2010年上海世界博览会各类展馆建筑面积将达80万平方米，总投资100亿元人民币。在黄浦江两岸5．28平方公里的世博园区内，计划建设5大场馆群。
世界博览会展示人类在社会、经济、文化和科技领域取得的成就。自1851年第一届世博会举办至今，经历了150多年。历史上历届世博会，都会给举办城市留下一些标志性建筑。例如1889年法国巴黎的世博会建造的主题塔，即著名的埃菲尔铁塔，成为巴黎乃至法国的标志，在世界建筑史上也占有重要地位。
上海世博会将给上海留下什么样的标志性建筑?
是重外表轻功能的华而不实的建筑，还是风格怪诞的建筑?笔者认为，根据上海世博会的主题“城市使生活更美好”，身处二十一世纪的第一个十年，保护地球环境已经成为全世界人们的共识。因此，世博会建筑应该体现现代建筑理念，即绿色建筑或可持续建筑。
回顾人类建筑的发展史，从新石器时代直到工业革命前夕，尽管出现过许多著名的建筑，但其本质还仅是人类遮风避雨和御寒的掩蔽所。那时除了人们为御寒、烹饪和照明消耗少量的天然能源之外，建筑基本上是不耗能的。天然能源再生的速度远远高于人类消耗的速度。工业革命之后，由于有了动力机械和电力，实现了规模生产，使大量新材料、新设备源源不断地进入建筑业。锅炉、电气照明、电梯、空调等标志现代文明的设施使西方国家富裕起来的人们有条件去追求建筑的舒适性，进入所谓“舒适建筑”阶段。到上世纪中叶，都市里大量兴建高层和超高层建筑，出现了全封闭的、完全靠空调和人工照明来维持室内环境而与自然界隔绝的人造生物圈。人类与自然界之间的和谐被打破了。人类由于掌握了现代技术，有恃无恐地试图征服自然、扭转乾坤。而现代技术是建立在大量消耗矿物燃料的基础之上的。科学家估计，20世纪最后30年所消耗的矿产资源，比整个文明史以来所消耗的大3～4倍。20世纪70年代的石油危机，使得发达国家不得不以牺牲生活质量、降低生活水准为代价，节制使用能源。由此带来的直接影响是建筑室内空气品质的劣化，是员工工作效率的降低和各种“现代病”(如建筑病综合症SBS，大楼并发症BRI和多种化学物过敏症等)的出现。
进入20世纪90年代，人们发现，酸雨的出现频率和覆盖范围在增加，地球臭氧层空洞在不断扩大，全球温暖化进程在加速，异常气候出现的周期在缩短。我们人类的家园——地球已经濒临失衡。严酷的现实使使人们认识到，工业革命之后短短一二百年间的建筑发展历程，实际上是人类在以不可再生的能源作为武器试图征服大自然的过程。其结果是人与自然两败俱伤。对于人类来说，自然界所给予的报复和惩罚是毁灭性的。于是，出现了“绿色建筑”(或“可持续建筑”)的概念。说明人类的建设活动进入理性阶段，从“人定胜天”、“征服自然”回归到“天人合一”、与自然和谐相处。
绿色建筑就是“资源有效利用(Resource Efficient Buildings)”的建筑。因此，合理使用能源，是绿色建筑最主要的内容。
许多专家对上海世博会的能源利用提出各种方案。能够在世博会规划中集思广益，把合理使用能源提高到规划层面，这本身就是一种进步。但笔者感觉到，有一些方案似乎游离在世博会场馆建设之外，带有很浓重的演示色彩。现在，世博会园区规划已经正式批准，场馆建设进入实质性启动阶段，因此，能源方案需要更有针对性和可操作性。
上海世博会的时间定在2010年的5～10月间，因此对世博会场馆建筑的主要能耗是夏季的供冷。根据历届世博会的经验，这种大规模建筑群一般均采用区域供冷供热(DHC)。
在确定DHC方案时应该遵循以下的原则：
1．以保护地球环境作为确定方案的目标和归宿。必须研究各方案的系统一次能效率和相应的温室气体排放；必须从设备系统寿命周期的时间尺度上分析各自的环境影响；必须以2010年作为时间节点考虑制冷机选用的冷媒。
2．技术上的先进性与经济上的合理性相统一。世博会是综合反映世界各国各领域发展水平及成就的大型展示活动。因此，世博园区的DHC可以采用世界上当时最先进的技术，甚至是超前的技术。但另一方面，这些技术应该是有推广价值的、是经过检验证明可靠的、是在短期内能够被市场所接受的；最重要的一点，这类先进技术可以通过节能和降低运行成本迅速回收增加的投资。
3．确定方案之前必须对场馆建筑群的负荷分布(时间分布和空间分布)做仔细的分析，以便找到最恰当的机组容量选型和最合理的管网布局。无论设备和系统本身的能效有多高，如果不能与负荷匹配，长时间“超载”或“欠载”，就不可能真正实现节能。
4．还要考虑世博会后建筑的使用情况和相应的负荷变化。世博会后，部分场馆将保留作为永久性的展示场馆或博物馆，但人流量和人员密度将有所减少；部分场馆将改建作它用，负荷形态会有所改变；部分场馆将拆除，原址将建住宅和公共建筑，负荷类型和量值都会有较大的改变。无论如何，都不应把DHC设施当作只在5个月内一次性使用的临时设施，这完全不符合可持续的原则。
上海世博园计划建造的5大场馆群分别为独立馆群、联合馆群、企业馆群、主题馆群和中国馆群。其中独立馆的建筑群将集中在黄浦江边，每栋建筑由一个国家出资建设，预计将有60个独立参展成员在此设计建造展馆；联合馆建筑群中的一部分将由一些国家联合建造，共5个国际联合展馆；另一部分有75个由我国出资建造的“个体化”独立建筑，届时租赁给参展国使用；企业馆建筑群将成为国际参展商展示科研成果的平台；主题馆建筑群将集中展示世博会的主题；中国馆建筑群将集中展示我国科技成果、文化艺术等。
根据以上的初步建筑规划，笔者拟提出建筑能源的概念性方案：
1．沿江的独立馆群，可以采用黄浦江水源作为制冷设备的冷却水，同时可作为热泵的低位热源。黄浦江的水量为316m3／s。水温1月为6．7℃、4月为16．1℃、7月为29．5℃、10月为21．9℃)。可以采用电动离心式的水源热泵，也可以采用燃气吸收式热泵。如果用电动制冷机(热泵)，应考虑采用蓄冰技术，平衡供电峰谷，减少场馆空调负荷对电网的冲击。制冷机站房设在江边，就近利用江水，甚至可以设在水平面以下。管线可以沿江敷设，可以利用管廊构建亲水平台。考虑到独立展馆在世博会后可能将要拆除，沿江展区将改建为滨江居住区，沿江地面管线不应采用共同沟等比较昂贵的设施，而是利用直埋技术，甚至可以架空。架空管线经过装饰，使其成为景观的一部分。在机组容量、站房布置等方面，也要充分考虑今后住宅开发的需要，留有余地。
2．联合馆群，可以考虑采用分布式能源(DER)即热电冷联供(CCHP)技术。根据世博会园区的情况，可设置多个小型区域热电冷联产(DCHP，District Cooling Heating & Power)站点。由中小型热电联产机组向联合馆群中的一个建筑组群(Sub—group)供冷和供热。可以通过吸收式制冷机产生空调冷水、通过余热锅炉产生低温(<100℃)热水、或用直燃型吸收式冷热水机组同时产生冷水和热水，再通过管网供应给用户。所发出的电力应在园区主变电站之后并网。按“以热定电”的原则选择动力装置。机组并人园区主干电网后，电力可以在整个园区范围消化，使机组始终处于高效率下运行，提高设备利用率。
分布式能源系统对于用户的优点在于：优化整合了建筑能源供应系统；有可靠的不间断电源保障；由于实现能源的梯级利用可以大大降低运行成本；同时能改善室内环境品质。分布式能源的主要动力和能源见表1。
根据先进性和经济性原则，世博园区宜采用燃料电池(天然气作燃料)作为首选动力装置。
从表2中看出，选择高温型的固体氧化物燃料电池(SOFC)可以得到最高的发电效率，也就意味着其运行经济性很好。SOFC目前的售价很高，但根据预测，到2008～2010年左右，SOFC可以实现完全商品化，价格也将大幅度下降。
必须强调指出，热电冷联供系统的本质是回收发电系统过去被丢弃的排热、废热或余热，以提高综合能效。即在保证发电效率的前提下充分利用余热。在热电冷联产应用上，存在一些误区。似乎凡热电冷联产系统就一定是节能系统。如果为了用热而抑电，就是本末倒置了。尤其是像世博园区这样的区域热电冷联产，所用的发电机组功率比较小，效率远远比不上大型电厂的大发电机组。它的优势在于综合效率和就近供能。而发挥其综合效率的关键是系统合理的配置和科学的运行。热电冷联产机组的研发固然重要，系统集成和末端合理应用则是更重要的环节。即便是上述方案中将热电冷联产系统的电力并人园区主干电网，也还是需要对园区的电力负荷和冷热需求做详尽的模拟分析。
3．中国馆群，建议采用可再生能源，即太阳能空调。我国远大空调有限公司与以色列SOLEL公司合作开发成功的太阳能吸收式空调设备见下图。
这种设备的特点是：
■高效集热器产生160℃热水或0．6MPa蒸汽；
■机组COP可以达到1．2；
■没有阳光时可以用天然气补燃，并可以自动切换。
更重要的因素，是该产品具有自主知识产权，本身就可以作为博览会的一个展品，向世界昭示中国实现温室气体减排和减少化石能源消耗的决心和行动。
太阳能空调的意义在于：
■太阳能辐射越强烈、环境气温越高，也正是空调需求最大的时候，而此时太阳能空调的制冷能力越强。这是一种“顺应”自然规律的技术，是其它机械制冷技术所无法比拟的。
■使用太阳能空调可以降低城市热岛效应。
■无论是吸收式还是吸附式，都采用不破坏臭氧层的工质。
■节能节电，减少温室气体排放(甚至实现零排放)，实现“免费制冷(Free Cooling)”。
太阳能高温利用型的吸收式冷热水机组是太阳能空调技术很大的突破。这一突破主要体现在太阳能利用效率上。在太阳辐射最大的运行条件下，大约是1m2集热面积能为4m2建筑面积的办公楼供冷。以太阳常数1353W／m2计算，该型冷水机组的效率已接近30％，远远超过当前技术条件下的光伏电池效率，与小型发电机组相当。
世博会场馆一般都是高大空间建筑，人员密集，可能会需要更大的集热面积。因此，要实现太阳能空调，必须解决好集热器与建筑有机结合的问题。
4．除了绿色能源供应之外，世博会场馆建设必须注重建筑节能、大量采用绿色建筑技术。如大空间展馆的空调方式，宜尽量采用置换通风技术、独立新风系统、热回收技术、除湿空调等既环保、又节能的新技术。展馆的建筑设计，应严格遵循我国即将颁布的公共建筑节能设计标准。在北京市科委和北京奥组委的领导和支持下，作为科技奥运的十大专项之一，9个单位研究制订了《绿色奥运建筑评估体系》。建议上海市也应抓住世博园区建设启动的契机，制订《绿色世博建筑评估体系》。使园区建设沿着理性、科学和可持续的道路发展。
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