生態辦公建筑的地域化設計策略

虞力

（廣州珠江外資建筑設計院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

辦公建筑是現代都市建設的重要組成部分，它們既普遍存在于城市的各個角落，又以其獨特的造型和較高的科技含量，代表著城市的發展進程，同時也作為“信息的集散、加工與再創造的場所[1]”扮演著社會經濟生活中越來越不可缺的角色。然而，大部分辦公環境卻建立在一種鋪張的能源消費方式之上：石市森林與玻璃幕墻停止了與自然生態系統的對話而產生了熱島效應和光污染，是現代都市中不可忽視的環境問題；人們也習慣于室內“四季如春”的舒適感——這種由中央空調營造的環境往往也加劇了氣候異常，造成惡性循環。面對全球范圍綠色思潮的巨大沖擊，我們應該遵守以人為本的原則處理辦公場所環境問題，重新審視建筑物與生態系統的關系，追求辦公建筑與生態環境的有機結合。

1 傳統辦公建筑面臨的挑戰

1.1 高耗能現狀

統計調查發現，2020 年全國能源消費總量的45.5%來自于建筑和建造能耗[2]，其中最大的能源負擔來自于辦公建筑，機關辦公建筑和大型公共建筑的空調系統耗電量占到整個建筑能耗的50%以上，照明次之，大約占20%[3]，因此辦公建筑的節能問題在生態化研究中將受到越來越大的壓力。

1.2 以視覺美學性能為導向

現代都市的辦公建筑常常聚集于城市CBD，通過其高大的體量或者突出的造型，成為當地地標。這類辦公建筑設計往往更關注外立面材料的色彩、質感或強度，較少考慮使用者的空間體驗感；較少采用對環境友好的材料；較少考慮建筑建造的節能需要以及建筑表皮的環境功能；忽略了它們對自然環境的影響力以及責任。

1.3 依賴人工打造，室內環境品質較低

傳統的大型辦公建筑注重經濟性，室內空間進深大，辦公位置布置密集，缺乏公共空間的打造，忽略人與人、人與自然之間的交往。同時，在室內物理環境的打造上過于依賴空調系統及人工照明，一方面缺失自然通風，易于因不完善的機械通排風系統污染室內空氣；另一方面嚴重加大了對自然光和陽光的吸納難度，加上細菌粉塵的傳播和室內外溫差將導致大樓綜合癥。

2 綠色辦公建筑的設計觀

2.1 重視周圍環境

辦公建筑設計應注重建筑周圍特定地理環境和氣候條件小時應，追求人工系統和自然系統共生，構成合作共存、互惠互利的關系。

建筑的生態特性體現在對地理環境的保持和尊重上，即保持生物多樣性、人文、水資源、土壤、大氣及景觀不被破壞，令辦公建筑與周邊環境共融。然而現代辦公建筑往往體量較大，難以靈活地融入周圍的生態環境中，而且人工環境已成為組成大城市的主要元素，因此需要有其他方面的考慮：如高層辦公樓產生的陰影在對周圍地段的影響，玻璃材質對光環境的影響，如何保留、引用或呼應自然元素等。

保護自然環境，或者說在城市中“打造”自然環境，要貫徹節能開源、循環利用等觀點，盡量通過常規建筑手法代替高科技手段，減少對自然環境的污染及負荷[4]。

2.2 運用自然體系

現代辦公建筑往往過于依賴空調機械和電氣設備，長期處于這種恒溫恒濕的環境中，人們很容易產生“病態建筑綜合癥”。建筑本身作為生態系統的有機組成部分，其造型、空間、功能、材料等各組成部分必須與內部相互協調，并于外與自然生態系統協調，才能保證整個系統平衡。在辦公建筑設計中運用自然體系，也就是最大限度地把人造環境與自然環境結合，在建筑在引入陽光、空氣、水體、綠化等自然元素，創造一個靈動變幻又健康舒適的環境。

因此，在現代辦公建筑中應注重自然條件、物理原理與人工技術手段的結合。自然通風可運用空氣動力學原理等多種途徑實現。例如，城市發展中心在哥倫比亞的總部大樓設置了連通所有樓層的太陽能煙囪，當室內的空氣因為使用者和設備升溫，通過煙囪上升到頂部，新鮮的空氣便會從預制的外墻系統進入室內，形成自然風。在自然采光方面，需關注避免直射眩光和過量的輻射熱，可采取的方法更多。諾曼·福斯特設計的法國尼姆由卡里藝術中心最大限度地利用了天窗、鋁合金百葉天蓬以及白色外墻，將熱量化解到最低，法國尼姆由卡里藝術中心外景如圖1 所示。同時，內庭院的樓板和樓梯采用透明鋼化玻璃，讓光線能夠傳播到建筑的最下層，充分發揮了當地的氣候優勢。

圖1 法國尼姆由卡里藝術中心外景

2.3 建立自我調節機制

生態系統強調物質的再生利用與能量的循環轉換，建筑作為其中的組成部分，也應建立自我調節機制以保持活動消耗的動態平衡。楊經文先生曾提出：“生態設計必須進一步考慮建筑自然的材料和內含能量的釋放程度、建筑生命周期中能量和材料在流動中的相互作用、建筑產生的排放物對環境的影響及如何被加以改變和再循環利用。”具體體現為能源轉換、材料回收、雨水收集和廢棄物再生處理等。

2.4 兼顧生態節能和資金成本

發展生態設計、資源再生的手法很多，奈何在現在社會的進步步伐十分緩慢，大部分設想難以落實，其中一個原因便是，做綠色建筑，尤其是通過技術手段達到其節能的目的，需要的資金成本太大，因此，如何通過建筑設計手段達到生態節能的目的，是建筑師需要思考的問題。

2.5 采用靈活可變的布局和功能

綠色辦公建筑需要應對氣候的變化和使用者的需求，是具有應變能力的活性體系。

設計師在設計初期便應考慮到靈活的空間分布策略，除了根據使用者不同的功能需求外，還可根據不同季節中室內環境對溫度、自然光和景觀的不同需求進行功能房間布置。

從技術層面來說，綠色建筑的構件、設備甚至外圍護結構都應可以自主適應環境或者認為地進行按需調節。如可以讓自然風通行，也可以阻擋寒風；可以自然采光，又可以隔熱等等。此外，可充分利用夜晚時間釋放建筑自身的能量，夏季降低次日白天的熱量，冬季阻擋熱量流失以保存至次日。

2.6 辯證看待矛盾因素

針對不同季節、不同氣候采取的節能措施組合在一起時，難以避免有矛盾產生，如冬季取暖應盡量減少體型凹凸，但卻對夏季的通風造成影響。因此，如何權衡矛盾因素在建筑立面上的作用在節能設計中尤為重要。這就需要設計者了解當地氣候條件，多方面比較分析，選擇主要技術手段。

3 綠色辦公建筑設計策略

3.1 空間組合

由于辦公建筑內部功能復雜，同一建筑內的不同的空間自然光、溫度濕度、開放度和景觀視野的要求都是不同的。因此，可在室內外空間交接處設置開敞空間如休息平臺，減輕人們對溫度變化的體感差別，優化能源消耗之余，又能豐富空間層次。進行生態設計的思維不應再局限于傳統的功能分區和動靜分區，還應關注各分區之間的關系，根據使用者具體的需求建立環境緩沖分區[5]。

例如，德國法蘭克福商業銀行便很好地運用了物理原理，利用開敞空間優化了辦公環境。設計者在不同方向、不同的樓層設置了空中花園，成為“煙囪”的進、出風口通向三角形中庭（圖2），產生煙囪效應形成自然通風，同時這個貫通樓棟的中庭也最大限度地接納了陽光[6]。

圖2 法蘭克福商業銀行中庭

3.2 結構體系

建筑結構形態對大自然的模仿與學習，不僅可以展示人類技術的高速發展，同時是承載了大量信息的藝術創作，最好的結構形式，無疑是借助高新技術來適應環境、接近自然的設計。

例如，101 大樓設計遵循“天人合一”的理念，其造型設計應用了竹子“節節相生、空為大川”的特性，層層相疊，內部挑空，不僅可以化解摩天樓底下日常的風勢，以保障行人的安全，還可以承受2005 年回歸周期的大地震與17 級60m/s 以上的風速。

3.3 表皮

生態設計觀把建筑物作為生態系統的一員，如同植物、人或者其他生物一樣，建筑表皮也是建筑物與外部環境互相作用的界面。建筑表皮對外表達建筑美學與，對內是保護和改變物理環境的附屬構件。建筑表皮作為內外空間的中介，通過室內外物質、能量、信息等交流可以產生積極或消極的影響，因此它們的生態作用不應小于其美學性能。

設計師除了關注視覺效果外，還應研究綠色建筑表皮，如原生態材料外墻、能利用煙囪效應與溫室效應達到通風與保溫效果的可呼吸幕墻系統、可調節的遮陽構建、可蓄水的外墻系統等。

4 生態辦公建筑設計的本土化實踐

4.1 嶺南建筑與綠色建筑的關系

嶺南地區夏熱冬暖，炎熱多雨，從總體規劃到單體建筑的內部空間組織都注重通風導風和遮陽隔熱。傳統嶺南建筑經過漫長的推敲，針對地域氣候特點，形成富有自我特色的氣候適應性設計手法：強調自然通風、遮陽隔熱、互相串聯并與庭院結合的開敞空間[7]。

典型的嶺南建筑空間有架空層、冷巷、天井、敞廳等，此類空間均與庭院結合，起到調節微氣候的作用。嶺南特色的綠色建筑生于本土，因地制宜自主適應地域氣候，通過降低能源消耗，實現與自然的共生，鼓勵被動式節能[7]，通過建筑空間取代機械設備，實現遮陽、隔熱、通風等需求。

4.2 嶺南辦公建筑的氣候適應性技術

嶺南建筑注重開敞空間即室內外過渡空間的打造，并關注它們之間的連通和組合，通過與園林的結合與自然產生聯系。然而由于氣候的變幻以及現代建筑的多樣性和復雜性，嶺南辦公建筑的設計需結合新的綠色建筑理念，演變出新的空間來應對氣候變化。例如，廣州市氣象監測預警中心利用冷巷降溫加大風速（冷巷空間如圖3 所示），設置天井運用熱壓通風原理，令架空層和中庭的天窗分別扮演進風口和出風口的角色，構建被動通風系統。

圖3 冷巷空間

在氣象中心內，巧妙設置了擋墻這一山地建筑設計中的典型元素，呼應地域文化，靈活改變片墻與建筑的關系，如分離、延伸、圍合等，打造出聯系室內外，即結合建筑與自然的院落，窄長的院落形成冷巷空間，兼顧垂直交通和通風采光帶等功能。擋土墻構建空間如圖4 所示。

圖4 擋土墻構建空間

各個灰空間的結合，為辦公空間提供了來自大自然的光與風，使建筑主動與生態環境產生關系，營造出人與人、人與自然的交往空間。

5 結語

辦公建筑作為現代都市的發展標尺、現代技術的展示載體，其發展必須以特定的地域氣候條件為基準，關注建筑設計的生態性問題。本文分析了各地綠色辦公建筑的設計手法，歸納總結出生態設計理念和策略，并結合引用本土嶺南建筑的氣候適應性技術，強調通過常規建筑手法達到的被動式節能效果，為從事綠色辦公建筑設計的同仁提供工作思路。