办公楼建筑绿色节能设计

办公楼建筑绿色节能设计

钟坚

钟坚

摘要：环保节能、舒适的办公空间是现代人们对于工作场所的要求。在建筑设计时应尽量采取新工艺、新材料等，实现最高效率的利用资源。本文根据工程设计案例，对办公楼的绿色节能设计的方法进行探讨，供同行借鉴参考。

关键词：办公楼；设计方法；绿色节能

一、工程概况

某新建办公楼位于产业园内（绿色建筑），总建筑面积约8600m2。共3层，每层层高4.8m；建筑东西向长约79.5m，南北向宽约35.5m，办公楼1层主要功能为门厅、厨房、餐厅、会议、开敞办公；2层和3层主要功能为开敞办公，沿四周外墙设置了办公室。办公楼矩形平面，形状规整、造型简洁；框架结构形式，选型合理（图1）。

二、建筑节能设计方法

（一）建筑与自然环境统筹设计

建筑设计要综合考虑建筑周围的自然因素，做到与自然环境协调发展。本项目场地地势平坦，且高于城市洪水水位之上，故不需要大量的挖土填方，有利于维持原有场地的地形地貌，保护和提高土地的生态价值。基地周边市政设施完善，建设条件良好，便于建设活动迅速开展。总平面布局时，结合周边道路环境，设计办公楼的主要朝向为南偏东10°，这个角度属于某地区最佳朝向南至南偏东15°范围之内，便于利用某地区的夏季主导风向，创造良好的通风对流环境；夏季减少太阳辐射得热，冬季增加太阳辐射得热。办公楼位于基地的中心位置，南侧为集中绿地，种植草被及低矮灌木；北侧为停车场和小部分绿地；东侧种植两排高大乔木并辅以灌木层与城市主干道隔离开，减少道路噪音的影响；西南侧通过室外场地与园区道路相连。整个基地中，绿化地面、植草砖等透水地面面积与室外地面面积之比大于40%，满足节地与室外环境的优选项之一，可有效增强地面透水能力，缓解城市气温逐渐升高和气候干燥状况，降低热岛效应，调节微气候。在办公楼的1层西侧设置架空区域，作为餐厅的室外休闲茶座，以此为室内外的过渡空间，增加人与自然环境的联系，尽可能多地将自然的元素引入到人的身边，这也是生态设计的一个重要体现。

（二）围护结构绿色节能设计

在公共建筑的全年能耗中，大约50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，其中大约30%的空调采暖消耗由外围护结构传热所消耗，因此围护结构的热工性能直接影响建筑的节能效果。某属于夏热冬冷地区，既要满足夏季隔热要求，又要兼顾冬季保温。在建筑设计过程中，通过优化平面形状，减少外围护结构的表面积，控制建筑的体形系数，合理组织自然通风，满足自然采光需求，采用合适的遮阳形式等措施，提高外围护结构的保温隔热性能，创造舒适宜人的使用环境。本项目设计的办公室外形相对规整，立面凹凸变化小，体形系数为0.17。

（1）围护结构热工性能

①外墙。办公楼外墙材料采用120mm厚岩棉夹芯复合板。夹芯板外层钢板厚0.76mm，内层钢板厚0.6mm，平板外形，企口搭接。外墙传热系数K=0.45W/（m2·K），热阻R=2.22m2·K/W；外侧钢板为浅灰色，太阳辐射热吸收率低。岩棉夹芯复合板作为外墙材料，集保温隔热、防火隔音、美观装饰于一体，施工安装快捷，可有效缩短工期，减少建筑垃圾的产生。

②屋面。办公楼屋面为上人混凝土保温屋面，保温层采用250mm厚泡沫玻璃保温板，面层为太阳辐射热吸收率低的浅色材料。屋面传热系数K=0.27W/（m2·K），热阻R=3.70m2·K/W。泡沫玻璃具有质量轻、保温好、防火、防水、无污染、不燃烧，寿命几乎同建筑的使用寿命，广泛应用于民用建筑外墙和屋面保温隔热，被誉为“不须更换的永久性隔热材料”。

③外窗。办公楼所有的外窗及玻璃幕墙均采用断热铝合金框低辐射中空钢化夹胶玻璃（6透明+1.14PVB+6较低透光Low-E+12A+6透明），传热系数K=2.6W/（m2·K），玻璃遮阳系数SC=0.38，可见光透射比为0.48，气密性等级3级，水密性等级3级，抗风压等级3级。在满足围护结构热工性能的同时，也避免因某地区空气流速较大而造成的漏气现象，改善室内热舒适环境，减少建筑能耗。

（2）自然通风、采光与屋面光导办公楼各朝向的外窗及玻璃幕墙均保证主要功能房间的自然通风及采光，东侧窗墙比为0.19，南侧为0.36，西侧为0.37，北侧为0.33，满足绿色建筑窗墙比南向不应大于0.7，其他朝向不应大于0.5的要求。外窗除固定窗外均为上悬窗，可开启面积占外窗总面积的40.5%，满足绿色建筑外窗可开启面积不应小于外窗总面积30%的要求。考虑到建筑进深较大，在3楼中间位置设有天窗和光导，用来弥补建筑中部的采光不足。屋顶天窗共3处，采用断热铝合金框低辐射中空钢化夹胶玻璃（6透明+1.14PVB+6较低透光Low-E+12A+6透明），用于楼梯间、电梯厅的采光，同时还作为排烟天窗（电动开启）满足楼梯间的消防排烟要求。光导，管道式日光照明装置

TubularDaylightingDevice（TDD）是一种通过采光装置收集日光中的可见光部分，经高反射率导光管定向传输到所需区域，最后通过末端漫射装置实现室内日间照明的一种新型采光照明产品。光导产品具有先进的采光性能，高效的光线传输能力，梦幻的漫射照明，卓越的显色性能，并且节能环保、健康舒适、光线可控、使用寿命长，装置几乎无须维护。在大多数气候条件下，一套直径为530mm的日光照明产品约可以提供相当于两套3管F032T8格栅灯（每套功率为93W）的光线输出。办公楼拟采用750DS、330DS型号，管道直径均为530mm，使用梦幻漫射器6节管道，光通量分别为5022lm、6265lm（某地区），共16个导光筒安装在无直接对外采光的内走道及小会议室，增加室内日光照明效果。

（3）多维遮阳建筑遮阳的作用主要是阻挡太阳光直射建筑物表面，尤其是直射玻璃进入室内，减少围护结构的辐射热量，降低室内温度，减少空调用电负荷，也可防止眩光。针对不同朝向，采取适宜的遮阳措施是改善室内环境，降低空调能耗，提高节能效果的有效途径。

①水平遮阳板遮阳。用于办公楼南侧、东侧的单扇小窗户（窗宽1.8m，窗高2.0m），铝合金遮阳板位于窗户上部约1/3处，向外挑出1.0m，向内挑0.5m，把单扇窗分为上下两部分，并利用窗户的横档作为遮阳板的结构支撑，内外保持平衡。外遮阳板阻挡大部分直射光通过窗户进入房间，内遮阳板对穿过窗户上部的直射光进行反射，经过吊顶的再次反射，使光线柔和均匀，防止眩光（图2）。

②水平百页遮阳。用于办公楼南侧玻璃幕墙，每层设置，整个遮阳百页构架突出幕墙0.8m，内含4片铝合金遮阳板（板宽200mm），水平排列。遮阳板可根据太阳的直射角相应地旋转调节，满足不同季节、不同时段的遮阳需求。同时，这种遮阳形式，也兼顾外墙空气垂直流动的通畅性，使气流可以自由地掠过墙面，带走外墙表面的热量，降低建筑外表面的温度（图3）。

③垂直百页遮阳。某作为夏热冬冷地区，每年6～9月份，太阳对建筑物的西晒是非常严重的，并且每天的持续时间也较长。为减少西晒的影响，在办公楼西侧玻璃幕墙外设置了整面垂直百页遮阳构架，构架突出幕墙0.5m，每片铝合金百页宽200mm。遮阳百页可旋转调节，且百页板上穿孔，保证了外墙表面气流通畅流动。垂直百页不仅遮挡阳光、利于通风，而且竖向的线条也为建筑立面增加了一种韵律感（图4）。

（4）垂直绿化在办公楼南侧外墙面的1层区域，设置了153m2的钢丝网架，种植绿色爬藤植物，作为垂直绿化区域，满足绿色建筑外墙垂直绿化面积大于10m以下外墙总面积10%的要求。爬满藤状植物的外墙垂直绿化，可以阻挡阳光直射外墙面，降低外墙表面的温度，减少夏季空调能耗。另外，墙面垂直绿化也丰富了建筑的立面表现形式，于不同的季节塑造色彩差异的立面风景线。

（三）全装修一体化设计

（1）土建与装修一体化设计施工绿色建筑的装修应采用简约、功能化、轻量化装修；建筑、结构、设备与室内装修应进行一体化设计；土建与装修工程应一体化设计施工，不破坏和拆除已有的建筑构件及设施，避免重复装修。一体化设计是节省材料用量，实现绿色目标的重要手段之一。土建与装修一体化设计可以使建筑功能与室内设计更加协调与完美，避免在二次装修施工阶段对已有建筑构件打凿、穿孔和拆改，既保证了结构的安全性，又减少了噪声、能耗和建筑垃圾，还节省材料用量并降低了装修成本，实现绿色环保。在办公楼的方案设计阶段，建筑师重点构思建筑的空间形态、造型效果、功能布局；而室内设计师则注重空间感观、流线组织、家具布置。经过双方的合作，建筑的空间组织更有目的性，内部表现更具完整性，使用功能更有现实性。在此基础上深化方案设计，确定基本的材料构造、设备选型、管线走向，将概念成果向施工图设计逐渐转化。在施工图设计阶段，室内设计完善建筑空间和界面造型，确定材料和装修细部，配合结构、电气、通讯、给排水、暖通等专业，完成管线布置、孔洞预留、设备排布。除了基本的平立剖面图、设计说明、装修做法、详图外，还包括地面铺装图、吊顶布置图、设备布置图、固定家具装修图、门厅电梯厅装修图、活动隔断装修图、卫生间茶水间装修图等一系列内部装修图纸。

（2）建筑装修材料绿色可持续在办公楼的建筑选材时，注重可再循环材料的利用。建筑内部隔墙均采用轻钢龙骨石膏板墙（内填岩棉），在卫生间、管道井区域采用水泥板墙。根据墙体所在位置选择板材的层数和岩棉厚度来达到相应的隔音、防火、隔热等要求。此类型墙体质量轻、施工快、无毒无害，有效减轻楼面荷载，且属于可再循环材料。楼地面装修采用结构面层随捣随光，上铺地毯、PVC面层或刷环氧涂料，既减少了装修荷载，又节省了建筑材料。此外，在材料选择时，尽量考虑距离施工现场500km以内的本地建筑材料，以减少材料运输过程中资源消耗和环境污染。

三、结束语

在办公楼的设计实践中，为了达到绿色建筑标准，除采用上述建筑设计方法外，电气、暖通、给排水等专业领域也作了充分探索，在此不赘述。建筑设计作为绿色建筑全寿命周期中最早介入和最重要的阶段之一，它主导了后续建筑活动对环境的影响和资源的消耗。因此，如何在设计阶段将绿色可持续发展理念引入到建筑领域，并加强建设过程的指导与监督，是建筑设计师需要深思的课题。发展绿色建筑，已成为我国今后城乡建设和建筑发展的必然趋势，是贯彻执行可持续发展基本国策的重要方面。因此，呼吁更多的设计师参与到绿色建筑的设计中，推动各种建筑生态技术的应用，走可持续发展之路。

参考文献：

[1]DG/TJ08-2090-2012绿色建筑评价标准[S]

[2]JGJ/T229-2010民用建筑绿色设计规范[S]

[3]秦佑国，林波荣，朱颖心.中国绿色建筑评估体系研究[J].建筑学报，2007（3）：68-71

作者简介：

钟坚(1984年10月)，男，汉族，籍贯：广西梧州市，研究方向：建筑设计。