和互操作性、BIM与建筑能源模型（BEM）、生命周期评估（LCA）的整合、BIM与AI的集成等[2]。但是，推动BIM技术与绿色建筑的融合无疑是一个很好的途径，将促进中国绿色建筑进步，并实现环境友好的目标。

▲可再生能源设计 ©华阳国际设计集团

装配式建筑也是绿色建筑的重要实现路径。深圳市现代建筑业高质量发展“十四五”规划明确指出：建筑业距离高质量发展要求还存在差距，建造方式依然比较粗放。大量建设、大量消耗、大量排放的建设方式尚未根本扭转，绿色建造转型迫在眉睫，智能建造与工业化协同发展格局亟待形成。

与传统建筑施工相比，装配式建筑具有低碳经济、绿色环保、节能高效、高质量等优势，因此很多研究一致认为装配式建筑项目在节能减排、工艺加速和环境保护方面具有前景，并指出装配式建筑是绿色建筑的未来趋势[3]。

▲绿建设计策略分析图 ©华阳国际设计集团

实际上，并不存在独立的绿色建筑设计流程或步骤。绿色建筑理念应贯穿于项目设计、施工、运营全过程，因此应该运用科学、理性、系统、逻辑的设计方法，将被动式设计与主动式技术应用有机整合，借助科学的技术手段对绿色建筑的整体绿色性能进行综合评价、比选和优化，并通过产业的升级促进建筑项目的高效率、高质量和低能耗发展。由此可见，绿色设计、技术和BIM、装配式的融合才是绿色建筑的根本实现之道。

华阳国际的绿色建筑实践探索

——DreamOffice东莞产业园研发楼

华阳国际作为一家建筑设计上市企业，多年来致力于推进绿色建筑设计与BIM技术、装配式建筑工业化的深度融合与应用，努力打通新型建筑工业化的上下游产业链，形成了以设计研发为龙头，以装配式建筑技术体系为“一体”，以设计牵头EPC总承包和BIM技术为“两翼”的全产业链协同模式。

▲内院立面 ©SFAP 建筑

经过不断的探索与创新，在设计、BIM、装配式、绿建领域均形成了丰富的研究经验与成果，对于实现设计、科技、产业融合的绿色建筑具有天然的优势。以下将以华阳自投资、自设计、自生产、自建设、自使用的案例展示完整的绿色实践过程。

2.1 项目概况

DreamOffice为华阳国际东莞产业园自用的研发楼，地处广东东莞茶山镇大圳埔湿地公园，周边环境良好。项目以设计牵头的EPC模式，通过“自主投资+自主设计+自主生产+自主建造+自主使用”全流程主导，将BIM数字化项目管理和装配式产业化理念完整应用到从构思设计到施工建造、运营全过程，并将绿色建筑思维贯穿全周期，最终获得国家装配式AA级认证。

▲立面细部 ©华阳国际设计集团

2.2 被动式策略

项目所处的广东东莞属于典型的岭南气候区，夏长冬短，高温多雨，因此节能设计重点考虑夏季防热，“减少得热”和“尽可能利用自然通风”（与自然采光要求一致）是其绿色建筑的内在本质要求。因此，项目首先借鉴传统岭南建筑绿色建筑设计策略，将其适宜性地应用于建筑和场地设计当中。

建筑整体形体较为规整，通过巧妙的空间布局，利用两处通高中庭和三处外部凹口，实现建筑全年良好的自然通风与自然采光。建筑南部靠内院使用退台式设计，并种植高大乔木，实现有效遮阳的同时，利用绿地及植被的蒸散作用和乔木的固碳能力，实现建筑的减排效益。

▲立面细部 ©山兮建筑空间

项目采用标准的柱网尺寸及标准化的立面设计，以中国古代活字印刷术④为设计灵感，采用装配式框架结构及5个标准化窗洞单元组件进行立面排列组合，整座建筑继承华阳国际的产业化基因，在标准化的前提下呈现出多元的立面效果。

▲立面标准构件 ©华阳国际设计集团

立面深窗框遮阳方式可有效遮挡太阳光直射，减少近30%的室内太阳辐射。立面材料采用预制保温轻质自隔热混凝土外墙构件，在满足强度和抗渗要求的情况下，可减轻1/3的重量，并具有强度高、隔音、隔热等性能，夏防暑、冬保温，大幅度改善室内热环境。

▲室内空间 ©山兮建筑空间

2.3 主动式策略

项目还采用一些主动式低碳设计策略，比如在首层门厅及地下室车库设计光导管照明系统，自然光导入首层门厅与地下室的机房光导管覆盖范围约为450㎡，年减少用电量约10000kW·h，相当于7.8t二氧化碳排放；建筑场地内设置雨水储蓄回收利用设施，用于室外绿化浇灌和场地冲洗，实现室外用水、节水率达到100%；采用分布式太阳能利用系统，实现发电自消纳、余电上网；屋顶设置平板型太阳能集热器，利用集中集热-集中储热式太阳能热水系统，为建筑内公共设施提供热水，减少燃气能耗。

▲阳光中庭 ©SFAP 建筑

此外，采用高效的多联机空调系统，达到并超过能源效率等级1级标准，以智能化空调实现办公空间的低能耗运作，确保建筑的可持续发展。

2.4 基于BIM驱动绿建模拟分析和优化设计

基于BIM模型全信息、模拟性、可视性等优势，进行绿建节能一体化设计，并结合专业系统对节能效果，如场地视域、声环境、风环境、日照、自然采光、遮阳等进行模拟，为造型体量、空间划分、构造材料、立面设计、环境关系、空间效果提供参考依据，降低建筑过程中的成本支出，在保证建筑质量的基础上提高效率。

▲开敞式办公 ©SFAP 建筑

比如，通过设计建筑轮廓、景观引风墙、建筑底层架空等优化措施，项目在过渡季节通过自动百叶的运维管理，可有效引入自然通风，提高室内自然通风舒适性；对受太阳辐射影响最大的三个立面进行太阳辐射分析与设计优化，最终在所设计的遮阳体系下，将建筑辐射总量降低30%；通过设计采光中庭，合理增加玻璃的可见光透射比，避免遮阳设计影响自然采光，最终项目开敞式办公区域平均达标比例可达到55%以上。

▲遮阳分析图 ©华阳国际设计集团

2.5 基于BIM驱动装配式一体化全过程管理[4]

作为AA级装配式办公建筑，项目将“BIM+装配式”深度融合应用，采用EPC全过程全专业的正向设计模式，统一多阶段的信息实施标准，实现“一模到底”，将设计、生产、施工一体化应用落地。

▲PC 构件生产基地 ©华阳国际设计集团

▲预制凸窗浇筑 ©华阳国际设计集团

项目共使用5种预制外墙构件、3种预制柱、10种预制梁、2种预制剪力墙、46种预制叠合楼板、预制内隔墙条板、预制钢楼梯等预制构件，每种构件均制作成可重复使用的构件族，通过调整参数进行构件设计，最终共使用1496块预制构件，建筑装配率高达76%。

▲预制凸窗构件挂钩起吊 ©华阳国际设计集团

▲预制凸窗构件落位 ©华阳国际设计集团

同时，基于BIM平台深化构件模型，通过模型直接导出构件模板图、配筋图，并在构件生产过程采用新型生产设备，实现建材生产过程的低排放目标。项目建造过程充分融合了BIM技术与装配式技术，实行装配化施工，将设计模型延续到施工深化，利用BIM技术模拟重要施工工艺，减少无效返工，实现项目建造的节材。

▲BIM 装配式施工模拟 ©华阳国际设计集团

总结与展望

对于具体的实践项目而言，首先应摆脱对于“绿色形态”的表面追求，转而关注建筑的绿色品质。

不应片面追求设计中某单一技术的应用或某单一性能指标的高标准，而是应当首先全面、系统、深刻地理解绿色建筑的本质需求，然后通过合理选用适宜的被动式设计、创新的主动式技术、绿色低碳技术与BIM、装配式的系统集成等策略，有针对性地寻找项目整体性能最优的绿色方案，从全周期的视角综合评估绿色建筑的建造、运营维护乃至拆除回收等阶段的综合性能和成本（包含经济成本、环境成本乃至社会成本等），实现持久的绿色品质。

▲项目预制构件爆炸图 ©华阳国际设计集团

“双碳”目标的实现是一个循序渐进的过程，也是涉及全社会的系统性工程。建筑业在推进绿色、低碳建筑的过程中，应积极推动设计变革和技术创新，充分调动设计、科技、产业等要素的融合，采用一种更加科学的方式，在建筑的全寿命周期内，基于总体效用指标的平衡优化选择适宜策略，构建系统的绿色、低碳建筑技术体系，将绿色低碳发展之路走得更加广阔。

项目信息

项目名称：华阳国际东莞产业园研发楼

业主：华阳国际设计集团

建设地点：广东省东莞市

建筑设计：华阳国际设计集团

总建筑面积：22 000㎡

设计时间：2018—2019

建成时间：2021

注释

① 2020年9月，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争二氧化碳排放2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”

② 建筑全过程能耗包括建筑业（含基础设施）消耗主要建材的生产能耗、建筑业施工能耗，以及存量建筑运行能耗。

③ 生命周期成本（LCC）分析是一种确定结构、产品或组件在其预期使用寿命内的全部成本的方法。生命周期成本法估计建筑物从最初的建造到建筑物的运营和维护的总成本，以探索长期节省，确定最具成本效益的系统并确定具体的投资回收期。

④ 活字印刷术相比于传统手工雕版印刷是印刷史上的一次伟大的技术革命，装配式产业化相比于传统建造方式也是建筑史上的巨大变革，产业化建造和活字印刷术，在模数化单元、批量生产、可复制性上有着共通之处。