郑州市某绿色建筑二星级办公楼案例分析

李 丹

(中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司,河南 郑州 450000)

1 绿色建筑概述

随着中国能源问题的严峻恶化，绿色建筑的研究及推广逐渐成为一种趋势，即使每个国家对其定义均不相同，但都在致力于研究大自然与人类的和谐共处。我国住房和城乡建设部门制定了相应规范GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准，其中就对绿色建筑(green building)做了明确定义：在建筑的生命周期内，最大限度的节约资源(能源、土地、水和材料)，保护环境，减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑[1]。

我国相关部门颁布了一系列管理文件，对绿色建筑评价工作做出更加规范和合理的规定，对绿色建筑评价标识的组织管理、申报程序、监督检查等进行了规定，以此来宣扬绿色发展理念、提高建筑品质、保护生态环境。

2 项目概况

2.1 工程基本信息

郑州市某办公楼项目为新建公共建筑(见图1)，共分两栋楼(1号楼、2号楼)，其中已申报绿色建筑二星级的为1号楼。1号楼项目建筑面积7.80万m2，其中地上建筑面积5.43万m2，地下建筑面积2.38万m2，建筑层数地上14层，地下2层，建筑高度59.9 m。建筑密度为37.95%(整体)，容积率为3.52(整体)，绿地率为30%(整体)。

2.2 绿色技术的使用

本项目达到了绿色建筑二星级的设计水平，采用了被动设计、海绵城市、屋顶绿化喷灌系统、节能电梯、CO检测系统、暖通高效机组、减震地垫等先进的设备及材料，并在设计前期就融入了效费比概念，通过合理的分配及优化设计，取得较好的经济及社会效益。鉴于文章篇幅有限，本文仅从建筑专业角度分析该绿色办公楼节能技术应用。

3 绿色建筑节能技术

3.1 总平面优化设计

建筑总平的布置与设计，采用内部房间主要南北向布置。冬季日照时，可以较好的避开冬季主导风向。夏季自然通风时，其自然通风的利用房间数占全部房间的比例不小于30%。根据基地的地形条件、气候条件，办公楼整体采用围合布局方式。建筑选择南北朝向作为建筑主朝向，东西为辅；规划时注意避开冬季主导风向，通过设置植物防风带(错落层屋顶也有植物防风带)措施来阻挡冬季冷风，并且所有窗户为断桥铝合金中空玻璃。与其他建筑物有着适当的间距，提高夏季和过渡季的自然通风与冬季的采光效果。

3.2 室外物理环境模拟分析

3.2.1 风环境

在建筑总平面基础上对场地布局进行自然通风模拟分析，根据分析结果优化场地设计，以满足总平面布局获得良好的夏季自然通风和冬季日照，同时使人员使用较频繁区域避开冬季主导风向。

冬季工况下，建筑周边1.5 m高处风速基本在0.1 m/s～4.55 m/s之间，平均风速约为4.1 m/s，风速小于5 m/s，不会对人员活动造成影响。相比于来流方向地表风速3.2 m/s，办公楼周边最大风速4.55 m/s，经计算，室外场地1.5 m高范围内风速放大系数约为1.42，小于2，符合室外场地出行舒适度的要求。同时，由于冬季工况下风速较大，办公楼迎风面与背风面风压差大于5 Pa。

夏季工况下，场地风场流线较为明显，无气流死区，无明显漩涡区。建筑迎风面风压在2.5 Pa～5.5 Pa之间，背风面及侧面风压在-1.7 Pa左右，利于室内自然通风(见图2，图3)。

项目满足绿建对室外风场舒适度要求。根据项目室外风环境模拟结果，无论冬季还是夏季，在建筑的南侧入口位置均会形成“风口效应”，当出现大风天气时，应采取措施避免风口位置可能出现的危险状况，如加固此处的广告牌等易活动标志设施。

3.2.2 声环境

项目周边区域内室外声环境状况良好，根据相关单位通过批复的《环评报告》，同时结合项目现场室外噪声实测数据，得出结论：每个监测点昼间环境噪声均低于53.6 dB(A)，夜间环境噪声均低于44.4 dB(A)，周边昼夜间噪声均满足GB 3096—2008声环境质量标准中的2类标准。基于环评报告室外噪声、办公室外围护结构的隔声量分析，综合室外交通噪声和其他室内噪声源计算得出办公室室内背景噪声值为31.65 dB。采用计算机模拟，得出室内声环境受到室外噪声的影响程度及部位，根据模拟结果更科学地优化方案，进行围护结构降噪设计，调整室内布局，制定各房间隔声技术措施。

项目外墙填充墙采用200厚加气混凝土砌块，并进行70厚岩棉板做保温处理，外墙的空气声隔声量约为45.4 dB。外窗采用断桥铝窗框(Low-E中空SuperSE-Ⅲ)(6 mm+12 A+6 mm)，玻璃的隔声量为32.7 dB。

3.2.3 光环境

本项目周边无居住建筑、学校、医院等有日照要求的建筑，因此满足绿建要求。

建筑幕墙玻璃可见光反射比不大于0.20。室外照明仅设置路灯照明，无景观照明灯具。建筑外立面及室外景观照明设计没有对周围环境产生光污染。

窗结构的内表面或窗周围的内墙面，采用浅色饰面，比如墙面刷白色涂料。通过软件分析，对248个主要功能房间进行眩光计算分析，所有房间均满足相应标准限值要求，达到合理地控制眩光的目的。

3.2.4 场地室外透水地面及绿化

本项目通过合理设置集中绿地、屋顶绿化、行道树种植等多种绿化措施，绿地率达到30.03%，且项目绿地不设置围栏等隔离措施，向社会公众开放；建筑场地具有调蓄功能的下凹式绿地面积2 677.12 m2，占绿地面积比例为35.34%；采取了透水铺装，透水铺装面积4 338.65 m2，占总铺装地面面积比例达到51.49%，透水铺装可有效调节场地微气候，避免场地产生干燥的气候状况和过高的室外温度，避免场地内热岛效应的产生。结合郑州地区气候特征，栽植多种类型植被，总体上形成大乔木-小乔木-灌木-地被-草坪，五位一体的、生态的、多重样的绿化体系。外围种植区域选择常绿树和阔叶树相结合，以达到滞尘、降噪的目的；屋顶花园以及天井内部以生态为种植原则，微地形加多层绿化形成调节局部小气候的绿色区域。

3.2.5 地下空间利用

本项目用地面积25 967.16 m2，地下建筑面积为23 757.40 m2。项目开发可利用地下空间，用来作为机动车库、设备用房等功能用房，达到地下空间充分利用的目的。为了有效解决地下空间的采光问题，本项目在地下室与半地下室的大空间部分，采用光导管技术导入自然光，并结合下沉庭院获得一定的自然采光。其他办公部分结合庭院可以获得充分的自然采光。

3.3 建筑外围护结构及太阳能光电一体化设计

项目立面设计中尽量简化建筑体型和立面元素，做到造型简约。

本项目各围护结构的传热系数满足标准要求，建筑外围护结构能大大提高建筑节能率，并综合考虑设计外遮阳、空调等节能技术手段共同达到节能率的目标。项目外墙填充墙体采用200厚加气混凝土砌块，外窗采用断桥铝窗框(Low-E中空SuperSE-Ⅲ)(6 mm+12 A+6 mm)。大面积的屋面绿化可以充分提高绿化面积，对降低热岛效应也能产生明显效果，兼顾绿建节能及品质环境的要求。

由于场地周边开阔没有大建筑遮挡，屋顶部分可以布置部分太阳能 PV 发电板与太阳能热水设备，甚至局部空中花园中的设施也可以与太阳能设备结合，从而整体上减缓项目的能耗。

3.4 自然采光设计

合理设计窗墙面积比，满足相关节能设计标准的要求，优化建筑通风、日照和采光条件，窗户采用有色材质，达到夏季遮阳效果。

项目采用底层架空的设计方法，使首层形成了一个连贯的空间，架空有利于建筑通风的同时，对人流的交通组织也有利。办公楼以常规塔楼带裙房的形式布置将高层塔楼压缩，在满足面积不变的情况下，使其铺满裙房部分挖出中庭部分，使其形成围合的内向空间，同时满足采光要求；高层与裙房的关系，使办公部分形成高低分区，同时争取到更多的南向采光；将3个外边进行退台，丰富空间层次，同时营造出休憩、交流的场所。

3.5 室内物理环境优化设计

根据项目信息建立equest能耗模型，简单分析了目前建筑的外形、朝向及围护结构能够对建筑整体能耗产生的节能影响。经计算墙柱墙角内表面最低温度为15.20 ℃，热桥梁内表面最低温度为16.00 ℃，墙角内表面最低温度为15.10 ℃，屋顶内表面最低温度为17.10 ℃，玻璃内表面最低温度为12.10 ℃，能够满足相关规范要求。本项目各围护结构的传热系数满足标准要求，经计算在房间自然通风情况下，外围护结构内表面最高温度均不大于夏季室外计算温度最高值，能够满足相关规范要求。

项目在过渡季工况下，项目主要功能房间在外窗及内门全部打开的情况下，换气次数普遍大于2次/h，满足自然通风标准的要求。满足自然通风房间面积占主要功能房间面积的比例达到了91.25%。

本项目各主要功能空间采光效果主要受侧窗采光形式限制，各主要功能空间因侧窗大小及位置不同而导致采光效果各有差异。但总体来讲，靠近窗口位置的采光系数最大，随着进深的增大，采光系数减小，各主要功能空间采光效果良好。

办公室隔墙为：200厚加气混凝土砌块，隔墙的隔声量为47.26 dB。办公室楼板采用100厚钢筋混凝土，外加面层。楼板的隔声量约为50.92 dB。本项目中办公室楼板采用减振垫层，办公室楼板撞击声声压级为59 dB。本项目围护结构构件隔声量满足GBJ 118民用建筑隔声设计规范低限标准限值要求。

4 经济效益及社会效益分析

通过对绿色建筑增量成本及增量效益的分析,引入效费比的概念,作为评价绿色建筑社会经济效益的重要指导目标,通过各概念和公式的引入及解释,以本项目为例,项目增量成本现值为419.79万元，增量效益现值为471.33万元(未加入社会效益)，应用价值公式模型得出效费比V=471.33/419.79>1,项目在节能方面增加的成本产生较好的经济效益[2]。

5 结语

从我国绿色建筑发展的整体趋势中，尤其从近些年对于绿色建筑审查及评审中可以看出，对绿色建筑的认可更多的是针对方案本身的合理性，合理的方案带来的充足日照、通风等因素本身就是对于能源的节约及保护，近些年更有不依靠建筑设备，靠建筑自身空间及材料设计达到能源的供给平衡，绿色建筑的发展关乎人类的发展大计，设计师更应立足本身，结合新技术，将保护环境作为自身使命，将绿色建筑的意识深深融入自身的血液及灵魂之中。