綠色辦公建筑設(shè)計及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

何征宇

摘要：辦公建筑作為經(jīng)濟繁榮、社會進步的標志，其綠色生態(tài)設(shè)計越來越受到人們的重視。文章從綠色建筑的設(shè)計原則和設(shè)計目標出發(fā)，結(jié)合辦公樓的特點，提出適應(yīng)湖南地區(qū)地理氣候特點的綠色辦公建筑設(shè)計策略和節(jié)能技術(shù)，為綠色辦公建筑設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：辦公建筑綠色建筑設(shè)計原則；節(jié)能技術(shù)、

中圖分類號：TU111.19⁺5

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0422（2013）09-0038-03

1 綠色建筑的設(shè)計原則

1.1系統(tǒng)協(xié)同性原則。綠色建筑是其與外界環(huán)境共同構(gòu)成的系統(tǒng)，具有一定的功能和特征，構(gòu)成系統(tǒng)的各相關(guān)要素需要關(guān)聯(lián)耦合、協(xié)同作用以實現(xiàn)高效、可持續(xù)、最優(yōu)化的實施和運營；綠色建筑是在建筑運行的全生命周期過程中、多學(xué)科領(lǐng)域交叉、跨越多層級尺度范疇、涉及眾多相關(guān)主體、硬科學(xué)與軟科學(xué)共同支撐的系統(tǒng)工程。

1.2地域性原則。應(yīng)密切結(jié)合所在地域的自然地理氣候資源經(jīng)濟狀況和人文特質(zhì)，分析、總結(jié)和吸納地域傳統(tǒng)建筑應(yīng)對資源和環(huán)境的設(shè)計、建設(shè)和運行策略，因地制宜地制訂與地域特征緊密相關(guān)的綠色建筑設(shè)計標準和技術(shù)導(dǎo)則，選擇匹配的技術(shù)。

1.3高效性原則。綠色建筑設(shè)計應(yīng)著力提高在建筑全生命周期中對資源和能源的利用效率，以減少對土地資源、水資源及不可再生資源和能源的消耗，減小污染排放和垃圾生成量，降低環(huán)境干擾。

1.4自然性原則。強調(diào)在建筑外部環(huán)境設(shè)計、建設(shè)與使用過程中加強對原生生態(tài)系統(tǒng)的保護，避免和減少對生態(tài)系統(tǒng)的干擾和破壞，盡可能保持原有生態(tài)基質(zhì)、廊道、板塊的連續(xù)性；對受損和退化生態(tài)系統(tǒng)采取生態(tài)修復(fù)和重建措施；對在建設(shè)過程中造成生態(tài)系統(tǒng)破壞的情況，采取生態(tài)補償措施。在建筑室內(nèi)環(huán)境調(diào)控設(shè)計中，采用適宜的措施引入自然要素。

1.5健康性原則。綠色建筑設(shè)計應(yīng)通過對建筑室外環(huán)境營造和室內(nèi)環(huán)境調(diào)控，構(gòu)建有益于人的生理舒適健康的建筑熱、聲、光和空氣質(zhì)量環(huán)境，以及有益于人的心理健康空間場所和氛圍。

1.6經(jīng)濟性原則?；趯ㄖ芷谶\行費用的估算，以及評估設(shè)計方案投入和產(chǎn)出，綠色建筑設(shè)計應(yīng)提出有利于成本控制、具有經(jīng)濟運營現(xiàn)實可操作性的優(yōu)化方案，進而根據(jù)具體項目的經(jīng)濟條件和要求選用技術(shù)措施，在優(yōu)先采用被動式技術(shù)的前提下，實現(xiàn)主動式技術(shù)與被動式技術(shù)的相互補償和協(xié)同運行。

1.7進化性原則（彈性原則、動態(tài)適應(yīng)性原則）。綠色建筑設(shè)計中應(yīng)充分考慮技術(shù)更新、持續(xù)進化的可能性，并采用彈性的、對未來發(fā)展變化具有動態(tài)適應(yīng)性的策略，為后續(xù)技術(shù)系統(tǒng)的升級換代留出操作接口和載體，保障新系統(tǒng)與原有設(shè)施的協(xié)同運行。

2 綠色建筑的設(shè)計目標

2.1環(huán)境目標：采用更高的能源、資源和環(huán)境利用效率，削減建筑對傳統(tǒng)能源的消耗，將建筑的環(huán)境影響控制在生態(tài)承載力水平內(nèi)，實現(xiàn)人居環(huán)境與自然生態(tài)的和諧。

2.2經(jīng)濟目標：在建筑全生命周期過程中，協(xié)調(diào)滿足經(jīng)濟需求與保護生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。

2.3社會目標：將實現(xiàn)環(huán)境目標與人們的社會、文化、心理需求相融合，構(gòu)建和諧健康的新生態(tài)文化。觀念目標的特征表現(xiàn)為以下兩方面：一是普適性，綠色建筑不應(yīng)僅作為個別案例或?qū)嶒炐?、示范性項目，而?yīng)廣泛存在于人居環(huán)境中；二是系統(tǒng)性，綠色建筑是受多種因素影響和作用的復(fù)雜系統(tǒng)，需在整合的時空范疇和專業(yè)領(lǐng)域，由各相關(guān)主體在技術(shù)研發(fā)、經(jīng)濟支持、社會組織、管理決策各層面通過協(xié)同合作來實現(xiàn)。

3 綠色建筑設(shè)計實例分析

3.1項目現(xiàn)狀分析

項目所在地湖南屬于夏熱冬冷地區(qū)，年平均氣溫為17.6℃，最熱八月平均氣溫31.0℃，最冷一月平均氣溫4.4℃；氣候潮濕，年平均相對濕度在80%；屬于太陽能資源一般區(qū)（3類區(qū)域），太陽年輻射總量為4651.1MJ/m²，常年平均日照時間為1671.0h；水資源狀況呈現(xiàn)“降水量較為充沛但時空分布不均、水資源總量較豐富但人均水資源缺乏”的特點，多年平均總降水量為1394.6mm，雨量主要集中在7-8月，降雨最少月份為12月和1月。

項目成南北長、東西窄形狀，用地范圍有限，主要出入口位于項目西側(cè)，南向有一高架橋，北側(cè)有一棟五層辦公樓將項目圍合出一個內(nèi)庭院。通過對現(xiàn)場進行調(diào)研，整理分析本方案需要重點解決以下問題：

（1）南北狹長的用地范圍會影響利用太陽能的效率：

（2）夏季防熱，冬季保溫：

（3）避免來自高架橋的噪聲干擾：

（4）盡可能保留原有場地的空間圍合感：

（5）有效解決停車問題。

3.2設(shè)計策略

綜合分析項目現(xiàn)狀情況，結(jié)合具體設(shè)計要求，因地制宜，本著簡單、適用、高效、經(jīng)濟的原則進行設(shè)計（圖1，2）。設(shè)計策略如下：

（1）合理建筑布局，太陽能建筑一體化設(shè)計，充分利用太陽能資源；

（2）采用退臺手法，更加有效的利用太陽能，擴大室外休閑空間；

（3）四級防噪措施減弱高架橋噪聲干擾；

（4）南側(cè)小廣場下布置地下停車場以解決停車問題；

（5）采用遮陽和自然通風(fēng)手段防止夏季過熱。

3.3綠色節(jié)能技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用

3.3.1外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

北墻是保溫的重要部位，采用多孔節(jié)能磚外加保溫層的保溫墻體，并對北側(cè)次入口外加門斗防止冷風(fēng)滲透的影響。規(guī)整的北墻減小了體形系數(shù)，僅在局部開小窗以保證北向房間的采光。

為了解決西曬問題，建筑西面折線形窗戶的設(shè)計使窗戶分為兩個部分，如圖3所示，內(nèi)部窗戶采用Low-e中空玻璃，外部為雙層玻璃結(jié)合水平遮陽百葉，兩層窗戶的設(shè)計形成一個上下貫通的小型溫室，上部設(shè)有可開啟的通風(fēng)帽，夏季開啟，利用煙囪效應(yīng)通風(fēng)降溫：冬季關(guān)閉，利用溫室起到保溫作用，既增加了建筑立面的效果，又解決了隔熱、保溫問題。

屋頂綠化選擇適合本地氣候的植被，通過栽植多類型植物，構(gòu)成多層次立體綠化，減弱城市噪音，提供休憩空間，緩解城市熱島效應(yīng)，改善微氣候環(huán)境，保溫隔熱，減少空調(diào)使用，節(jié)約能源。

3.3.2自然通風(fēng)設(shè)計

自然通風(fēng)是夏季最有效的降溫、除濕手段。根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)速的影響，通過開口設(shè)計盡可能組織自然通風(fēng)。

考慮到北向運動房間換氣量的需求，為了更好的讓空氣流通，在建筑東北角位置設(shè)計了5個小型拔風(fēng)井（圖4）。利用煙囪效應(yīng)，輔以機械通風(fēng)，加強室內(nèi)垂直方向的空氣對流。

采光中庭的設(shè)計加大了熱壓差和風(fēng)壓差，讓室內(nèi)外空氣進行流動，為內(nèi)部的共享大廳提供采光的同時，達到了合理的換氣量（圖5）。

3.3.3太陽能利用技術(shù)

退臺設(shè)計滿足了主要房間的采光問題，同時為有效利用太陽能提供了條件。一層南向餐廳前設(shè)置被動太陽房進行采暖。二層?xùn)|側(cè)結(jié)合建筑屋頂設(shè)計的斜向光伏電板（圖6），可以保證光伏電板獲得最大日照時數(shù)，大大提高太陽能源利用率，在陽光充足的時候，可以作為二層局部的遮陽，并且吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，作為建筑用電的補充。

中庭南側(cè)安裝壁掛太陽能集熱器（圖7）。集熱器的利用，為一層浴室提供熱水。由太陽能熱水器所吸收的多余熱量還可以結(jié)合空氣集熱器，冬天采暖，使得在寒冷的冬天，北側(cè)各個休閑及辦公空間也可以有最適宜的溫度。

在高效利用太陽能的同時，根據(jù)太陽高度角和方位角，在建筑二、三層設(shè)置水平可伸縮遮陽板，結(jié)合屋頂立體綠化用以解決南向遮陽問題。

3.3.4隔聲降噪設(shè)計

項目南鄰高架，隔聲、減噪顯得尤為重要。設(shè)計中采取了四級隔聲的設(shè)計，如圖8所示。第一級，建筑退讓，在南側(cè)小廣場前種植高大喬木，吸聲降噪：第二級，一層餐廳南側(cè)實體斜墻布置，阻擋聲音傳播：第三級，屋頂立體綠化隔絕噪聲：第四級，南向玻璃采用中空隔聲玻璃。通過四級措施，預(yù)計可降低噪音約25-30dB。

3.3.5其他技術(shù)措施

（1）雨水收集：通過屋頂綠化及室外滲水硬質(zhì)鋪地，收集地表、落水管等部位雨水，統(tǒng)一流人敷設(shè)的雨水管，最終流入地下蓄水池，并應(yīng)用到室內(nèi)沖廁、廣場和屋頂?shù)木G化灌溉、洗車。

（2）廢棄物利用：充分利用項目內(nèi)西側(cè)原有的三層磚混建筑拆除的廢棄物構(gòu)筑南側(cè)的隔聲斜墻，達到節(jié)材目的。

（3）節(jié)地措施：結(jié)合場地特殊的地形設(shè)置地下停車場，合理開發(fā)利用地下空間：采用新型墻體材料，充分利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料，保護土地資源，減少環(huán)境污染。

3.3.6經(jīng)濟效益分析

根據(jù)近期類似建筑造價概算，考慮到本工程采用綠色建筑技術(shù)措施估算所增加的工程投資。建筑造價約為2700元/m²，不包括土地、勘察等前期費用和建設(shè)管理費等工程建設(shè)其他費用，按照5%比例計算，預(yù)計工程最終造價約為3200元/m²，即綠色建筑技術(shù)措施所增加的工程投資約為350元/m²。由于引入綠色建筑技術(shù)措施，必然會帶來初期建設(shè)成本的提高，但相對而言，增加的費用在工程總投資中占的比重還是比較低的，但對建設(shè)單位、使用者和社會會帶來長遠的效益。

4 結(jié)語

通過對綠色辦公建筑設(shè)計理念及技術(shù)措施的分析，總結(jié)綠色建筑設(shè)計經(jīng)驗，采取適宜的技術(shù)手段運用到建筑設(shè)計中。綠色建筑設(shè)計必須在設(shè)計的初始階段，充分考慮當?shù)氐臍夂颉①Y源、環(huán)境、功能，通過被動式和主動式相結(jié)合的一體化設(shè)計方法和技術(shù)手段，因地制宜地充分利用自然資源，降低能源消耗，創(chuàng)造出舒適的建筑環(huán)境。