绿色办公建筑设计及节能技术应用分析

何征宇

摘要：办公建筑作为经济繁荣、社会进步的标志，其绿色生态设计越来越受到人们的重视。文章从绿色建筑的设计原则和设计目标出发，结合办公楼的特点，提出适应湖南地区地理气候特点的绿色办公建筑设计策略和节能技术，为绿色办公建筑设计提供参考。

关键词：办公建筑绿色建筑设计原则；节能技术、

中图分类号：TU111.19⁺5

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2013）09-0038-03

1 绿色建筑的设计原则

1.1系统协同性原则。绿色建筑是其与外界环境共同构成的系统，具有一定的功能和特征，构成系统的各相关要素需要关联耦合、协同作用以实现高效、可持续、最优化的实施和运营；绿色建筑是在建筑运行的全生命周期过程中、多学科领域交叉、跨越多层级尺度范畴、涉及众多相关主体、硬科学与软科学共同支撑的系统工程。

1.2地域性原则。应密切结合所在地域的自然地理气候资源经济状况和人文特质，分析、总结和吸纳地域传统建筑应对资源和环境的设计、建设和运行策略，因地制宜地制订与地域特征紧密相关的绿色建筑设计标准和技术导则，选择匹配的技术。

1.3高效性原则。绿色建筑设计应着力提高在建筑全生命周期中对资源和能源的利用效率，以减少对土地资源、水资源及不可再生资源和能源的消耗，减小污染排放和垃圾生成量，降低环境干扰。

1.4自然性原则。强调在建筑外部环境设计、建设与使用过程中加强对原生生态系统的保护，避免和减少对生态系统的干扰和破坏，尽可能保持原有生态基质、廊道、板块的连续性；对受损和退化生态系统采取生态修复和重建措施；对在建设过程中造成生态系统破坏的情况，采取生态补偿措施。在建筑室内环境调控设计中，采用适宜的措施引入自然要素。

1.5健康性原则。绿色建筑设计应通过对建筑室外环境营造和室内环境调控，构建有益于人的生理舒适健康的建筑热、声、光和空气质量环境，以及有益于人的心理健康空间场所和氛围。

1.6经济性原则。基于对建筑全生命周期运行费用的估算，以及评估设计方案投入和产出，绿色建筑设计应提出有利于成本控制、具有经济运营现实可操作性的优化方案，进而根据具体项目的经济条件和要求选用技术措施，在优先采用被动式技术的前提下，实现主动式技术与被动式技术的相互补偿和协同运行。

1.7进化性原则（弹性原则、动态适应性原则）。绿色建筑设计中应充分考虑技术更新、持续进化的可能性，并采用弹性的、对未来发展变化具有动态适应性的策略，为后续技术系统的升级换代留出操作接口和载体，保障新系统与原有设施的协同运行。

2 绿色建筑的设计目标

2.1环境目标：采用更高的能源、资源和环境利用效率，削减建筑对传统能源的消耗，将建筑的环境影响控制在生态承载力水平内，实现人居环境与自然生态的和谐。

2.2经济目标：在建筑全生命周期过程中，协调满足经济需求与保护生态环境之间的矛盾。

2.3社会目标：将实现环境目标与人们的社会、文化、心理需求相融合，构建和谐健康的新生态文化。观念目标的特征表现为以下两方面：一是普适性，绿色建筑不应仅作为个别案例或实验性、示范性项目，而应广泛存在于人居环境中；二是系统性，绿色建筑是受多种因素影响和作用的复杂系统，需在整合的时空范畴和专业领域，由各相关主体在技术研发、经济支持、社会组织、管理决策各层面通过协同合作来实现。

3 绿色建筑设计实例分析

3.1项目现状分析

项目所在地湖南属于夏热冬冷地区，年平均气温为17.6℃，最热八月平均气温31.0℃，最冷一月平均气温4.4℃；气候潮湿，年平均相对湿度在80%；属于太阳能资源一般区（3类区域），太阳年辐射总量为4651.1MJ/m²，常年平均日照时间为1671.0h；水资源状况呈现“降水量较为充沛但时空分布不均、水资源总量较丰富但人均水资源缺乏”的特点，多年平均总降水量为1394.6mm，雨量主要集中在7-8月，降雨最少月份为12月和1月。

项目成南北长、东西窄形状，用地范围有限，主要出入口位于项目西侧，南向有一高架桥，北侧有一栋五层办公楼将项目围合出一个内庭院。通过对现场进行调研，整理分析本方案需要重点解决以下问题：

（1）南北狭长的用地范围会影响利用太阳能的效率：

（2）夏季防热，冬季保温：

（3）避免来自高架桥的噪声干扰：

（4）尽可能保留原有场地的空间围合感：

（5）有效解决停车问题。

3.2设计策略

综合分析项目现状情况，结合具体设计要求，因地制宜，本着简单、适用、高效、经济的原则进行设计（图1，2）。设计策略如下：

（1）合理建筑布局，太阳能建筑一体化设计，充分利用太阳能资源；

（2）采用退台手法，更加有效的利用太阳能，扩大室外休闲空间；

（3）四级防噪措施减弱高架桥噪声干扰；

（4）南侧小广场下布置地下停车场以解决停车问题；

（5）采用遮阳和自然通风手段防止夏季过热。

3.3绿色节能技术设计与应用

3.3.1外围护结构设计

北墙是保温的重要部位，采用多孔节能砖外加保温层的保温墙体，并对北侧次入口外加门斗防止冷风渗透的影响。规整的北墙减小了体形系数，仅在局部开小窗以保证北向房间的采光。

为了解决西晒问题，建筑西面折线形窗户的设计使窗户分为两个部分，如图3所示，内部窗户采用Low-e中空玻璃，外部为双层玻璃结合水平遮阳百叶，两层窗户的设计形成一个上下贯通的小型温室，上部设有可开启的通风帽，夏季开启，利用烟囱效应通风降温：冬季关闭，利用温室起到保温作用，既增加了建筑立面的效果，又解决了隔热、保温问题。

屋顶绿化选择适合本地气候的植被，通过栽植多类型植物，构成多层次立体绿化，减弱城市噪音，提供休憩空间，缓解城市热岛效应，改善微气候环境，保温隔热，减少空调使用，节约能源。

3.3.2自然通风设计

自然通风是夏季最有效的降温、除湿手段。根据风向和风速的影响，通过开口设计尽可能组织自然通风。

考虑到北向运动房间换气量的需求，为了更好的让空气流通，在建筑东北角位置设计了5个小型拔风井（图4）。利用烟囱效应，辅以机械通风，加强室内垂直方向的空气对流。

采光中庭的设计加大了热压差和风压差，让室内外空气进行流动，为内部的共享大厅提供采光的同时，达到了合理的换气量（图5）。

3.3.3太阳能利用技术

退台设计满足了主要房间的采光问题，同时为有效利用太阳能提供了条件。一层南向餐厅前设置被动太阳房进行采暖。二层东侧结合建筑屋顶设计的斜向光伏电板（图6），可以保证光伏电板获得最大日照时数，大大提高太阳能源利用率，在阳光充足的时候，可以作为二层局部的遮阳，并且吸收太阳能转化为电能，作为建筑用电的补充。

中庭南侧安装壁挂太阳能集热器（图7）。集热器的利用，为一层浴室提供热水。由太阳能热水器所吸收的多余热量还可以结合空气集热器，冬天采暖，使得在寒冷的冬天，北侧各个休闲及办公空间也可以有最适宜的温度。

在高效利用太阳能的同时，根据太阳高度角和方位角，在建筑二、三层设置水平可伸缩遮阳板，结合屋顶立体绿化用以解决南向遮阳问题。

3.3.4隔声降噪设计

项目南邻高架，隔声、减噪显得尤为重要。设计中采取了四级隔声的设计，如图8所示。第一级，建筑退让，在南侧小广场前种植高大乔木，吸声降噪：第二级，一层餐厅南侧实体斜墙布置，阻挡声音传播：第三级，屋顶立体绿化隔绝噪声：第四级，南向玻璃采用中空隔声玻璃。通过四级措施，预计可降低噪音约25-30dB。

3.3.5其他技术措施

（1）雨水收集：通过屋顶绿化及室外渗水硬质铺地，收集地表、落水管等部位雨水，统一流人敷设的雨水管，最终流入地下蓄水池，并应用到室内冲厕、广场和屋顶的绿化灌溉、洗车。

（2）废弃物利用：充分利用项目内西侧原有的三层砖混建筑拆除的废弃物构筑南侧的隔声斜墙，达到节材目的。

（3）节地措施：结合场地特殊的地形设置地下停车场，合理开发利用地下空间：采用新型墙体材料，充分利用矿渣、粉煤灰等工业废料，保护土地资源，减少环境污染。

3.3.6经济效益分析

根据近期类似建筑造价概算，考虑到本工程采用绿色建筑技术措施估算所增加的工程投资。建筑造价约为2700元/m²，不包括土地、勘察等前期费用和建设管理费等工程建设其他费用，按照5%比例计算，预计工程最终造价约为3200元/m²，即绿色建筑技术措施所增加的工程投资约为350元/m²。由于引入绿色建筑技术措施，必然会带来初期建设成本的提高，但相对而言，增加的费用在工程总投资中占的比重还是比较低的，但对建设单位、使用者和社会会带来长远的效益。

4 结语

通过对绿色办公建筑设计理念及技术措施的分析，总结绿色建筑设计经验，采取适宜的技术手段运用到建筑设计中。绿色建筑设计必须在设计的初始阶段，充分考虑当地的气候、资源、环境、功能，通过被动式和主动式相结合的一体化设计方法和技术手段，因地制宜地充分利用自然资源，降低能源消耗，创造出舒适的建筑环境。