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商业办公建筑的绿色节能设计探讨

2015-10-21艾鹏

建筑工程技术与设计 2015年17期
关键词:绿色建筑设计

艾鹏

摘 要:随着经济的发展以及城市化进程的加速,商业建筑得到大力开发,绿色建筑的理念也贯穿建筑设计的全过程。本文主要從商业建筑设计入手进行探讨。

关键词:商业办公建筑;绿色建筑;设计

绿色设计是解决建筑可持续发展问题的有效途径,目前我国各个地区、各个城市都在大力开发商业项目,以此保证公共设施和基础设施的供给,提高人们生活质量,但在追求经济高速发展的同时,环境问题也需要引起我们的关注。商业建筑的绿色设计无论从规划、建筑设计还是节能设计,都比较难以把控,因此要从方案设计乃至策划前期着手控制,从场地的基本情况、地形地貌、地质水文、气候环境、生态平衡及土地价值等方面,分析设计的可行性及经济性进行全面研究分析整合,在建筑单体设计上通过一定的节能设计方法,使商业建筑设计达到建筑发展的可持续性要求,保证商业建筑绿色性发展的实现。

本文从以下几个方面探讨商业办公建筑的绿色节能设计:

一、 地下空间开发利用及室外环境设计

从绿色建筑理念出发设计的商业办公建筑,提高利用效率是比较容易在设计中实现的。由于城市土地的稀缺,目前不仅是使用实际需要考虑,还是为满足绿标规定,地下空间的开发利用都是规划设计首先考虑的设计重点。高层建筑在规划设计方案阶段就应充分考虑停车、设备、后勤、餐厅等辅助功能,并最大可能安置在地下空间,甚至建议中心城市重要建筑的地下室应首选考虑设计为多层地下空间来提高土地利用率。

商业办公建筑的规划设计初期,除了要考虑到满足自身以及对周围环境的日照、消防影响,同时应充分考虑并通过专业软件模拟计算来分析建筑自身以及场地的风环境影响;规划布局也应充分考虑与城市道路、停车场的距离、位置关系,使其受到噪声影响的程度最小,满足国标《声环境质量标准》的有关规定。

绿色办公建筑室外环境的设计应着眼于两点:(1)通过合理设计提高绿化总量,除了根据用地的实际可能保证绿地率外,同时,应有意识的利用屋面、退台及设置垂直绿地增加立体绿化的比例,改善局部环境质量。(2)环境设计应尽可能减少对原有地形地貌的破坏,利用场地中原有的自然水体,并合理组织屋面雨水汇集及降水的地表径流,设计为区内人工水体,减少排入市政管道的水量。

二、 围护结构设计

商业办公建筑的围护结构设计直接关系着建筑的保温性、隔热性以及空调能耗等节能指标,因此应重点关注。外围护结构设计的重点是外窗(保温性、气密性)的设计,首先应明确一个概念,即窗墙比。窗墙比是建筑节能控制中最主要的指标,因为其不仅是《绿色建筑评价标准》中节能一项的一个重要指标,同时也是《公共建筑节能设计规范》中确定建筑外围护结构传热系数的依据。窗墙比是指不同朝向外墙面上的窗及幕墙的透明部分总面积与所在朝向建筑外墙的总面积(包括窗及幕墙的透明部分)之比值。确定窗墙面积比,应综合考虑地区的不同朝向、外墙日照情况(日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小),季风影响、室外温度、室内采光设计标准以及开窗面积与建筑能耗所占比率等因素。从降低能耗出发,限制建筑窗墙面积比是一个很好的方法。在一般情况下,应尽量避免在东、西朝向大面积开窗。以标准层面积2000m2的典型长方形超高层建筑为例进行分析,当窗墙比从70%变化至50%左右时,分析建筑全年能耗降低约2%,空调冷热负荷降低4%。

三、 采光设计

自然光绿色环保有益于人体健康,充分利用天然光是实现办公建筑照明节能的最好方法。我国大部分地区处于温带,自然光充沛,白天大部分时间都有自然光可以利用,这为建筑采光创造了非常有利。(1)对室内围合面积的影响。当前,办公建筑常见的侧窗形态主要有水平带形窗、竖向条形窗和玻璃幕墙3种。从采光角度看,由于建筑的梁、柱会对幕墙采光产生遮挡,加之规范要求0.8m以下不计入有效采光面积,基于此,幕墙实际的采光作用与水平带形窗类似,因而,对竖向条形窗和水平带形窗进行比较。以8.4m宽、3.6m高的建筑立面为例。水平带形窗最大窗高可以做到2m,最大窗宽可以做到7.6m,采光面积为15.2m2,,按办公室1/5的窗地比要求,房间的最大面积可做到76m2;对于竖向条形窗,从美学角度看,8.4m跨距之间设计5个窗口比较合适,假定条形窗之间的短支墙宽度为500mm,扣除4堵短支墙所占空间后,5个采光窗的总宽为5.5m,总采光面积为11m2,按办公室1/5的窗地比要求,房间的最大面积可做到55m2。由此可知,在跨距、层高相同的条件下,同时满足办公室1/5的窗地比要求,采用竖向条形窗时,房间最大围合面积约为水平带形窗房间面积的80%。(2)采光质量。采用水平带形窗的房间,沿外墙位置照度分布均匀,近窗处工作面的采光量大于条形窗,有利于沿外墙灵活布置办公家具;而采用竖向条形窗的房间,由于条形窗之间的短支墙对光线产生遮挡,房间沿外墙位置照度均匀度较差,不利于在近窗处连续布置办公家具。可见,从采光质量看,水平带形窗由于竖向条形窗。

四、 自然通风设计

在商业办公建筑设计中,通风设计是其整体设计的重要组成部分,从绿色建筑理念出发,建议除超高层以外的商业办公建筑应采用自然通风的形式。自然通风是建筑界面普遍采用的一项改善室内热环境、节约空调耗能的技术,采用自然通风方式的根本目的是取代空调制冷系统。(1)当室外气温湿度较低时,自然通风可降低室内温度,带走潮湿气体,达到人体舒适的要求,即使室外气温湿度超过舒适区,需要消耗能源进行降温处理,也可通过自然通风输送处理后的新风,有利于减少能耗、降低污染。(2)室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风,同时空调也使人的抵抗力不断下降,引发空调病。而自然通风具有排出室内污浊空气、满足人和大自然交往的心里需求等作用。生态商业办公建筑的自然通风设计是通过界面的形体及细部构造产生风压差,形成气流的运动,以带动和促进室内通风,其设计手法通常表现为合理引导气流方向、运用烟囱效应和风洞效应等。例如:对于开放部分楼层的走道空间,在建筑的东西立面上形成开口,将风引入走道内部,利用天井的烟囱效应,提高建筑内部的通风潜力。

五、 建筑形成及材料选择

传统办公建筑设计通常多重视建筑形体变化,较少考虑与建筑体量朝向有关的节能需要,以及建筑表皮的环境功能。传统的大型办公写字楼建筑一般采用大进深,一方面自然光和阳光的渗入造成极大的难度,需要大量人工照明补充;另一方面,自然通风排气不畅,在过渡季节也必须使用机械通风系统,显然能耗较大。商业办公建筑由于平面布局相对比较自由,设计应考虑选择既能保证减少外部风环境对高层建筑的影响,也能避免自身采光通风法人不利情况的建筑体量和平面形式。

六、 结束语

目前,商业建筑的绿色设计理念已经被人们重视,但具体的实施和完成度与设计还相差甚远,这个存在既有技术水平和资金投入限制,也有与商业价值实现存在冲突的可能性。如何设计并建造更多符合绿色标准的商业建筑,并给人们带来更加舒适、绿色的生活购物体验,这对于建筑设计室是一个关键的课题。

参考文献

[1]李灵.浅谈绿色建筑节能设计——以重庆市建科院办公科研大楼方案设计为例[J].福建建筑.2012(11)

[2]王乾坤.公共建筑围护结构对建筑能耗的影响分析[J].武汉理工大学学报.2011(03)

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