绿色办公建筑的生态节能

【摘 要】近些年来建筑与生态节能技术相结合的思想和方法正不断出现,很多设计师纷纷开始探索设计可持续发展的生态节能建筑.

【关 键 词】生态节能；办公空间；技术措施

当今世界,随着经济社会的发展以及人口的膨胀,城市化进程在不断加快.同时这也带来了环境污染和能源的浪费,大量温室气体的排放导致全球在不停地变暖,夏季高温现象频繁出现,而传统办公楼所呈现的问题也越来越显著.

近些年来建筑与生态节能技术相结合的思想和方法正不断出现,很多设计师纷纷开始探索设计可持续发展的生态节能建筑.在这方面,欧洲一些建筑师已经走在了前列,比如诺曼福斯特、理查德罗杰斯、赫尔佐格等等,他们陆续创作了许多具有代表性的生态节能建筑,如法兰克福商业银行、ZED工程办公大楼、劳埃德商船协会的办公楼、汉诺威26号展厅等,这些作品对我们国内设计师有着很好的启迪作用,值得我们学习和借鉴.生态节能建筑不仅能起到节能环保的作用而且也代表了未来建筑的发展趋势.

1.形体设计

目前很多建成的生态建筑往往只是在方案设计完成后再添加各种技术措施,当建筑投入使用时又常常达不到预定的节能标准,这反映了方案设计和技术结合不同步的现象.因此,设计师在设计之初就应当考虑如何才能把建筑形式与各项技术有机结合.

我们在建筑形体的设计中采用了斜面体、建筑形体挖洞和退台三种构成要素.斜面体由于顶部是斜切面的形式,因而在顶部放置光伏板就可以充分收集太阳能.在建筑形体上挖洞可以引导建筑自然通风,提高室内空间环境质量.同时在建筑形体上挖洞遮挡了许多直射阳光,可以形成建筑自遮阳,是一种被动式遮阳的良好措施.另外这种手法还可以结合景观水体和绿化一起考虑,在炎热的夏季当室外自然风吹入室内之前就可以经历一段降温过程.退台和屋顶绿化相结合不但能将自然植物引入建筑,而且有效缓解了水平向的风荷载,实现了生态调节和生态补偿.

建筑形体通透轻盈、简洁大方,它给工作人员带来了轻松愉快的心情和美的享受,形体设计策略实现了建筑节能与建筑形体的完美结合.

2.通风遮阳策略

传统办公空间常常存在种种空气不流通的情况,这使得室内空气质量往往比较污浊,人们通常采用开启空调的方式来加速空气循环.这样做虽然空气质量有所好转,但是造成了大量能量的消耗,同时还向室外排出了大量温室气体污染环境.因此,如何从生态节能的角度来解决办公空间的通风问题是当前我们值得研究的课题.

2.1拔风中庭

传统中庭一般只作为交通空间和采光空间使用,功能较为单一.将中庭与拔风装置、可调节光伏板做结合.拔风装置采用了文丘里管,文丘里管是建筑师文丘里研究出的一种拔风烟囱,可利用压差原理有效的拔风.它顶盖的顶部轮廓长度小于底部轮廓长度,当室内的风速达到一定速度时,由于它们的长度不同就导致了这两部位气压的不同.这时,底部气压小于顶部与室外的平均气压,这样就可以把管里的热空气吸出,从而起到有效的拔风作用.同时,由于顶盖采用透光材料,因此它既可以阻挡雨水,又能起到自然采光作用.可调节光伏板能够沿一个固定的轴自由转动,当它转至一定角度时顶棚则部分打开,因而也起到了一定的通风作用.

2.2可调节光伏百叶

在建筑中可采用“双层表皮”的理念,即由外层百叶和内层玻璃组成的双层表皮.外层百叶是可以自动调节的,它不仅能起到遮阳的作用而且还能起到通风的作用.在炎热的夏季,百叶可旋转至与内层玻璃窗呈90度的位置,这样可以最大限度保持室内外的良好通风.在寒冷的冬季,百叶可旋转至与内层玻璃窗平行的位置,这样在内外表皮之间就形成了一道空气缓冲层,室外自然风在吹入室内之前要先经过这一层,使自然风在其中形成热环流,在一定程度上提高了自然风的温度.

3.立体绿化

将绿色植被引入现公空间已越来越多地被设计师采用,这样可使办公人员与绿色近距离接触,同时也增加了人们驻足交流的机会,营造了一种生态优美的高品质办公环境.

3.1屋顶绿化

种植屋面常采用各种耐寒常绿的草坪花卉,它可以提高建筑的绿化覆盖率,减少雨水的流失,抑制风沙的袭击.在夏季它可以通过绿色植物的吸收和反射作用降低热量,同时植物自身水分的蒸发也可以释放一定的热量,从而降低了吹入室内自然风的温度以及能量的消耗,起到了良好的生态效应.

3.2西墙竖向绿化

在办公楼的西墙面采用了立体绿化遮阳技术,首先在墙面上安装钢框架,然后在地面种植藤蔓类植物,使它们缠绕于固定在墙体的构件上.夏季它们可以吸收大量的太阳辐射,降低墙体的温度,同时还可以有效的防止西晒,改善了室内的小气候.山墙绿化为室内办公人员创造了良好的视觉环境,使他们掩映在片片绿意之下.

4.相关技术措施

4.1太阳能光伏光热一体化

为提高太阳能的利用率同时得到可资利用的热水和电力,我们将贮能式光伏系统与平板型太阳能热水器结合起来,把光伏电池组件层压在热水器的扁盒式铝合金集热板上,构成一套光优光热一体化系统,并通过实验结果表明,在晴朗或多云的天气条件下该系统比单独的光伏或热水系统效率有显著提高.

在建筑的顶层采用太阳能光伏电池、光电板技术.它能够把太阳光转化为人们可利用的电能.同时在中庭的顶层每隔一块玻璃设置一块太阳能光伏板,它们可以灵活地自由转动,通过调整不同的旋转角度,可最大限度利用太阳能收集热量.

4.2光伏地热一体化

该技术用于建筑采暖期供暖和其他季节,通过太阳能与地热能综合利用、热泵连接式对流体进行加热从而达到分房间供热.它的主要组成部分为太阳能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组,其他辅助设备与常规的热水系统相同,包括太阳能循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及U型换热器等,它们共同构成了建筑一体化太阳能地热能空调系统.

4.3雨水收集及污水处理系统

该系统可将雨水留住或渗入地下,改善水环境和生态环境.同时它有效的增加了水资源,因此是一项节约用水的好措施.另外,该系统将室内污水管中的废水经过埋设在池塘底部的介质过滤后,可直接排入河流,有效的减弱了污水对河流的污染,起到了生态环保的作用.

4.4人工湿地与景观水体

采用潜流式人工湿地技术,它可以有效去除景观水体中的有机物、氮和磷,同时减轻了出水氨臭的现象.因此,水池中的水可以长期进行循环处理并始终保持良好的水质.景观水体的引入,在夏季也能起到一定的降温作用.它美化了自然景观,为室内办公人员带来了舒适的视觉感受.

4.5太阳能诱虫灯

太阳能诱虫灯,它是一种用光诱捕昆虫的装置.该诱虫灯由支架、带捕集漏斗的捕集箱、黑光灯、光电池板、蓄电池及包括光控及供电电路、过放保护电路、逆变及灯光电路组成的控制电路构成.这种灯能保证在害虫频繁的黑夜工作,它具有节约能源、安装容易、便于管理的优点,可以有效防治蚊虫对办公人员地叮咬.

5.结语

在我国,绿色办公建筑的生态节能设计目前还是一个新的研究课题.这种设计方法不仅能创造出舒适健康的办公空间,而且有利于提高员工的工作效率,节约建筑设备的投资运行成本.通过太阳能光伏光热一体化技术可满足办公楼的发电和热水的需求,同时浅层地热能的使用可满足冬季采暖问题,从而大大降低了能耗,节约了国家宝贵的资源和能源.将绿色植物引入办公空间,并充分利用自然采光和自然通风,可大大减弱建筑对环境的负面影响并起到了良好的生态效应.因此,我们当代建筑师应当深入研究这一课题,不断推动绿色生态建筑向前发展.