對辦公建筑的綠色建筑設(shè)計(jì)探討

苗挺

摘要：筆者結(jié)合多年建筑設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)，特別是對于現(xiàn)階段的辦公建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中的綠色建設(shè)計(jì)，其尤為是現(xiàn)代化城市中的根本發(fā)展趨勢。本文簡要總結(jié)了辦公建筑的特征：企業(yè)形象代表、地處城市環(huán)境、有差別的空間類型、空間的時段性使用、公共空間的間歇性使用、類似辦公行為及工位化使用，結(jié)合我國當(dāng)代綠色辦公建筑實(shí)踐，分析了這些特征對綠色設(shè)計(jì)的影響，以使建筑設(shè)計(jì)達(dá)到“節(jié)地、節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)境保護(hù)”的綠色目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：辦公建筑工程；綠色建筑設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)策略

1、現(xiàn)階段的城市環(huán)境

大多辦公建筑坐落在繁忙喧鬧的城市環(huán)境中。城市環(huán)境可為辦公建筑綠色設(shè)計(jì)提供有利的外部條件：便捷的公共交通可減少建造、使用過程的運(yùn)輸、交通能耗；完善的基礎(chǔ)設(shè)施可為若干建筑共用，可提高使用效率，節(jié)約建設(shè)成本。城市環(huán)境也有其不利的一面：城市熱島效應(yīng)增加了建筑制冷負(fù)荷；城市綠地面積有限，街道交通粉塵污染嚴(yán)重，進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)需凈化處理；交通噪聲嚴(yán)重，對聲環(huán)境要求高的辦公建筑需做專門防噪設(shè)計(jì)；城市基地面積往往較為緊張，受城區(qū)規(guī)劃、交通條件、周邊建筑制約較多，建筑設(shè)計(jì)需要綜合考慮較多因素，無法完全根據(jù)可持續(xù)性因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。城市環(huán)境對辦公建筑帶來的影響是無法回避的，對其主、被動式設(shè)計(jì)都有較大程度影響。城市環(huán)境對綠色辦公建筑主動式技術(shù)的影響包括：通過空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣，應(yīng)選用舒適節(jié)能的健康型空調(diào)；利用太陽能、地源熱泵等可再生能源；結(jié)合場地景觀設(shè)置中水處理池等設(shè)施。其對被動式設(shè)計(jì)的影響包括：通過退臺等形體處理在基地緊張的城市環(huán)境中爭取盡量多有利朝向面和太陽能集電板鋪設(shè)面；設(shè)置中庭作為建筑內(nèi)間接采光通風(fēng)通道；通過架空、屋頂綠化、滲水地面等方法還原城市綠化、緩解城市熱島效應(yīng)；室內(nèi)布局設(shè)置交通噪聲緩沖區(qū)等。實(shí)例分析：某建筑工程項(xiàng)目3號樓改造—新增中庭。該建筑項(xiàng)目為廠房改造工程，原本廠房進(jìn)深36m，無法滿足辦公空間采光通風(fēng)的功能要求，改造增加了中庭以解決采光通風(fēng)問題。中庭頂部為玻璃采光天井且上面布太陽能光伏電池板，使得頂棚具有良好的遮陽效果又有一定的透光率。電池板同時兼有遮陽作用，大大降低了中庭輻射熱，使中庭在過渡季節(jié)可以完全依靠自然通風(fēng)取得宜人溫度。中庭屋面設(shè)置了6個截面為3m×3m的太陽能熱壓拔風(fēng)煙囪，集熱裝置加熱煙囪內(nèi)空氣，以用熱壓原理強(qiáng)化中庭自然通風(fēng)，可延長過渡季節(jié)近兩個月，每年可節(jié)省電量60萬kW～80萬kW。

2、有差別的空間類型

辦公建筑內(nèi)存有主、次空間之分。除辦公、會議等主要功能空間外，還有一些次要輔助空間，包括樓梯間、收發(fā)室、檔案室、儲藏室、設(shè)備間等。同時，辦公建筑內(nèi)還有可能設(shè)置共享空間，如中庭、庭院、平臺等。針對這一特征可高效劃分辦公建筑內(nèi)各功能區(qū)。主要空間布置在最佳朝向面，以爭取自然資源利用最大化；樓梯間等輔助空間可充當(dāng)溫度、噪聲緩沖區(qū)，提高建筑整體節(jié)能性；中庭、庭院、入口空間可促進(jìn)自然通風(fēng)、采光。實(shí)例分析：某高新開發(fā)區(qū)工業(yè)園智能生態(tài)科研樓—中庭通風(fēng)采光。中庭貫穿科研樓內(nèi)的各層，是建筑內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)中樞。中庭采用上小下大的剖面形式，配合中庭頂部電動可開啟天窗，利用“文丘里管現(xiàn)象”和太陽能加熱空氣強(qiáng)化通風(fēng)，縮短了全年空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時間。中庭也是室內(nèi)自然采光中心。中庭天窗頂部設(shè)計(jì)有“S”形截面構(gòu)件，陽光由天窗進(jìn)入后，經(jīng)構(gòu)件兩次反射，柔和地進(jìn)入中庭，再經(jīng)傾斜地墻壁漫反射后進(jìn)入室內(nèi)，既為室內(nèi)空間提供了充足的自然光又消除眩光。整個主要功能分析區(qū)域的采光分布十分均勻，采光系數(shù)達(dá)標(biāo)面積比93.7%。

3、辦公空間的時段性使用

辦公建筑使用具有明顯時段性，主要集中在日間，日間舒適度要求及能耗需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于夜間。利用太陽能的辦公建筑能量來源與能量使用時段具有一致性；日間太陽輻射是建筑得熱的主要來源，炎熱地區(qū)的辦公建筑則需做好遮陽、防眩光措施。重質(zhì)材料可延遲建筑最熱時間的出現(xiàn)時段至夜間；冰蓄冷技術(shù)可利用夜間城市用電低谷時段儲存能量供日間使用。這一特征可帶來的節(jié)能優(yōu)勢，我國許多辦公建筑未充分利用。僅少數(shù)項(xiàng)目使用了冰蓄冷技術(shù)。原因主要是目前針對該特征的冰蓄冷空調(diào)等建筑技術(shù)成本較高，與其他技術(shù)相比使用不便，節(jié)能效果也不明顯，設(shè)計(jì)者傾向使用其他技術(shù)手段達(dá)到同等節(jié)能效果。

4、公共空間的間歇性使用

辦公公共空間使用具間歇、不定時性。交通公共空間除上下班時段大量集中使用外，其他時段零散使用；“溝通共享”概念的廣泛傳播使得公共空間在辦公建筑內(nèi)所占比例、重要性都有所上升。一方面，公共空間應(yīng)及時為使用者提供舒適環(huán)境；另一方面，無人使用時，其各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)應(yīng)適當(dāng)降低以減少能源消耗。公共空間間歇性使用的特征主要影響我國綠色辦公建筑照明、暖通系統(tǒng)等主動技術(shù)。使用系統(tǒng)感應(yīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，可根據(jù)空間占用情況及時調(diào)整設(shè)備狀態(tài)。自控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用不僅要?dú)w功于設(shè)計(jì)者對辦公建筑的充分認(rèn)識，也得益于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的較低成本。

5、遮陽設(shè)計(jì)

建筑遮陽設(shè)計(jì)種類較多，隨著我國建筑節(jié)能事業(yè)的開展，新材料、新穎的外遮陽形式，與建筑造型完美地結(jié)合起來。利用陽臺、雨棚作為水平遮陽構(gòu)件是最常用的形式，結(jié)合百葉外遮陽、活動遮陽等組成綜合遮陽系統(tǒng)，達(dá)到更好的節(jié)能效果，豐富建筑立面效果。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為遮陽設(shè)計(jì)提供了更加科學(xué)的依據(jù)。例如我國南方夏熱冬暖地區(qū)，據(jù)研究表明，該地區(qū)居住建筑空調(diào)能耗約為7.9kW·h/m2，每年空調(diào)期從5～9月約150d，空調(diào)普及率按面積算約占70%，空調(diào)用電約占住戶用電的40%，外遮陽是建筑節(jié)能的有效途徑。良好的外遮陽設(shè)計(jì)既能節(jié)能，又能調(diào)節(jié)室內(nèi)光線分布，還可以豐富建筑立面；外遮陽是夏季隔熱最有效的措施，它反射和吸收了大部分的太陽熱能，避免太陽輻射熱直接進(jìn)入室內(nèi)空間。有利于防止室溫升高和波動，達(dá)到節(jié)能目的。我國頒布的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，提供了外遮陽的遮陽系數(shù)計(jì)算方法，該方法所用參數(shù)是通過多次能耗分析結(jié)果擬合而來。該方法可以通過輸入幾種常見外遮陽形式的外形尺寸，便捷地計(jì)算得到外遮陽系數(shù)。但使用該方法只能計(jì)算固定遮陽，且遮陽形式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工程需要。中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的建筑外遮陽設(shè)計(jì)分析軟件（ShadePlus）與國家標(biāo)準(zhǔn)圖集相配合，實(shí)現(xiàn)了活動外遮陽的動態(tài)計(jì)算。并結(jié)合 DOE-2進(jìn)行能耗分析，同時提供了大量的外遮陽形式，是建筑師進(jìn)行外遮陽的設(shè)計(jì)、節(jié)能分析的優(yōu)秀軟件工具。

6、綠色環(huán)保設(shè)計(jì)

綠色環(huán)保，和諧發(fā)展是我國正全力推動的建設(shè)理念，在這么大體量的綜合圖書館中應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)，不光帶來社會效益，節(jié)約能源消耗更能實(shí)實(shí)在在的帶來經(jīng)濟(jì)效益。圖書館根據(jù)高校的使用特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了低投入，易于維護(hù)的被動節(jié)能措施的應(yīng)用。首先是建筑盡量方正，減低體型系數(shù)，提高保溫能力。其次開窗面積適當(dāng)，避免采用大量的玻璃幕墻，閱覽室辦公室的開窗采用落地的大高寬比窗，增加進(jìn)深方向的采光，同時阻擋東西向的直射陽光，產(chǎn)生柔和充足的自然采光。窗戶全部可以開啟，中庭天窗設(shè)置可開啟通風(fēng)帶，夏季利用中庭的煙囪效應(yīng)加強(qiáng)對流，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。

7、結(jié)語

現(xiàn)階段國內(nèi)現(xiàn)代化城市的發(fā)展，對于建筑業(yè)來說，綠色建筑已成為建筑設(shè)計(jì)的必然趨勢，新建與改造建筑都需考慮如何利用被動式設(shè)計(jì)與主動式技術(shù)達(dá)到建筑“節(jié)地、節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水、環(huán)境保護(hù)”的綠色目標(biāo)。辦公建筑作為一個重要的建筑類型，有不同于其他建筑類型的內(nèi)在特征，可歸納為企業(yè)形象代表、城市環(huán)境、有差別的空間類型、辦公空間的時段性使用，公共空間的間斷性使用等。針對這些特征采取適宜的綠色設(shè)計(jì)策略可更好地抓住問題本質(zhì)，找到有效解決途徑。根據(jù)國內(nèi)建筑業(yè)的建筑設(shè)計(jì)新發(fā)展趨勢，也就是綠色建筑設(shè)計(jì)。除了要提倡綠色建筑，還要以綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐為基礎(chǔ)，研究分析針對當(dāng)代辦公建筑特征的綠色建筑設(shè)計(jì)策略，希望能給同行業(yè)的工作人員作為參考。