淺析寒冷地區(qū)綠色辦公建筑設計

(河北建筑工程學院 河北 張家口 075000)

一、寒冷地區(qū)辦公建筑能耗特點

寒冷地區(qū)的建筑應該滿足冬季防寒、保暖，夏季防熱，應該盡量減少外露，在保證通風合理的情況下加強建筑物的密閉室內環(huán)境。所以根據寒冷地區(qū)的氣候特征，辦公建筑常常利用空調以及機械設備來降低自然氣候對使用者的影響，同時也影響了自然環(huán)境對建筑有利的一面，比如通風、照明等，因此會造成建筑能耗的不斷上升。

辦公建筑有其獨特的空間與形式，這些往往也是能耗的主要來源：(1)辦公建筑有大量的開敞空間用來自由劃分辦公區(qū)域，但常布置集中式的空調以及機械設備，不利于設備的維修與升級，建筑能耗也隨之增多。(2)良好的辦公環(huán)境對使用者來說至關重要，現在常設計大空間的布局形式，目的是使空間更加靈活、寬敞、自由。但在保證辦公質量的同時會增加建筑的能耗，據統計，人工照明與空氣流通所產生的能耗是辦公建筑能耗的主要部分。(3)外部造型對于辦公建筑也尤為重要，現階段常采用玻璃幕墻作為建筑的圍護材料，加上巨大的建筑體量與豐富的造型，在眾多建筑中讓人眼前一亮。與此同時，由于材料使用不當以及追求夸張的形體，建筑能耗也會隨之增加。

二、寒冷地區(qū)減少辦公建筑能耗的因素

美國學者諾伯特·萊希納通過研究提出，綠色建筑是一種由簡到繁、由低層次到高層次、由內到外的遞進過程，其中包含三個方面：第一，從綠色建筑的基本原則出發(fā)，通過對當地氣候特征和周邊環(huán)境分析，根據建筑屬性減少自身相應的能耗，對建筑本身進行被動式設計；第二，在此基礎上，充分利用可再生新能源，比如風能、太陽能等進行被動式設計；第三，在局部采用機械設備提高建筑所需的不足。通過分析，從建筑的外部與內部多方面歸納出降低辦公建筑能耗的因素，以便研究出更多的相應措施。

(一)場地因素

(1)朝向。好的建筑朝向可以在炎熱的夏季有良好的通風，在寒冷的冬季有充足的日照，盡量達到建筑自身就擁有冬暖夏涼的效果，從而減少空調與機械設備帶來的建筑能耗，所以合理的選擇建筑朝向可有效降低建筑的能耗。

(2)自然通風。寒冷地區(qū)辦公建筑的能耗主要來源于制冷與采暖，而利用良好的自然通風可以降低建筑能耗。在建筑設計中應考慮建筑的位置，采用封閉或半封閉式布局，避免西北風、降低風速，同時合理引入自然通風使建筑內部的空氣流通。

(3)場地微氣候。建筑在地理位置以及氣候特征確定的前提下，受到場地內外由于各種原因形成的微氣候。由于場地微氣候會受眾多條件影響，比如地形地貌、氣候特征、溫度濕度等，所以在建筑設計時應分析場地微氣候這一因素，保證建筑不必產生多余的能耗。

(二)內部空間因素。內部空間可以反映外部形體，其中包括建筑的內部形式與組合方式、建筑的平面和剖面等，合理的內部空間是降低建筑能耗的一大因素。

(1)平面布局。寒冷地區(qū)辦公建筑產生的能耗有很大一部分是和熱量有關，所以在平面布局時要考慮這一因素。在辦公建筑使用中，由于辦公類型的不同所產生的熱量也肯定不同，所以在平面布局時要將產生熱量近似的房間設置在一起，或者將熱量需求相似的房間布置在一起。在保證平面功能合理的情況下根據熱量因素分區(qū)，最大限度的利用建筑本身產生的熱量以及減少熱量控制管理所產生的能耗。

(2)建筑剖面。這里的剖面主要指的是建筑的中庭和層高等豎向的空間，層高可以直接影響建筑的通風采光品質，而豎向空間可以根據溫度差形成建筑內部的微氣候，再通過中庭或樓梯間等進行調節(jié)。

(三)形體因素。建筑體型系數是指建筑物所包圍的體積與室外大氣接觸的外表面積的比值，是衡量建筑熱量得失的重要因素，體型系數公式是衡量建筑形體的復雜度。在相同體積情況下，體型系數越大表明建筑外表面的面積越大，建筑形體也越復雜，所以熱量流失較多。寒冷地區(qū)建筑供熱所產生的建筑能耗較多，而建筑的供熱與建筑體型系數成正比，所以綠色建筑設計時也要重點考慮建筑的形體因素。

三、寒冷地區(qū)綠色辦公建筑設計方法

設計綠色建筑需要兩個方面，一方面遵循綠色建筑原則從自身出發(fā)進行建筑設計，結合可再生能源達到節(jié)能、環(huán)保的效果；另一方面通過結合相應的綠色建筑技術是建筑更加節(jié)能、環(huán)保。通過前文對寒冷地區(qū)降低辦公建筑能耗因素的分析，再根據寒冷地區(qū)的氣候特征，從場地設計、建筑設計兩個方面提出對寒冷地區(qū)綠色辦公建筑的相應措施。

(一)場地設計

1.室外環(huán)境

(1)室外風環(huán)境。處于寒冷地區(qū)的辦公建筑需要對冬季防風以及夏季通風進行一定的設計措施，更好的利用風環(huán)境來減少相應的建筑能耗。冬季主要是西北風，可以通過建筑布局設計達到防風措施。建筑要避開西北風向布置，同時將建筑錯落布置以達到阻擋西北風的效果，以免形成風港效應；或者在辦公建筑與西北風垂直方向布置裙房以增加建筑基座，以免形成沖刷效應和邊角效應，以保證場地內人行區(qū)的舒適性。

(2)室外光環(huán)境。辦公建筑雖然不是居住建筑需要有日照要求，但對于寒冷地區(qū)建筑日照是必不可少的。將主要的辦公空間布置在南向，設備間等輔助用房布置在北向。若辦公建筑的外圍護材料是玻璃幕墻，則需要保證其反射率不大于0.3，以防對周圍環(huán)境產生光污染。

2.景觀綠化。辦公建筑一般位于城市繁華密集區(qū)域，由于較多的硬化鋪裝、空調制冷設備以及高反射的材料，使城市出現熱島效應。在場地內布置大量樹木綠化，局部布置水池噴泉等水景，不僅可以讓進出人員身心舒暢，還可以有效緩解建筑周邊的微環(huán)境。

(二)建筑設計

1.圍護結構設計。辦公建筑的圍護結構從材料以及結構方面來說都有很大差別，寒冷地區(qū)主要功能是要求冬季保暖以及夏季防熱。寒冷地區(qū)辦公建筑常采用圍護結構200-300毫米厚的外墻加氣混凝土砌塊，50-100毫米厚的模塑聚苯板，屋面采用80-100毫米厚的擠塑聚苯板，外窗采用斷橋鋁合金窗6+12A+6Low-E中空玻璃，幕墻采用Low-E中空玻璃幕墻，外窗氣密性等級達到現行國標中規(guī)定的6級，幕墻的氣密性等級達到3級。

2.室內環(huán)境

(1)室內風環(huán)境。水平方向通風由風壓所影響。平面布局時將門窗盡量朝向主導風的方向，同時控制出風口面積大于進風口面積的10%，控制外窗中至少有30%的面積可以開啟，控制房間的進深與開間形成穿堂風；垂直方向通風由熱壓所影響。

(2)室內光環(huán)境。通過主動與被動措施保證采光，一般可通過側窗、天窗、中庭等方式采光。最常用的方式是側窗采光，這種方式適用于所有樓層，但對房間進深要求高，靠近窗戶的位置采光系數較高，遠離窗戶的位置采光效果不好，仍需要人工照明。

五、結語

對于現階段的建筑行業(yè)來說，綠色建筑已經成為一個趨勢，新建與改造都要遵循綠色建筑原則。辦公建筑作為一種重要的建筑類型，要以節(jié)能、環(huán)保為目的通過全方位的考慮進行綠色建筑設計，促進生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。