夏热冬冷地区绿色办公建筑节能研究浅析

摘要：从建筑设计角度进行环境整合和空间调节，分析达到建筑环境性能的舒适度需求的被动式节能设计。通过文献研读，系统地分析了夏热冬冷地区绿色办公建筑被动式节能的影响因素，并从地区环境、建筑形体环境和建筑物理环境三个层面进行探讨。

关键词：夏热冬冷；办公建筑；建筑节能；被动式

近些年来国内对建筑物节能环保的关注逐渐提高，一系列的建筑节能环保的法规相继出台。建筑节能环保也从设计到建成审查逐步走向正规。但我国目前进行的节能环保建筑设计绝大多数是针对居住建筑的，关于居住建筑的节能环保措施己有很多，而对于其他建筑来说，由于其类型、功能、形象的特殊要求，节能环保的要求还未被真正的引起重视。

一、低能耗公共建筑发展趋势

全球公共建筑能耗现状。根据国际能源署（IEA）的统计数据，2011年全球公共建筑能耗总量为69677亿kWhe；我国虽然单位面积及人均公共建筑能耗强度低于部分国家，如美国、日本、加拿大、韩国等，但是能耗总量较大。中国建筑能耗模型（CBEM）结果显示2011年我国其能耗约为8423亿kWhe。

我国公共建筑总面积和能耗正处在经济快速增长带来的高能耗阶段。从1996年的27.6亿m2增长到了2011年的79.7亿m2，总能耗从1996年的约2000亿kWhe增长到了2011年的约6000亿kWhe。随着人们对能源和环境问题认识的不断加深，我国的建筑节能工作也逐步向“能耗总量控制”的路线发展，并鼓励建筑向节能方向发展。我国先后出台了《节能减排“十二五”规划》（2012年8月）、《能源发展“十二五”规划》（2013年1月）、《绿色建筑评价标准》、《公共建筑节能设计标准》，《建筑能耗标准》也已将出台。

二、被动式節能设计应用现状

在常规的建筑设计过程中，被动式节能设计多是其中的一个环节，其参与状态与建筑师主观能动性并没有达到较佳状态。由于现有多数可持续建筑评价体系的建筑能耗分数分配过分突出建筑设备系统性能，特别是建造数量大、建造经费条件一般的公共建筑，在建筑的规划和设计阶段容易忽视建筑被动式节能设计的要求，如中国的绿色建筑评价标准、中国香港的 BEAM plus、日本的CASBEE、英国的BREEAM，美国的LEED、新加坡的GREEN MARK等。

被动式节能设计在我国有良好的应用前景。2009年，中国住建部科技与产业化发展中心与德国能源署合作推动被动式低能耗建筑示范项目。2014年中国被动式建筑网“被动式建筑在中国的前景”的调查结果显示，一半以上认为被动式建筑具有良好的发展前景。2016年，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年计划（2016年-2020年）规划纲要》中要求实施全民节能行动计划，其中包括推进被动式节能，表明其是建筑领域节能最适宜的发展模式。

三、办公建筑被动式节能影响因素

办公建筑被动式节能的研究离不开对影响因素的分析，地区气候、形体空间及建筑物理环境等因素环环相扣，此外还有由于建筑全寿命周期内的建造模数化、材料可循环利用，改造过程中的拆除与保留等对现有建筑资源的再利用，以及空间经济学等方面的影响。

1.地区环境层面。建筑发展过程是对地区环境的适应性反应。地区环境包括建筑所处城市和地段的自然环境、建筑环境、技术环境等，不同地区对建筑的各种需求及宜采取的被动式节能措施不同。

自然环境需综合考虑地区气候条件、地形地貌特征、水文地质以及植被等。对于建筑来说，它是一个自外而内的影响因素。挖掘长期适应气候形成的地区空间模式，提取不同地形地貌影响下的地域建筑特质，以及场所环境内原有建筑对新建建筑的影响，对小气候的形成有重要影响。考虑到社会能源消耗状况，在经济和社会发展水平相对较高的地区，一般情况下，建筑适当使用适宜技术；相对较低的地区，多数建筑可考虑传统营造技术。如在澳大利亚就有这两种倾向。

2.建筑形体环境。建筑的形体受建筑所处的场地、建筑自身空间和界面的共同影响。场地作为环境先于建筑个体而存在，对建筑的作用力奠定了每个作品的独一无二，场地环境包括基地范围内及周边的原有建筑、交通、市政设施等现有设施，以及具体地形、地貌、植被等条件。建筑空间环境主要有空间基本要素、空间构成方式、空间组合类型及以界面的视觉要素等，共同确立了空间层面上被动式节能与建筑的关系。空间组织和对界面的处理则决定了建筑的环境性能。

3.建筑物理环境性能。建筑物理环境性能可以表达为建筑被动式节能的设计目标，包括建筑室内外的风、光、热，以及声、空气质量等性能，并以人的需求和舒适程度为参考依据。

利用自然风进行热压通风和风压通风，可使得建筑具有独特的舒适风环境。尽量利用自然风进行建筑通风体感更舒适。风压通风适合小空间小进深建筑，而热压通风是一种依靠重力作用的通风系统，更适合大空间建筑使用。

舒适光环境还应考虑光均匀度、日照小时数、照度、眩光指数、光污染等。同时宜满足1）舒适的亮度比。视野周围亮度与中心亮度对比过于强烈，视力瞬时适应效果变差，产生眩光；2）控制不舒适眩光。眩光包括不舒适眩光、失能眩光，控制不舒适眩光在合理范围可避免失能眩光，其在建筑自然光环境设计比较重要；3）塑造空间立体感。光可以呈现建筑内的空间结构、人、物，并使空间生动。

热的传递方式有对流、辐射、导热三种，其中辐射是左右人温热感觉的重要因素，并且太阳直接辐射是建筑及其周围环境的直接热源，夏季太阳直射辐射和冬季外界面冷气流下降均会影响室内温热环境。建筑热环境性能受建筑蓄热能力、延迟和衰减特性的影响：1）调节室内温度。温度较高时吸收热量并储存，当室内温度较低时释放热量。2）延迟室内温度峰值出现的时间。夏季白天遮阳和夜间通风的冷量可减少白天的热量；冬季可用白天的热量降低夜晚的热负荷。

4.其他性能。建筑设计时，还应考虑建筑的声环境性能。如在居住建筑、校园建筑保证安静的生活及学习环境，注意对隔声的研究，控制建筑内部和外部空间的噪声干扰；在观演建筑中，注意对声音的反射、吸收以及混响时间的控制，保证室内具有良好的听闻条件。

建筑的低能耗涉及建筑的规划、设计、建造、使用、拆除、再利用等各个环节。对于建造数量大、建造经费条件一般的公共建筑来说，强调建筑设计阶段被动式节能技术对能耗的影响，对建筑“能耗总量控制”有着重要的作用。它可以通过建筑自身的规划、空间及构造设计等来最大限度地减少能源消耗，是的一种有效且可操作的建筑低能耗方式，其社会效益、环境效益和经济效益都是很可观的。

作者简介：吴博（1994-），男，安徽新华学院，本科生，主要从事绿色建筑节能方面的研究。

基金项目：教育部大学生创新计划项目（201512216041）。