1、项目概况
2011年，《中新天津生态城公屋管理暂行办法》正式实施，
这意味着具有“新加坡特色”的公屋项目将首次在中国找到落脚
点，参考新加坡、香港等地的“公屋”建设模式，在生态城建设
一批绿色节能的舒适住宅建筑，满足低收入人群的住房需求。在
公屋的管理过程中也充分参考新加坡的管理制度，对最低居住年
限、每家限制拥有一户公屋以及住房空置的处分，杜绝投机炒作
的行为，“公屋”实际上属于新型的中国廉租房。
为全面落实中新天津生态城100%绿色建筑的目标，生态城公
屋项目全部按照国家和生态城的绿色建筑设计标准进行设计和施
工[1]，公屋展示中心正是将公屋先进的绿色生态技术进行集成，通
过公屋展示中心将生态城绿色建筑采用的高效节能措施的实际使
用效果展示给参观者和居住者，充分体现新型住宅建筑的先进性
和优越性，有利于推进绿色建筑的推广实施率。
公屋展示中心位于中新天津生态城15号地公屋项目内，项
目西北侧为和畅路，东北侧为和风路。项目为公共建筑，主要功
能为中新天津生态城的公屋展示、办公及档案存储功能，同时为
生态城房管局的办公场所。项目占地面积8090.7m2，建筑面积
3467m2，建筑地上两层，地下一层。建筑效果图如下：
图1 建筑效果图
图2 建筑一层和二层平面图
公屋展示中心以我国绿色建筑三星级为设计目标，优先采用
各项被动节能技术、合理采用可再生能源、充分利用场地的雨水
和市政中水，综合采取多项节材措施，目标打造成为生态城绿色
建筑技术示范项目。中新天津生态城公屋展示中心于2012年1月
通过建设部专家评审，获得了绿色建筑三星级设计标识。
绿色建筑设计含“四节一环保”的各个方面，对建筑设计各
个细节均提出很高的要求，本文选择节能技术进行介绍。
2、建筑规划设计
公屋展示中心从建筑朝向、平面布置、场地绿化、围护结构
设计四个方面，实现建筑节能规划设计。
（1）建筑朝向和平面布置
建筑朝向选择应充分考虑自然通风和自然采光的需求。本项
目建筑朝向为南北向，可充分利用夏季和过渡季节的室外新风，
实现良好的室内自然通风效果，降低空调系统能耗。在平面布置
时，将办公室、会议室等人员主要活动的区域布置在南向，保证
良好的采光后和日照，有利于人员身心健康，而档案室等区域布
置在北侧，避免太阳直射，利于资料存储，建筑平面整体规划合
理，赋予人性化。建筑规划为规则的六边形，体型系数为0.22。
（2）场地绿化
场地的绿化布置直接影响建筑所在区域的局部微气候，增
大绿化面积可直接减少夏季区域吸收的太阳辐射量，对于缓解城
市热岛效应十分明显，进而间接的降低建筑夏季空调能耗，达到
节能的目的。本项目室外采用适合天津地区的乡土植物，优化乔
木、灌木和草坪的搭配，形成富有生机的复层绿化体系，场区的
绿地率达到67%，改善局部气候的效果较明显。
为充分降低夏季空调系统的能耗，项目还在屋面设置了屋
顶绿化[2]，其比例达到80%以上，预计可实现夏季空调节电量
20%~25%。
（3）围护结构设计
本项目建筑外墙采用300mm厚04级蒸压轻质砂加气混凝土砌
块外贴150mm岩棉保温，平均传热系数可达到0.16W/（m2·K），
屋面铺设300mm厚挤塑聚苯板，传热系数为0.14W/（m2·K）。
外檐门窗、幕墙采用PA断桥铝合金双中空(双银Low_E 6无
色+12Ar+6无色+12Ar+6无色)，建筑各朝向窗墙比均满足《天津
市公共建筑节能设计标准》(DB29-153-2010)的要求，外窗传热
系数为1.10W/（m2·K），东西向外窗综合遮阳系数为0.39。外
窗气密性能不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB/
T7106-2008中规定的6级。
3、被动节能技术应用
3.1 自然采光设计
为了改善地下室及部分大进深房间的自然采光效果，本项目
在地下空间设置3个光导筒，为楼梯间、爬梯出口及电池间提供
自然采光，地下空间的平均采光系数由0提升到了0.23%；屋顶
设置20个光导筒，为档案库、办公室、会议室、卫生间及无自然
采光条件的房间提供自然采光，一层的整体平均采光系数提升了
0.99%，二层的整体平均采光系数提升了1.21%。整体评价区域
约88.49%的主要功能空间采光系数能够达到采光要求。下图给出
二层主要区域设置导光筒前后的采光效果对比：
（a）二层无导光筒时自然采光效果 （b）设置导光筒后自然采光效果
图3 二层自然采光效果对比
3.2 自然通风设计
本项目从以下三个方面考虑增强室内自然通风效果：
（1）建筑朝向，中新天津生态城夏季主导风向为SE，过渡
季节主导风向为SW，本项目建筑呈梭形，为东西对称，朝向为南
北朝向，可充分利用夏季和过渡季节的主导风向。
（2）外窗设置，应增加迎夏季和过渡季节主导风向的开窗面
积，经核算外窗和幕墙可开启面积比例达到66%以上，便于实现
自然通风。
（3）合理利用建筑中庭、天窗等，增强热压通风效果。通过
外窗直接通风，在过渡季节利用室外的采风口、室内地下层的自
然通风道及屋顶电动天窗，将室外自然风引入室内共享大厅，在
室外温度为18℃时，基本可保证室内较舒适环境，达到强化自然
通风的效果。
图5 自然通风模拟效果
通过CFD软件对本项目室内自然通风效果进行模拟，得到各
房间的换气次数如表1。从表中可以看出，在夏季工况下，本项目
首层及二次空间整体换气次数在6次以上，大于《绿色建筑评价标
准》规定的2次/小时，自然通风效果良好，有利于保证室内良好
的空气品质，实现空调系统节能。
表1 公屋展示中心各区域通风量与换气次数模拟结果（夏季）
4、主动节能设计
4.1 空调系统节能设计
本项目采用地源热泵机组为建筑提供冷热源。空调总冷负荷
为193kW，高温冷水地源热泵机组负担冷负荷175kW，VRF负
担冷负荷18kW。总热负荷为173.5KW，高温冷水地源热泵机组
负担热负荷168kW，VRF负担热负荷5.5kW。经过计算，地源热
泵系统的能效比，制冷COP=5.93，其能效远远高于一级能效标
准，节能效果明显。
表2 地源热泵机组主要性能参数
在空调末端设计方面，本项目根据各区域功能的不同，选择
合理的节能措施：
（1）交易大厅、大厅、公屋交易大厅采用单区变风量全空气
空调系统，送风机变频。变频风机可根据建筑负荷自动调节送风
量，实现节能的目的。
（2）空调系统所需新风由统一设置的溶液调湿新风机组提
供，公屋展示大厅末端采用毛细管网辐射系统，在吊顶内敷设毛
细管，通过饰面板向下散热和吸热，冬季部分房间采用地板辐射
采暖系统。辐射供冷在夏季降低围护结构表面温度，加强人体辐
射散热份额，提高了舒适性，经模拟分析，辐射系统可节约空调
系统能能耗25%~30%；而地板辐射采暖同样提高了冬季室内人员
的热舒适，并可提高供热效率10%以上。
（3）小开敞房间采用干式风机盘管加新风系统，风机盘管为
直流无刷型，可提高风机效率19.5%，有效降低风机能耗。
（4）各新风管道分支均安装定风量调节器，与室内CO2传感
器联动。当室内CO2浓度超标时，自动增加送风中的新风比例，
在保证室内良好空气质量的同时兼顾节能效果。
采用DOE-2软件对项目空调和采暖系统的能耗进行模拟，结
果如图6。从图中可以看出，采用各项优化设计后，本项目采暖和
空调系统的总能耗下降了55.9%，节能效果十分明显。
图6 设计建筑与参考建筑采暖空调能耗对比（单位：kWh/m2·a）
4.2 照明系统节能设计
公共建筑照明系统的能耗占建筑总能耗的比例约为
22%~28%[3]，本项目含部分展示功能，对照明的需求较高，照明
节能对建筑能耗降低有重要意义。降低建筑照明能耗的措施有两
个：一是采用节能灯具，二是采用合理的节能控制措施。
本项目室内一般照明采用细管径直管型荧光灯（T5三基色荧
光灯）、LED灯、金属卤化物灯等高效照明光源，并且各房间或
场所的照明功率密度值按照现行国家标准《建筑照明设计标准》
GB 50034规定的目标值进行设计。
表3 照明节能设计
采用DOE-2软件对项目照明能耗进行模拟，结果显示本项
目照明能耗为27.29kWh/m2·a，而参考建筑的照明能耗为44.17
kWh/m2·a，通过以上措施，可以实现照明系统节能38.2%。
4.3 太阳能综合利用
中新天津生态城的气候属于大陆性半湿润季风气候，四季
特征分明，年平均日照时数为2898.8小时，平均日照百分率为
64.7%，可进行合理的太阳能开发利用。本项目太阳能利用包括
两个方面：一是太阳能热水，二是太阳能光伏发电。
（1）太阳能热水设计
本项目采用太阳能热水为主、电热水器辅助加热的生活热水
供应系统，设置集中式太阳能热水系统，将太阳能集热板敷设于
屋顶，水箱设置于室内。采用间接式太阳能系统，利用防冻介质
换热，加热储水箱中的水。对生活热水系统水量进行计算，结果
如下：
表4 太阳能热水计算
太阳能热水系统日产水量1.24m3/d，全年所能提供的热水量
为250.57 m3/a，占全年生活热水需求的81%，年节约用电1.39万
kWh。
图7 屋顶太阳能光伏板与集热器布置情况
除提供生活热水外，本项目还将太阳能热水系统与地源热泵
耦合，冬季利用部分太阳能集热板对地源侧水的升温，提高机组
COP，夏季利用冷凝器的余热提供部分生活热水，实现可再生能
源的综合利用。
图8 太阳能热水耦合地源热泵系统图
（2）太阳能光伏设计
本项目作为天津生态城光伏发电技术试用的重点工程，同时
承担光伏发电技术相关科研工作。项目在屋顶合理布置光伏板，
组件转换效率为16.7%，电池转换效率为18.9%光伏发电总装机
容量约303kWp，全年发电量约295.36MWh，原则上可满足建筑
全部的用电需求。光伏发电系统接入公共电网的用户侧，实现负
载供电。
表5 太阳能光伏板设计情况
为了在不影响建筑立面效果的同时最大限度的利用太阳能
资源，本项目光伏技术设计时充分考虑与建筑的一体化设计：在
屋顶设置弧形的光伏板支架，增加屋面布置光伏板的面积，光伏
板布置与建筑整体风格一致，优雅大方，同时使展示中心更富有
现代感和科技感；在建筑南向设置光伏板支架，通过计算机模拟
分析支架的形状与流线，将光伏板与建筑外遮阳和自然通风相结
合，充分体现实用性。
图9 建筑南向太阳能光伏与建筑一体化设计效果图
由于目前我国光伏发电技术仍处于初级发展阶段，具有造价
高、效率低的问题，因此此项技术的推广还面临较大的困难。
5、示范与展示价值
通过采用以上节能技术，本项目综合节能率达到了70%，节
能效果十分明显。
生态城公屋展示中心作为生态城公屋项目的销售中心，以
“被动优先，主动优化”为原则进行绿色建筑设计。充分利用建
筑自身设计特点，强化室内的自然通风及采光。根据使用功能空
间不同，设置节能高效的空调通风系统，提高室内环境的舒适
度。最大限度的利用太阳能等可再生能源，建立完善、先进的智
能化系统，大量创新、实用的绿色建筑技术的集成应用，全面提
升建筑的品质，通过被动式设计使建筑物耗能达到合理的极限，
通过主动式设计提高设备能源使用效率，积极探索超低能耗建筑
的发展。
随着中新天津生态城建设力度的不断增大，各类节能技术将
在更多的建筑中推广和实施，公屋展示中心设计和实践过程中积
累的工程经验、模拟分析经验、运营数据可作为技术积累，支持
生态城市的发展和前进。
2011年，《中新天津生态城公屋管理暂行办法》正式实施，
这意味着具有“新加坡特色”的公屋项目将首次在中国找到落脚
点，参考新加坡、香港等地的“公屋”建设模式，在生态城建设
一批绿色节能的舒适住宅建筑，满足低收入人群的住房需求。在
公屋的管理过程中也充分参考新加坡的管理制度，对最低居住年
限、每家限制拥有一户公屋以及住房空置的处分，杜绝投机炒作
的行为，“公屋”实际上属于新型的中国廉租房。
为全面落实中新天津生态城100%绿色建筑的目标，生态城公
屋项目全部按照国家和生态城的绿色建筑设计标准进行设计和施
工[1]，公屋展示中心正是将公屋先进的绿色生态技术进行集成，通
过公屋展示中心将生态城绿色建筑采用的高效节能措施的实际使
用效果展示给参观者和居住者，充分体现新型住宅建筑的先进性
和优越性，有利于推进绿色建筑的推广实施率。
公屋展示中心位于中新天津生态城15号地公屋项目内，项
目西北侧为和畅路，东北侧为和风路。项目为公共建筑，主要功
能为中新天津生态城的公屋展示、办公及档案存储功能，同时为
生态城房管局的办公场所。项目占地面积8090.7m2，建筑面积
3467m2，建筑地上两层，地下一层。建筑效果图如下：
图1 建筑效果图
图2 建筑一层和二层平面图
公屋展示中心以我国绿色建筑三星级为设计目标，优先采用
各项被动节能技术、合理采用可再生能源、充分利用场地的雨水
和市政中水，综合采取多项节材措施，目标打造成为生态城绿色
建筑技术示范项目。中新天津生态城公屋展示中心于2012年1月
通过建设部专家评审，获得了绿色建筑三星级设计标识。
绿色建筑设计含“四节一环保”的各个方面，对建筑设计各
个细节均提出很高的要求，本文选择节能技术进行介绍。
2、建筑规划设计
公屋展示中心从建筑朝向、平面布置、场地绿化、围护结构
设计四个方面，实现建筑节能规划设计。
（1）建筑朝向和平面布置
建筑朝向选择应充分考虑自然通风和自然采光的需求。本项
目建筑朝向为南北向，可充分利用夏季和过渡季节的室外新风，
实现良好的室内自然通风效果，降低空调系统能耗。在平面布置
时，将办公室、会议室等人员主要活动的区域布置在南向，保证
良好的采光后和日照，有利于人员身心健康，而档案室等区域布
置在北侧，避免太阳直射，利于资料存储，建筑平面整体规划合
理，赋予人性化。建筑规划为规则的六边形，体型系数为0.22。
（2）场地绿化
场地的绿化布置直接影响建筑所在区域的局部微气候，增
大绿化面积可直接减少夏季区域吸收的太阳辐射量，对于缓解城
市热岛效应十分明显，进而间接的降低建筑夏季空调能耗，达到
节能的目的。本项目室外采用适合天津地区的乡土植物，优化乔
木、灌木和草坪的搭配，形成富有生机的复层绿化体系，场区的
绿地率达到67%，改善局部气候的效果较明显。
为充分降低夏季空调系统的能耗，项目还在屋面设置了屋
顶绿化[2]，其比例达到80%以上，预计可实现夏季空调节电量
20%~25%。
（3）围护结构设计
本项目建筑外墙采用300mm厚04级蒸压轻质砂加气混凝土砌
块外贴150mm岩棉保温，平均传热系数可达到0.16W/（m2·K），
屋面铺设300mm厚挤塑聚苯板，传热系数为0.14W/（m2·K）。
外檐门窗、幕墙采用PA断桥铝合金双中空(双银Low_E 6无
色+12Ar+6无色+12Ar+6无色)，建筑各朝向窗墙比均满足《天津
市公共建筑节能设计标准》(DB29-153-2010)的要求，外窗传热
系数为1.10W/（m2·K），东西向外窗综合遮阳系数为0.39。外
窗气密性能不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB/
T7106-2008中规定的6级。
3、被动节能技术应用
3.1 自然采光设计
为了改善地下室及部分大进深房间的自然采光效果，本项目
在地下空间设置3个光导筒，为楼梯间、爬梯出口及电池间提供
自然采光，地下空间的平均采光系数由0提升到了0.23%；屋顶
设置20个光导筒，为档案库、办公室、会议室、卫生间及无自然
采光条件的房间提供自然采光，一层的整体平均采光系数提升了
0.99%，二层的整体平均采光系数提升了1.21%。整体评价区域
约88.49%的主要功能空间采光系数能够达到采光要求。下图给出
二层主要区域设置导光筒前后的采光效果对比：
（a）二层无导光筒时自然采光效果 （b）设置导光筒后自然采光效果
图3 二层自然采光效果对比
3.2 自然通风设计
本项目从以下三个方面考虑增强室内自然通风效果：
（1）建筑朝向，中新天津生态城夏季主导风向为SE，过渡
季节主导风向为SW，本项目建筑呈梭形，为东西对称，朝向为南
北朝向，可充分利用夏季和过渡季节的主导风向。
（2）外窗设置，应增加迎夏季和过渡季节主导风向的开窗面
积，经核算外窗和幕墙可开启面积比例达到66%以上，便于实现
自然通风。
（3）合理利用建筑中庭、天窗等，增强热压通风效果。通过
外窗直接通风，在过渡季节利用室外的采风口、室内地下层的自
然通风道及屋顶电动天窗，将室外自然风引入室内共享大厅，在
室外温度为18℃时，基本可保证室内较舒适环境，达到强化自然
通风的效果。
图5 自然通风模拟效果
通过CFD软件对本项目室内自然通风效果进行模拟，得到各
房间的换气次数如表1。从表中可以看出，在夏季工况下，本项目
首层及二次空间整体换气次数在6次以上，大于《绿色建筑评价标
准》规定的2次/小时，自然通风效果良好，有利于保证室内良好
的空气品质，实现空调系统节能。
表1 公屋展示中心各区域通风量与换气次数模拟结果（夏季）
4、主动节能设计
4.1 空调系统节能设计
本项目采用地源热泵机组为建筑提供冷热源。空调总冷负荷
为193kW，高温冷水地源热泵机组负担冷负荷175kW，VRF负
担冷负荷18kW。总热负荷为173.5KW，高温冷水地源热泵机组
负担热负荷168kW，VRF负担热负荷5.5kW。经过计算，地源热
泵系统的能效比，制冷COP=5.93，其能效远远高于一级能效标
准，节能效果明显。
表2 地源热泵机组主要性能参数
在空调末端设计方面，本项目根据各区域功能的不同，选择
合理的节能措施：
（1）交易大厅、大厅、公屋交易大厅采用单区变风量全空气
空调系统，送风机变频。变频风机可根据建筑负荷自动调节送风
量，实现节能的目的。
（2）空调系统所需新风由统一设置的溶液调湿新风机组提
供，公屋展示大厅末端采用毛细管网辐射系统，在吊顶内敷设毛
细管，通过饰面板向下散热和吸热，冬季部分房间采用地板辐射
采暖系统。辐射供冷在夏季降低围护结构表面温度，加强人体辐
射散热份额，提高了舒适性，经模拟分析，辐射系统可节约空调
系统能能耗25%~30%；而地板辐射采暖同样提高了冬季室内人员
的热舒适，并可提高供热效率10%以上。
（3）小开敞房间采用干式风机盘管加新风系统，风机盘管为
直流无刷型，可提高风机效率19.5%，有效降低风机能耗。
（4）各新风管道分支均安装定风量调节器，与室内CO2传感
器联动。当室内CO2浓度超标时，自动增加送风中的新风比例，
在保证室内良好空气质量的同时兼顾节能效果。
采用DOE-2软件对项目空调和采暖系统的能耗进行模拟，结
果如图6。从图中可以看出，采用各项优化设计后，本项目采暖和
空调系统的总能耗下降了55.9%，节能效果十分明显。
图6 设计建筑与参考建筑采暖空调能耗对比（单位：kWh/m2·a）
4.2 照明系统节能设计
公共建筑照明系统的能耗占建筑总能耗的比例约为
22%~28%[3]，本项目含部分展示功能，对照明的需求较高，照明
节能对建筑能耗降低有重要意义。降低建筑照明能耗的措施有两
个：一是采用节能灯具，二是采用合理的节能控制措施。
本项目室内一般照明采用细管径直管型荧光灯（T5三基色荧
光灯）、LED灯、金属卤化物灯等高效照明光源，并且各房间或
场所的照明功率密度值按照现行国家标准《建筑照明设计标准》
GB 50034规定的目标值进行设计。
表3 照明节能设计
采用DOE-2软件对项目照明能耗进行模拟，结果显示本项
目照明能耗为27.29kWh/m2·a，而参考建筑的照明能耗为44.17
kWh/m2·a，通过以上措施，可以实现照明系统节能38.2%。
4.3 太阳能综合利用
中新天津生态城的气候属于大陆性半湿润季风气候，四季
特征分明，年平均日照时数为2898.8小时，平均日照百分率为
64.7%，可进行合理的太阳能开发利用。本项目太阳能利用包括
两个方面：一是太阳能热水，二是太阳能光伏发电。
（1）太阳能热水设计
本项目采用太阳能热水为主、电热水器辅助加热的生活热水
供应系统，设置集中式太阳能热水系统，将太阳能集热板敷设于
屋顶，水箱设置于室内。采用间接式太阳能系统，利用防冻介质
换热，加热储水箱中的水。对生活热水系统水量进行计算，结果
如下：
表4 太阳能热水计算
太阳能热水系统日产水量1.24m3/d，全年所能提供的热水量
为250.57 m3/a，占全年生活热水需求的81%，年节约用电1.39万
kWh。
图7 屋顶太阳能光伏板与集热器布置情况
除提供生活热水外，本项目还将太阳能热水系统与地源热泵
耦合，冬季利用部分太阳能集热板对地源侧水的升温，提高机组
COP，夏季利用冷凝器的余热提供部分生活热水，实现可再生能
源的综合利用。
图8 太阳能热水耦合地源热泵系统图
（2）太阳能光伏设计
本项目作为天津生态城光伏发电技术试用的重点工程，同时
承担光伏发电技术相关科研工作。项目在屋顶合理布置光伏板，
组件转换效率为16.7%，电池转换效率为18.9%光伏发电总装机
容量约303kWp，全年发电量约295.36MWh，原则上可满足建筑
全部的用电需求。光伏发电系统接入公共电网的用户侧，实现负
载供电。
表5 太阳能光伏板设计情况
为了在不影响建筑立面效果的同时最大限度的利用太阳能
资源，本项目光伏技术设计时充分考虑与建筑的一体化设计：在
屋顶设置弧形的光伏板支架，增加屋面布置光伏板的面积，光伏
板布置与建筑整体风格一致，优雅大方，同时使展示中心更富有
现代感和科技感；在建筑南向设置光伏板支架，通过计算机模拟
分析支架的形状与流线，将光伏板与建筑外遮阳和自然通风相结
合，充分体现实用性。
图9 建筑南向太阳能光伏与建筑一体化设计效果图
由于目前我国光伏发电技术仍处于初级发展阶段，具有造价
高、效率低的问题，因此此项技术的推广还面临较大的困难。
5、示范与展示价值
通过采用以上节能技术，本项目综合节能率达到了70%，节
能效果十分明显。
生态城公屋展示中心作为生态城公屋项目的销售中心，以
“被动优先，主动优化”为原则进行绿色建筑设计。充分利用建
筑自身设计特点，强化室内的自然通风及采光。根据使用功能空
间不同，设置节能高效的空调通风系统，提高室内环境的舒适
度。最大限度的利用太阳能等可再生能源，建立完善、先进的智
能化系统，大量创新、实用的绿色建筑技术的集成应用，全面提
升建筑的品质，通过被动式设计使建筑物耗能达到合理的极限，
通过主动式设计提高设备能源使用效率，积极探索超低能耗建筑
的发展。
随着中新天津生态城建设力度的不断增大，各类节能技术将
在更多的建筑中推广和实施，公屋展示中心设计和实践过程中积
累的工程经验、模拟分析经验、运营数据可作为技术积累，支持
生态城市的发展和前进。
