夏熱冬冷地區綠色辦公建筑節能研究淺析

摘要：從建筑設計角度進行環境整合和空間調節，分析達到建筑環境性能的舒適度需求的被動式節能設計。通過文獻研讀，系統地分析了夏熱冬冷地區綠色辦公建筑被動式節能的影響因素，并從地區環境、建筑形體環境和建筑物理環境三個層面進行探討。

關鍵詞：夏熱冬冷；辦公建筑；建筑節能；被動式

近些年來國內對建筑物節能環保的關注逐漸提高，一系列的建筑節能環保的法規相繼出臺。建筑節能環保也從設計到建成審查逐步走向正規。但我國目前進行的節能環保建筑設計絕大多數是針對居住建筑的，關于居住建筑的節能環保措施己有很多，而對于其他建筑來說，由于其類型、功能、形象的特殊要求，節能環保的要求還未被真正的引起重視。

一、低能耗公共建筑發展趨勢

全球公共建筑能耗現狀。根據國際能源署（IEA）的統計數據，2011年全球公共建筑能耗總量為69677億kWhe；我國雖然單位面積及人均公共建筑能耗強度低于部分國家，如美國、日本、加拿大、韓國等，但是能耗總量較大。中國建筑能耗模型（CBEM）結果顯示2011年我國其能耗約為8423億kWhe。

我國公共建筑總面積和能耗正處在經濟快速增長帶來的高能耗階段。從1996年的27.6億m2增長到了2011年的79.7億m2，總能耗從1996年的約2000億kWhe增長到了2011年的約6000億kWhe。隨著人們對能源和環境問題認識的不斷加深，我國的建筑節能工作也逐步向“能耗總量控制”的路線發展，并鼓勵建筑向節能方向發展。我國先后出臺了《節能減排“十二五”規劃》（2012年8月）、《能源發展“十二五”規劃》（2013年1月）、《綠色建筑評價標準》、《公共建筑節能設計標準》，《建筑能耗標準》也已將出臺。

二、被動式節能設計應用現狀

在常規的建筑設計過程中，被動式節能設計多是其中的一個環節，其參與狀態與建筑師主觀能動性并沒有達到較佳狀態。由于現有多數可持續建筑評價體系的建筑能耗分數分配過分突出建筑設備系統性能，特別是建造數量大、建造經費條件一般的公共建筑，在建筑的規劃和設計階段容易忽視建筑被動式節能設計的要求，如中國的綠色建筑評價標準、中國香港的 BEAM plus、日本的CASBEE、英國的BREEAM，美國的LEED、新加坡的GREEN MARK等。

被動式節能設計在我國有良好的應用前景。2009年，中國住建部科技與產業化發展中心與德國能源署合作推動被動式低能耗建筑示范項目。2014年中國被動式建筑網“被動式建筑在中國的前景”的調查結果顯示，一半以上認為被動式建筑具有良好的發展前景。2016年，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年計劃（2016年-2020年）規劃綱要》中要求實施全民節能行動計劃，其中包括推進被動式節能，表明其是建筑領域節能最適宜的發展模式。

三、辦公建筑被動式節能影響因素

辦公建筑被動式節能的研究離不開對影響因素的分析，地區氣候、形體空間及建筑物理環境等因素環環相扣，此外還有由于建筑全壽命周期內的建造模數化、材料可循環利用，改造過程中的拆除與保留等對現有建筑資源的再利用，以及空間經濟學等方面的影響。

1.地區環境層面。建筑發展過程是對地區環境的適應性反應。地區環境包括建筑所處城市和地段的自然環境、建筑環境、技術環境等，不同地區對建筑的各種需求及宜采取的被動式節能措施不同。

自然環境需綜合考慮地區氣候條件、地形地貌特征、水文地質以及植被等。對于建筑來說，它是一個自外而內的影響因素。挖掘長期適應氣候形成的地區空間模式，提取不同地形地貌影響下的地域建筑特質，以及場所環境內原有建筑對新建建筑的影響，對小氣候的形成有重要影響。考慮到社會能源消耗狀況，在經濟和社會發展水平相對較高的地區，一般情況下，建筑適當使用適宜技術；相對較低的地區，多數建筑可考慮傳統營造技術。如在澳大利亞就有這兩種傾向。

2.建筑形體環境。建筑的形體受建筑所處的場地、建筑自身空間和界面的共同影響。場地作為環境先于建筑個體而存在，對建筑的作用力奠定了每個作品的獨一無二，場地環境包括基地范圍內及周邊的原有建筑、交通、市政設施等現有設施，以及具體地形、地貌、植被等條件。建筑空間環境主要有空間基本要素、空間構成方式、空間組合類型及以界面的視覺要素等，共同確立了空間層面上被動式節能與建筑的關系。空間組織和對界面的處理則決定了建筑的環境性能。

3.建筑物理環境性能。建筑物理環境性能可以表達為建筑被動式節能的設計目標，包括建筑室內外的風、光、熱，以及聲、空氣質量等性能，并以人的需求和舒適程度為參考依據。

利用自然風進行熱壓通風和風壓通風，可使得建筑具有獨特的舒適風環境。盡量利用自然風進行建筑通風體感更舒適。風壓通風適合小空間小進深建筑，而熱壓通風是一種依靠重力作用的通風系統，更適合大空間建筑使用。

舒適光環境還應考慮光均勻度、日照小時數、照度、眩光指數、光污染等。同時宜滿足1）舒適的亮度比。視野周圍亮度與中心亮度對比過于強烈，視力瞬時適應效果變差，產生眩光；2）控制不舒適眩光。眩光包括不舒適眩光、失能眩光，控制不舒適眩光在合理范圍可避免失能眩光，其在建筑自然光環境設計比較重要；3）塑造空間立體感。光可以呈現建筑內的空間結構、人、物，并使空間生動。

熱的傳遞方式有對流、輻射、導熱三種，其中輻射是左右人溫熱感覺的重要因素，并且太陽直接輻射是建筑及其周圍環境的直接熱源，夏季太陽直射輻射和冬季外界面冷氣流下降均會影響室內溫熱環境。建筑熱環境性能受建筑蓄熱能力、延遲和衰減特性的影響：1）調節室內溫度。溫度較高時吸收熱量并儲存，當室內溫度較低時釋放熱量。2）延遲室內溫度峰值出現的時間。夏季白天遮陽和夜間通風的冷量可減少白天的熱量；冬季可用白天的熱量降低夜晚的熱負荷。

4.其他性能。建筑設計時，還應考慮建筑的聲環境性能。如在居住建筑、校園建筑保證安靜的生活及學習環境，注意對隔聲的研究，控制建筑內部和外部空間的噪聲干擾；在觀演建筑中，注意對聲音的反射、吸收以及混響時間的控制，保證室內具有良好的聽聞條件。

建筑的低能耗涉及建筑的規劃、設計、建造、使用、拆除、再利用等各個環節。對于建造數量大、建造經費條件一般的公共建筑來說，強調建筑設計階段被動式節能技術對能耗的影響，對建筑“能耗總量控制”有著重要的作用。它可以通過建筑自身的規劃、空間及構造設計等來最大限度地減少能源消耗，是的一種有效且可操作的建筑低能耗方式，其社會效益、環境效益和經濟效益都是很可觀的。

作者簡介：吳博（1994-），男，安徽新華學院，本科生，主要從事綠色建筑節能方面的研究。

基金項目：教育部大學生創新計劃項目（201512216041）。