浅析寒冷地区绿色办公建筑设计

(河北建筑工程学院 河北 张家口 075000)

一、寒冷地区办公建筑能耗特点

寒冷地区的建筑应该满足冬季防寒、保暖，夏季防热，应该尽量减少外露，在保证通风合理的情况下加强建筑物的密闭室内环境。所以根据寒冷地区的气候特征，办公建筑常常利用空调以及机械设备来降低自然气候对使用者的影响，同时也影响了自然环境对建筑有利的一面，比如通风、照明等，因此会造成建筑能耗的不断上升。

办公建筑有其独特的空间与形式，这些往往也是能耗的主要来源：(1)办公建筑有大量的开敞空间用来自由划分办公区域，但常布置集中式的空调以及机械设备，不利于设备的维修与升级，建筑能耗也随之增多。(2)良好的办公环境对使用者来说至关重要，现在常设计大空间的布局形式，目的是使空间更加灵活、宽敞、自由。但在保证办公质量的同时会增加建筑的能耗，据统计，人工照明与空气流通所产生的能耗是办公建筑能耗的主要部分。(3)外部造型对于办公建筑也尤为重要，现阶段常采用玻璃幕墙作为建筑的围护材料，加上巨大的建筑体量与丰富的造型，在众多建筑中让人眼前一亮。与此同时，由于材料使用不当以及追求夸张的形体，建筑能耗也会随之增加。

二、寒冷地区减少办公建筑能耗的因素

美国学者诺伯特·莱希纳通过研究提出，绿色建筑是一种由简到繁、由低层次到高层次、由内到外的递进过程，其中包含三个方面：第一，从绿色建筑的基本原则出发，通过对当地气候特征和周边环境分析，根据建筑属性减少自身相应的能耗，对建筑本身进行被动式设计；第二，在此基础上，充分利用可再生新能源，比如风能、太阳能等进行被动式设计；第三，在局部采用机械设备提高建筑所需的不足。通过分析，从建筑的外部与内部多方面归纳出降低办公建筑能耗的因素，以便研究出更多的相应措施。

(一)场地因素

(1)朝向。好的建筑朝向可以在炎热的夏季有良好的通风，在寒冷的冬季有充足的日照，尽量达到建筑自身就拥有冬暖夏凉的效果，从而减少空调与机械设备带来的建筑能耗，所以合理的选择建筑朝向可有效降低建筑的能耗。

(2)自然通风。寒冷地区办公建筑的能耗主要来源于制冷与采暖，而利用良好的自然通风可以降低建筑能耗。在建筑设计中应考虑建筑的位置，采用封闭或半封闭式布局，避免西北风、降低风速，同时合理引入自然通风使建筑内部的空气流通。

(3)场地微气候。建筑在地理位置以及气候特征确定的前提下，受到场地内外由于各种原因形成的微气候。由于场地微气候会受众多条件影响，比如地形地貌、气候特征、温度湿度等，所以在建筑设计时应分析场地微气候这一因素，保证建筑不必产生多余的能耗。

(二)内部空间因素。内部空间可以反映外部形体，其中包括建筑的内部形式与组合方式、建筑的平面和剖面等，合理的内部空间是降低建筑能耗的一大因素。

(1)平面布局。寒冷地区办公建筑产生的能耗有很大一部分是和热量有关，所以在平面布局时要考虑这一因素。在办公建筑使用中，由于办公类型的不同所产生的热量也肯定不同，所以在平面布局时要将产生热量近似的房间设置在一起，或者将热量需求相似的房间布置在一起。在保证平面功能合理的情况下根据热量因素分区，最大限度的利用建筑本身产生的热量以及减少热量控制管理所产生的能耗。

(2)建筑剖面。这里的剖面主要指的是建筑的中庭和层高等竖向的空间，层高可以直接影响建筑的通风采光品质，而竖向空间可以根据温度差形成建筑内部的微气候，再通过中庭或楼梯间等进行调节。

(三)形体因素。建筑体型系数是指建筑物所包围的体积与室外大气接触的外表面积的比值，是衡量建筑热量得失的重要因素，体型系数公式是衡量建筑形体的复杂度。在相同体积情况下，体型系数越大表明建筑外表面的面积越大，建筑形体也越复杂，所以热量流失较多。寒冷地区建筑供热所产生的建筑能耗较多，而建筑的供热与建筑体型系数成正比，所以绿色建筑设计时也要重点考虑建筑的形体因素。

三、寒冷地区绿色办公建筑设计方法

设计绿色建筑需要两个方面，一方面遵循绿色建筑原则从自身出发进行建筑设计，结合可再生能源达到节能、环保的效果；另一方面通过结合相应的绿色建筑技术是建筑更加节能、环保。通过前文对寒冷地区降低办公建筑能耗因素的分析，再根据寒冷地区的气候特征，从场地设计、建筑设计两个方面提出对寒冷地区绿色办公建筑的相应措施。

(一)场地设计

1.室外环境

(1)室外风环境。处于寒冷地区的办公建筑需要对冬季防风以及夏季通风进行一定的设计措施，更好的利用风环境来减少相应的建筑能耗。冬季主要是西北风，可以通过建筑布局设计达到防风措施。建筑要避开西北风向布置，同时将建筑错落布置以达到阻挡西北风的效果，以免形成风港效应；或者在办公建筑与西北风垂直方向布置裙房以增加建筑基座，以免形成冲刷效应和边角效应，以保证场地内人行区的舒适性。

(2)室外光环境。办公建筑虽然不是居住建筑需要有日照要求，但对于寒冷地区建筑日照是必不可少的。将主要的办公空间布置在南向，设备间等辅助用房布置在北向。若办公建筑的外围护材料是玻璃幕墙，则需要保证其反射率不大于0.3，以防对周围环境产生光污染。

2.景观绿化。办公建筑一般位于城市繁华密集区域，由于较多的硬化铺装、空调制冷设备以及高反射的材料，使城市出现热岛效应。在场地内布置大量树木绿化，局部布置水池喷泉等水景，不仅可以让进出人员身心舒畅，还可以有效缓解建筑周边的微环境。

(二)建筑设计

1.围护结构设计。办公建筑的围护结构从材料以及结构方面来说都有很大差别，寒冷地区主要功能是要求冬季保暖以及夏季防热。寒冷地区办公建筑常采用围护结构200-300毫米厚的外墙加气混凝土砌块，50-100毫米厚的模塑聚苯板，屋面采用80-100毫米厚的挤塑聚苯板，外窗采用断桥铝合金窗6+12A+6Low-E中空玻璃，幕墙采用Low-E中空玻璃幕墙，外窗气密性等级达到现行国标中规定的6级，幕墙的气密性等级达到3级。

2.室内环境

(1)室内风环境。水平方向通风由风压所影响。平面布局时将门窗尽量朝向主导风的方向，同时控制出风口面积大于进风口面积的10%，控制外窗中至少有30%的面积可以开启，控制房间的进深与开间形成穿堂风；垂直方向通风由热压所影响。

(2)室内光环境。通过主动与被动措施保证采光，一般可通过侧窗、天窗、中庭等方式采光。最常用的方式是侧窗采光，这种方式适用于所有楼层，但对房间进深要求高，靠近窗户的位置采光系数较高，远离窗户的位置采光效果不好，仍需要人工照明。

五、结语

对于现阶段的建筑行业来说，绿色建筑已经成为一个趋势，新建与改造都要遵循绿色建筑原则。办公建筑作为一种重要的建筑类型，要以节能、环保为目的通过全方位的考虑进行绿色建筑设计，促进生态环境的和谐发展。