生態(tài)理念下辦公建筑設計與技術應用探究

張 旭 北京字跳網(wǎng)絡技術有限公司設計經(jīng)理，工程師

對于社會經(jīng)濟發(fā)展而言，建筑行業(yè)的支撐保障作用尤為重要。在各類型建筑中，辦公建筑無疑是一座城市的亮點與名片，加之其具有高效集約化的辦公條件，建筑管理模式亦長期處在前列，日益成為現(xiàn)代建筑中的重要組成部分。在20 世紀60 年代末期，建筑師保羅·索特里（Paolo Soled）將生態(tài)學理念以一種極具創(chuàng)新性的方式引入到建筑學領域中，即將建筑視作城市生態(tài)圈的一部分，通過對生態(tài)學原理與方法的運用，將其打造為一個開放體系，并在建筑設計及技術應用方面充分考慮到建筑可能對生態(tài)產(chǎn)生的各類影響。由此，可以構建一種同自然相和諧、綠色高效且健康宜居的空間環(huán)境[1]。

在辦公建筑的設計與技術應用中引入生態(tài)理念，需要實現(xiàn)下述3 個方面的目標。一是經(jīng)濟性目標，即通過生態(tài)技術的應用，有效解決建筑過程中可能產(chǎn)生的高能耗、高污染等問題，同時最大限度地降低建設成本，節(jié)約社會資源。二是自然性目標，即辦公建筑與城市自然環(huán)境有機融為一體，生態(tài)辦公建筑在滿足人們工作生活現(xiàn)實需求的同時，也成為了城市自然環(huán)境的重要組成部分。三是人文性目標，即生態(tài)辦公建筑的設計及相關技術應用必須堅持“以人為本”原則，所構建的空間環(huán)境健康宜居?；诖?，本文以現(xiàn)階段辦公建筑存在的各類生態(tài)問題為切入點，通過對其進行深入剖析，進而提出具備實踐可行性的生態(tài)技術策略[2]。

1 生態(tài)辦公建筑的概念分析

所謂生態(tài)辦公建筑，重點是在建筑設計過程中引入生態(tài)設計理念，注重建筑與生態(tài)核心理念的有機結合，從自主思想創(chuàng)新的角度考慮，堅持以人為本的設計原則。充分利用其節(jié)能、綠色、環(huán)保、室內(nèi)空氣健康舒適以及系統(tǒng)集成智能化程度較高的特點，完成人與建筑的和諧發(fā)展。生態(tài)辦公建筑是當今建筑業(yè)的發(fā)展趨勢之一，也是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略深入實施和實踐的主要體現(xiàn)。與傳統(tǒng)的辦公建筑相比，生態(tài)辦公建筑的作用更加多元化，必須體現(xiàn)多種角色，包括購物、游戲娛樂以及餐飲等，才能融入到社會的發(fā)展和人們的日常生活當中。

2 現(xiàn)階段辦公建筑設計存在的生態(tài)問題

當前，雖然生態(tài)理念已在建筑設計領域有所發(fā)展，但是受到傳統(tǒng)設計思維的影響，仍存在著相當數(shù)量的建筑設計師在開展相關實踐時過于看重建筑的高度、面積以及裝修等外在表現(xiàn)，視“高”“大”“特”為設計準則。權威機構針對辦公人員“辦公建筑使用滿意度”的調(diào)查問卷結果顯示，受訪者中對現(xiàn)階段所使用的辦公建筑不滿意的達到50%以上。其原因雖然多樣，但許多可歸結為辦公建筑的生態(tài)問題。目前，廣泛存在于辦公建筑中的生態(tài)問題有以下幾類。

2.1 能耗過高

根據(jù)中國國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)報告，我國現(xiàn)階段的能源消耗中，建筑耗能占到總耗能的1/3 左右。公共建筑耗能較之于普通居住建筑要高出許多，在各類型公共建筑耗能中，辦公建筑耗能長期位居前列。由于辦公建筑需要滿足多方面的功能需求，在溫控、照明以及設備等領域?qū)δ茉吹男枨缶薮?。然而，受到傳統(tǒng)辦公建筑設計思維的影響，設計師們在進行設計實踐時對辦公建筑的能耗節(jié)約問題未予以充分重視，很多資源沒有進行系統(tǒng)整合，對各類新型清潔能源的利用率不高，導致交付使用后的辦公建筑往往能耗過高[3]。

2.2 污染嚴重

辦公建筑的污染問題主要體現(xiàn)在下述兩個方面。其一，污染自然環(huán)境，具體表現(xiàn)在辦公建筑的建設及使用兩個階段，如建設施工時可能產(chǎn)生大量的二氧化碳、粉塵、污水、建筑垃圾等，建筑交付使用后可能產(chǎn)生光污染、電磁污染等。其二，污染辦公建筑室內(nèi)環(huán)境，具體體現(xiàn)為裝修材料的使用不夠環(huán)保、辦公設備易散發(fā)輻射性物質(zhì)或有害氣體等。

2.3 舒適度不佳

服務于人是各類型辦公建筑最根本的要義，但許多辦公建筑在設計過程中過分追求外觀方面的視覺效果呈現(xiàn)，未充分重視建筑物內(nèi)部的溫度控制、通風、光照等切實影響辦公人員使用體驗的因素，導致許多辦公建筑在建成后容易產(chǎn)生內(nèi)外溫差過大、通風不暢、照明失衡等一系列問題，這會在很大程度上影響到其中員工的工作效率，降低其舒適度。

2.4 安全性不高

在大部分城市中，為了更充分地利用好有效的土地資源，往往在設計時追求較高的建筑高度。但是，建筑物隨著高度的增加也催生了一些新問題，即給其安全性與耐久性帶來了全新的挑戰(zhàn)。高層辦公建筑通常具有煙囪效應，這使其在遭遇火災時極易引發(fā)大規(guī)模的安全事故。另外，較高樓層的失火也會給滅火救援帶來較大難度，從而催生了對高層辦公建筑的更高防火要求[4]。

3 生態(tài)理念下辦公建筑設計的技術策略

辦公建筑空間的設計方案應充分考慮工程建筑空間的構成、庭院空間的利用、工作場所的合理布局的合理性。生態(tài)設計理念下空間系統(tǒng)分區(qū)應進一步考慮節(jié)能、環(huán)保、舒適的要求。辦公建筑的不同空間對溫度、陽光和美感都有著不同的標準，例如大廳、過道、室內(nèi)樓梯對溫度的要求相對較低，因此可以將公共空間作為內(nèi)部和外部空間的緩沖區(qū)。這樣不僅可以降低能源消耗，還可以緩解因室內(nèi)外溫度劇烈變化而引起的不適。

3.1 生態(tài)辦公建筑場所設計

首先，可以采用復合的方式促進不同層建筑空間的功能實現(xiàn)。例如，在地下層配置停車庫，在辦公建筑下部的裙房處配置商業(yè)區(qū)，辦公區(qū)域則可以位于較上層位置，并在上部配置部分對私密性與安靜程度要求較高的公寓、旅館等。這樣的空間配置方式可以充分考慮到各區(qū)域?qū)Y源需求高峰時段的差異，從而實現(xiàn)優(yōu)化配置。再者，對于處在同層的辦公空間，亦需使其配置達到節(jié)能和提高舒適度的要求。

其次，科學的結構選型不僅可以在應對自然力方面取得良好的效果，同時還可以切實節(jié)約相應的建筑耗材，促進生態(tài)化目標的實現(xiàn)。較之平面結構，空間結構的多樣性與靈活性優(yōu)勢較為顯著，同時其造型也更具視覺呈現(xiàn)效果，與城市自然環(huán)境的融合程度較高。當前，應用較為廣泛的辦公建筑空間結構主要有網(wǎng)架結構和殼體結構。前者所使用的管材尺寸較小，平均到單位面積的鋼材消耗量較低，具有節(jié)約材料的優(yōu)勢；后者斷面厚度要求不高，同時還兼具了骨架與屋蓋兩個方面的作用，可以有效節(jié)約承重結構耗材。在實踐中應結合所在地具體情況選擇相應的辦公建筑空間結構，以促進建筑的生態(tài)化發(fā)展[5]。

再次，通?？梢詫⑥k公建筑的表皮分為屋頂、墻體以及門窗等，除在支撐與裝飾方面起到作用外，還起到重要的調(diào)控作用，會對辦公建筑的整體通風、采光、熱量控制等產(chǎn)生影響，因此需要科學設計。例如，對外墻進行保溫隔熱處理，選用一些符合生態(tài)理念、導熱性較差且強度較高的優(yōu)質(zhì)材料，同時配備一些強度較高的承重材料以及導熱系數(shù)差的輕質(zhì)保溫材料組合。對建筑外框的處理應選擇節(jié)能型窗框，配以加強節(jié)能效果的中空玻璃，并選擇氣密性較好的密封材料。辦公建筑屋頂?shù)脑O計可根據(jù)實際情況在保溫層面、架空通風屋面等類型中進行選擇，條件允許也可采取屋頂綠化的方式，以降低熱島效應對辦公建筑的影響。

最后，建筑物的能耗會受到其體形系數(shù)的影響，而單位建筑體積的外表面積與體形系數(shù)大小之間呈正向相關關系，體形系數(shù)越小，對應的外圍護結構熱損失就越小。因此，在進行辦公建筑形態(tài)設計時應將體形系數(shù)控制在一個合理的范圍內(nèi)。通常，建筑物體形系數(shù)方面，球體＜圓柱體＜長方體，但是需要注意，體形系數(shù)并非越小越好，過小的數(shù)值會嚴重制約設計師的創(chuàng)造性和能動性，導致其在進行平面布局時遇到一定困難。需要結合實際的建筑造型需求，科學確定相應的建筑體形系數(shù)。

3.2 生態(tài)辦公建筑氣候應變能力設計

生態(tài)理念下的辦公建筑設計應充分考慮其對氣候的應變能力，即立足于生態(tài)學觀點，從自然環(huán)境的視角看待建筑物，使其能夠有效利用自然中的太陽、風、光等條件。辦公建筑設計時應考慮到太陽運動軌跡的規(guī)律，以此確定建筑物的具體朝向。建筑物內(nèi)部良好的通風性能可以較大程度上實現(xiàn)散熱效果，外表面條件會對其具體采光產(chǎn)生切實影響，采取相應的遮陽措施能夠減少熱量吸收。因此，在進行生態(tài)辦公建筑設計時，需要處理好陽光與風等因素，結合建筑物所在地的實際氣候條件，選擇針對性的氣候能力增強設計方案，讓建筑在使用期間給予辦公人員良好的體驗感，進而促進其工作效率的提升。

自然采光設計方面，應當根據(jù)辦公建筑內(nèi)部不同區(qū)域?qū)τ谧匀徊晒獾牟煌枨笥枰钥茖W劃分。辦公活動利用率較高的空間優(yōu)先置于外區(qū)，其余則按其活動利用率依次向內(nèi)區(qū)予以配置[6]。與此同時，整體布局可以采取開放式，以促進光線向內(nèi)部的充分滲透。辦公建筑表皮方面，以南北向采光為宜。在南向的玻璃處可以設置反光板，這樣可以讓光線的滲入更為均勻，而北向光通常較為柔和，可以滿足辦公采光要求。除此之外，還可以選擇一些反射面、眩光控制裝置，適當增加遠離窗戶的空間照度，從而有效減少眩光對辦公人員產(chǎn)生的影響。

自然通風設計方面，進行空間布局設計時，可對傳統(tǒng)的中庭進行改造優(yōu)化，使其在承載交通空間與采光功能的同時自然通風[7]。具體而言，將拔風裝置以及可調(diào)節(jié)光伏板同中庭有機結合起來，通過壓差原理實現(xiàn)。辦公建筑表皮方面，應用可調(diào)節(jié)光伏百葉，形成由外層百葉、內(nèi)層玻璃共同組成的雙層表皮。其中，外層百葉可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的功能，在夏季與冬季分別調(diào)整百葉與內(nèi)側玻璃的角度，最大限度地保證室內(nèi)外的良好通風。另外，辦公建筑形體方面可以根據(jù)實際情況適當減少建筑進深，如此可為穿堂風提供便利。

3.3 生態(tài)辦公建筑清潔能源與綠色材料應用設計

生態(tài)理念下的辦公建筑清潔能源利用多以太陽能為主?，F(xiàn)階段，作為可再生的重要清潔能源，太陽能的應用領域日漸廣泛。在建筑領域，其應用主要分為兩種形式：一是光熱轉換，即將太陽能有效轉化為熱能，如利用太陽能為熱水器提供生活熱水、利用太陽能空氣集熱器進行供暖、利用太陽能產(chǎn)生熱壓來增強建筑的通風能力等直接利用方式，或是太陽能吸收式制冷、吸附式制冷、噴射制冷等間接利用方式[8]；二是光電轉換，即將白天的太陽能轉化為電能，并經(jīng)由蓄電池存儲起來，供作夜間照明或是其他類型的用途。現(xiàn)階段，生態(tài)辦公建筑主要通過太陽能電力墻、太陽能光電玻璃等進行太陽能的利用。

開展生態(tài)辦公建筑設計的過程中，還應切實提升自然可再生、可循環(huán)利用類型建筑材料在總建筑耗材中所占的比重，從而有效降低能耗，解決好建設階段所帶來的環(huán)境污染問題。通常而言，與水泥、混凝土等建材相比，玻璃、鋁、鋼等材料具有較高的回收率，因此可以在進行辦公建筑的整體結構設計時較多地采用鋼結構體系。例如，現(xiàn)階段在生態(tài)辦公建筑設計中使用頻率較高的輕鋼，其自重較輕，且可以有效延長建筑生命周期。

3.4 生態(tài)辦公建筑智能感應控制技術應用設計

設計過程中還應注重智能化技術的應用，提升控制建筑內(nèi)部各系統(tǒng)的自動化水平，使其更貼合辦公人員的各項現(xiàn)實需求，進而提升辦公舒適度。具體而言，綜合運用數(shù)據(jù)采集、通信、計算機等技術手段，并配合智能化設備對辦公建筑內(nèi)外環(huán)境進行實時調(diào)控。設置相應的正常范圍區(qū)間，若某些指標產(chǎn)生偏離情形，則進行自動調(diào)節(jié)。智能感應控制技術通過對辦公建筑照明、安保、辦公設備等方面的綜合調(diào)控，一方面可以有效降低不必要的能源消耗，實現(xiàn)既定的環(huán)保目標；另一方面可以及時排查建筑內(nèi)部各系統(tǒng)的故障，保障建筑內(nèi)外的安全性。

4 結語

現(xiàn)階段，辦公建筑在建設階段以及使用階段，能源與資源消耗數(shù)量巨大。與此同時，一些內(nèi)外部環(huán)境污染問題也沒有得到切實解決。因此，基于生態(tài)理念，運用生態(tài)學原理及相關技術策略進行辦公建筑設計，對于建筑行業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。本文分析了生態(tài)理念下進行辦公建筑設計的具體技術策略，分為辦公建筑場所設計、氣候應變能力設計、清潔能源與綠色材料應用設計以及智能感應控制技術應用設計4 個方面，希望能夠為相關設計實踐起到一定的借鑒參考，促進良好生態(tài)辦公建筑發(fā)展機制的形成，從而為現(xiàn)代辦公建筑生態(tài)化設計方案的成熟起到積極的促進作用。