办公建筑的生态节能设计.doc

办公建筑的生态节能设计曹宏天津市天友建筑设计股份有限公司 天津市 300384摘要：现代办公楼的设计已朝着顺应功能多元化、大空间的灵活划分，合理安排交通流线，结合有关生态环境和审美等方面的要求，使建筑技术同艺术、材料完美结合，来进行新的空间组合设计。本文探讨了办公建筑的生态节能设计。关键词：办公；建筑；生态；节能；设计中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：随着经济和社会的发展，为了使办公建筑能适应新的功能和室内环境的需求，已不断地应用新的技术手段达到较为人性化的办公空间组合，现代办公楼的设计已朝着顺应功能多元化、大空间的灵活划分，合理安排交通流线，结合有关生态环境和审美等方面的要求，使建筑技术同艺术、材料完美结合，来进行新的空间组合设计。一、办公建筑生态节能的总体规划1、基地的选址。基地的选择需考虑其方位、风速、风向、地表结构、植被、土壤、水体等因素的综合影响。当然, 在城市中扮演重要角色的办公建筑在基地选择时, 要服从整个城市规划的宏观控制。这就有可能使建筑基地周围环境不太理想。但是, 为了减少建筑在建造和使用过程中的资源消耗, 我们仍需计算资源利用的程度和对现有自然系统干扰的程度。好的规划设计应尽量减小对现有自然系统的干扰。并且, 在基地选择时, 应尽量利用现有的公共设施管网。在与市政设施联系时, 应尽量减少与电力、给排水、燃气管线等市政设施的连接长度。2、充分利用太阳能。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源, 它为我们提供光和热量。人类生存、身心健康、营养、工作效率均与太阳有着密切的联系。据有关研究显示, 在办公建筑中, 利用太阳光进行自然采光, 人的工作效率比利用人工照明时要高很多。另外, 在寒冷和严寒地区, 人们需要获得更多的太阳能。入射到玻璃上的太阳辐射, 直接供给室内一部分热量; 入射到墙或屋顶上的太阳辐射, 使围护结构温度升高, 减少了房间的热损失。同时, 围护结构在白天储存的太阳辐射热, 到夜间可以减缓温度的下降。对于太阳能资源较为丰富的地区, 还可以采用主动式利用太阳能的方式, 以减少对常规能源的利用。因此, 太阳辐射对建筑节能有着十分重要的意义。在进行建筑总体规划设计时, 应使建筑充分利用太阳能。如建筑基地的选择应在向阳的地段上; 选择合理的建筑间距, 使设计的办公建筑不被其他建筑物遮挡; 争取好的朝向,使建筑物能充分利用太阳辐射热。当然, 选定建筑物朝向时, 应综合考虑主导风向对建筑物冬季热损耗和夏季自然通风的影响。二、办公建筑的围护结构节能1、提高外围护墙体的保温隔热性能办公建筑的外墙分为承重墙和非承重墙, 在具体工程中, 无论选用哪种外墙, 根据建筑节能的标准要求,墙体必须要做保温和隔热,一般可采用以下几种方式:(1)选用导热系数小、强度高的建筑材料, 如各种新型的保温砖块、混凝土小型空心砌块、加气混凝土等作为围护结构的墙体材料;(2)优化建筑表皮的构造设计,即采用强度高的承重材料和导热系数小的轻质保温材料进行复合。在办公建筑设计中, 我们常选用后一种保温方法。目前这种复合保温墙体是节能建筑中应用普遍、技术成熟的围护结构做法, 其构造主要分为外保温、内保温和夹心保温3种。其中外保温做法效果较好,是目前较常见的一种保温构造做法。外保温构造不仅冬季保温性能好,还能防止冷(热)桥的产生,而且夏季隔热性能优良,目前国内常用的外保温材料有聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板、挤塑板和硬质聚氨酯板等。2、采用屋面绿化, 创造舒适环境办公建筑一般平屋顶的形式较多, 屋面常铺设保温板进行保温处理。目前用得较多的是倒置式的保温屋面,效果较好,但保温材料最好选用防水性能好的挤塑型泡沫塑料板或者采用现场发泡的聚氨酯保温屋面做法,以及其他的保温材料做法。除此以外,在现代办公建筑中做植被屋面已被越来越多地采用,因为屋面绿化不仅可以使屋顶具有更好的保温隔热性能,改善室内热环境,而且也为办公楼的工作人员在顶层提供了一个室外休闲的绿色花园, 同时建筑立体绿化对美化城市也可起到了一定的作用。3、 采用高性能的节能窗和新型幕墙在办公建筑围护结构中, 窗的朝向和面积对空调降温采暖能耗的影响很大。办公建筑的窗墙比较大,热损失是个较为突出的问题。为了获得良好的景观视野和满足充足的采光需求,增强立面视觉效果,常常采用大面积开窗和成片的使用玻璃幕墙。这样就使透明的围护结构占据了整个外墙面的很大一部分,而这些透明的窗户也经常是建筑的冷( 热)桥所在。测试表明:在办公建筑中,外窗和幕墙占房间总耗热的30左右。近年来国外广泛应用的节能玻璃, 除中空玻璃外,还使用LOW-E膜玻璃,这种玻璃对可见光保持较高的透过率,而对红外长波段透过率却很小, 几乎为零。此外,由于镀上LOW-E膜的玻璃表面具有很低的长波辐射率,可以大大增加玻璃表面辐射换热的热阻,从而具有良好的保温性能。在我国,随着节能工作的深入开展, 这种节能型玻璃已逐渐被人们所认识,现在各种高性能的节能玻璃窗层出不穷,如采用双层中空LOW-E玻璃窗、多层LOW-E玻璃窗等。三、合理的遮阳系统为了改善现代化办公建筑的室内热环境,采用遮阳技术无疑是一项重要的技术手段,它不但可以防止眩光,还可以在夏季阻挡直射光透过玻璃进入室内,防止阳光过分照射造成围护结构温度过高;在冬季又能允许阳光进入室内,提升温度, 减少空调的能量消耗。内遮阳与外遮阳是两种比较常见的遮阳方式,但是在隔热性能上两种遮阳方式存在着很大的差异。在采用相同遮阳百叶的情况下,对于外遮阳来说,由于遮阳百叶在窗户外侧, 主要的太阳辐射热被挡在了室外;而内遮阳由于遮阳百叶在窗户内侧,大部分的太阳辐射热已经进入室内,尽管有一部分经遮阳百叶反射到室外,但还有很大一部分透过遮阳系统进入室内。由此可见,在隔热性能方面,外遮阳具有非常明显的优势。四、自然通风设计在建筑的室外环境设计中，可以通过合理的朝向布局、建筑迎风面与城市街道的关系处理、绿化与水体的合理布置等方法进行自然通风的引导，避免由于建筑本身形态和不合理布局而导致的局部热空气聚集的“热岛效应”，坚持引风入城、导风过城、“留风”的室外风环境设计原则。在建筑室内环境设计中，自然通风的效果主要取决于门窗的开口方向与大小、开间和进深的长度等因素。建筑平面的进深应不超过楼层净高的5倍，一般以小于14m 为佳，以便形成穿堂风，单侧通风的建筑进深最好不超过净高的2.5 倍。对平开间和进深较大的办公建筑平面，比较常用的方法是设置中庭，利用热压通风的“烟囱效应”来实现良好的通风效果，同时解决相应的自然采光问题。建议建筑底层作架空处理，通过在进风口处设置水系（如水幕、喷泉）、绿化以及空中花园的方式调节建筑的风环境。五、自然采光设计自然采光是办公建筑节能设计的一个主要途径，对人的生理和心理健康有较大的益处。影响建筑自然采光的因素主要包括开窗的朝向、面积、倾斜角度以及平面的进深和层高、窗户外遮阳装置的设置等。传统的自然采光方式主要有侧窗采光、天窗采光和中庭采光几种：侧窗采光是最常见的一种采光方式，其光线具有明确的方向性，通过它可以看到室外的风景，拓展了室内使用者的视野；天窗采光的方式在办公建筑中多通过平天窗实现；中庭则可以成为一种自然光的收集器和分配器，使自然光在中庭内部得到二次或多次漫反射，为进深较大的办公空间提供自然采光的可能。随着现代办公建筑功能及空间需求的多样化，采光需求也发生相应变化。得益于先进的现代技术和手段，当代办公建筑可以利用导光管、光导纤维、采光隔板和导光棱镜窗等实现自然照明。导光管是由采光的集光器、用于传输光的管体部分、用于控制光线在室内分布的出光部分组成，适合于自然光充足的地区，但由于其采光方式并不稳定，往往需要人工光源作为补充。光导纤维的优势在于一个聚光器可以引出多个光纤，光纤截面尺寸小、可灵活弯折，而且传光效率较高。采光隔板是在侧窗上部安装一个或一组反射装置，使直射光经过一次或多次折射进入室内，以提高房间内部的照度。导光棱镜窗是利用棱镜的折射作用改变入射光的方向，使太阳光照射到房间的深处，有效减少窗户附近的眩光，提高室内照明的均匀度总之，作为大量消耗能源与资源的建筑业，抓紧发展绿色的生态节能建筑，是社会发展的紧迫要求。而办公建筑设计提倡采用生态节能技术更是一个重要的举措。在新的形势下，建设高舒适、低能耗的生态节能办公