办公建筑的生态节能改造

摘要：根据办公建筑的空间类型和能耗特点，以重庆北城艺术大厦为例,分析其在生态节能上存的问题，并以提出实现生态节能办公建筑的几个设计要点。

关键词：办公建筑；生态；节能设计

中图分类号：TE08 文献标识码：A

前言

近年来，建筑节能问题在我国不断受到重视，这不仅是因为整个世界能源问题的日益突出，而且因为在我国经济高速发展的过程中，必须要处理好能源与环境之间的关系，这是坚持以人为本、全面、协调、可持续发展的科学发展观，建设节约型社会的重要方面。办公建筑是公共建筑中的一种较普遍的建筑类型，它的需求量大，由于其本身功能的复杂性和设计的多样性，使其空调能耗非常高，远大于住宅，因为办公建筑对能源和环境的影响较大。由此可见，办公建筑推行节能的力度和深度在很大程度上将直接影响着我国建筑节能整体目标的实现，我们也看到，对办公建筑节能问题目前所进行的一系列探索性的研究更是具有战略性的意义。

重庆北城艺术大厦位于江北观音桥商圈的西南端，东临观音桥步行街西临世纪金源广场，北接江北新世纪百货，南临现状商圈循环道，是一幢建于上世纪九十年代的办公建筑，建筑有28层高，现就几个方面分析其在生态节能上的一些不足，并对其改造提出一些粗浅的认识：

1办公建筑的空间组合设计及其能耗特点

在单体建筑设计中，由于不同的功能要求，形成多种的空间组合，因此空间类型设计不但是整个建筑设计的第一步，而且也是建筑节能设计的关键所在。

北城艺术大厦是办公建筑中间核心筒式的空间组合类型，以中间核心筒作为管线集中设置的空间和交通枢纽，围绕核心设置尺度较大的集中办公空间，或在大空间中利用轻质隔断进行自由分割，建筑物内一般有多种功能的组合。此类办公楼体形系数相对较小，建筑物内设备复杂，多采用集中系统进行通风、制冷或采暖。

2围护结构节能方面的改善

北城艺术大厦的能耗中，大约20％～50%是由护结构传热所消耗的，显而易见，围护结构的设计及材料的选用可以大大的改善现有的能耗散失的现状。

建筑的围护结构由屋面、墙体（包括石材、金属等非透明的幕墙)和门窗(包括玻璃幕墙)构成，改善时考虑通风和日光的需求，并提供适合于重庆气候的热湿保护。

2.1提高护墙体的保温隔热性能

办公建筑的外墙分为承重墙和非承重墙，在具体工程中，无论选用哪种外墙，根据建筑节能的标准要求，墙体必须要做保温和隔热，一般可采用以下几种方式：①选用导热系数小、强度高的建筑材料，如各种新型的保温砖块、混凝土小型空心砌块、加气混凝土等作为围护结构的墙体材料；②优化建筑表皮的构造设计，即采用强度高的承重材料和导热系数小的轻质保温材料进行复合。

2.2采用屋面绿化，创造舒适环境

北城艺术大厦为平屋顶的形式，屋面未铺设保温板进行保温处理。可以改用倒置式的保温屋面，效果较好。另可以在北城艺术大厦做植被屋面，可以使屋顶具有更好的保温隔热性能，改善室内热环境，而且也提供了室外休闲场所。

2.3采用高性能的节能窗和新型幕墙

北城艺术大厦的开窗面为整个墙体外立面的50%，窗为铝合金普通玻璃窗，大都为东西朝向，对降温采暖能耗的影响很大。办公建筑的窗墙比例大，热损失是个较为突出的问题。为了获得良好的景观视野和满足充足的采光需求，增强立面视觉效果，透明的围护结构占据了整个外墙面的很大一部分，而这些透明的铝合金窗户也是整幢大楼的冷(热)桥所在。除此以外，提高大面积窗户保温隔热性能的另一个重要环节就是提高窗框的保温隔热性能。铝合金窗的特点是隔热、保温性能好，并优于一般的塑钢窗框。但在北城艺术大厦办公楼建筑上，仍然要注意密封和防晒的问题。

玻璃是热交换、热传导最活跃的部位。由于玻璃的保温性能远比不上保温外墙体，其冬季热损失将是外墙体的几倍。在北城艺术大厦普通单层玻璃窗所损失的热量可占整个围护结构采暖能耗的30％左右，而在夏季，普通单层玻璃幕墙得热过多造成室内过热也是增加空调能耗的主要因素。虽然通过改善玻璃性能可以缓解冬季的热损失，但仍不能解决夏季得热过多的矛盾。因此可以通过采用双层通风幕墙或在幕墙外安装遮阳设施来解决北城艺术大厦的保温隔热处理，并且还有利与隔音减躁，使办公环境更加静谧舒适。双层通风幕墙由内、外两道幕墙组成，内外幕墙之间形成一个相对封闭的通风换气层，它不仅能有效的阻挡强烈日照，并保证室内采光，还可在两层幕墙中间形成空气通风层，将热空气排出中间夹层，从而大大减少夏季空调系统能量消耗。

另外，根据空气层通风组织形式的不同，可分为 “封闭式内通风幕墙”和“开敞式外通风幕墙”两种。封闭式内通风幕墙从室内的下部吸入空气，在热通道内上升至上部排风口，从吊顶内的风管排出，这一循环在室内进行，外幕墙采用全封闭构造。开敞式外通风幕墙外层是单层玻璃与非断热型材组成的玻璃幕墙，内层是由中空玻璃与断热型材组成的幕墙，内外幕墙形成的通风换气层的两端装有进风和排风装置，通道内也可设置百叶等遮阳装置。从两个系统比较来看，“开敞式”幕墙系统不仅具有“封闭式”幕墙系统在遮阳、隔声等方面的优点，而且在节能舒适性方面更为突出，并且使高层建筑上段的自然通风成为可能。

 3合理的遮阳系统

为了改善北城艺术大厦现代化办公的室内热环境，采用遮阳技术无疑是一项重要的技术手段，它不但可以防止眩光，还可以在夏季阻挡直射光透过玻璃进入室内，防止阳光过分照射造成围护结构温度过高；在冬季又能允许阳光进入室内，提升温度，减少空调的能量消耗。

内遮阳与外遮阳是两种比较常见的遮阳方式，但是在隔热性能上两种遮阳方式存在着很大的差异。在重庆采用外遮阳的改造方式是比较合理的，由于遮阳百叶在窗户外侧，主要的太阳辐射热被挡在了室外，在重庆炎热的夏季有利于隔热。

4充分利用自然采光与自然通风

北城艺术大厦是中间核心筒式空间组织形式，它内部的空间进深和各层面积较大，空间流线复杂，即使是在阳关充足的白天，都必须它都必须依赖上依靠人工照明。建筑内部空气对流非常糟糕，在很大程度上依靠机械通风。这种工作环境看似带来了恒定的气温、充足的照明，实际是在损害人们的身体健康。在生态节能理念越来越受到重视的今天，如何最大限度地利用自然采光与自然通风也逐渐受到人们的关注与重视。

通过改造，利用自然采光和自然通风也是决定能否真正实现舒适的室内环境，减少能量消耗的关键之一。

这种情况下我们可以利用辅助反射系统，精心设计的玻璃“呼吸外壁”能充分利用自然采光、导入自然通风，并且能最大限度地降低环境的不利影响。为了充分利用自然采光，将办公部分的每层吊顶均设计成折线状或在室内吊顶临窗处加装采光板，折光板，都可以反射阳光至室内天花，形成均匀的室内漫反射光效果，增加室内照度，并减少人工照明的能耗。

通风方面，因为现状条件限制，一方面，可以在北城艺术大厦中心筒处改造结构，加设通风井，在顶部设置可开启的玻璃窗，就可以利用热压进行自然通风，改善建筑的通风条件。一方面可以在办公环境的内部分隔上流出适应风压走向的走廊，加强自然通风。

5结论

如上所述，对于办公建筑中的生态节能设计，可以在设计初期采用合理的空间组合，并通过增强护结构的保温隔热性能、绿化屋面、改善窗户及玻璃幕墙的热工性能、选择有效的遮阳系统、充分利用自然采光与自然通风等方式来实现办公生态化。当然，我们也可以通过主动式节能方法，如采用高能效的设备系统，采用节能灯具、电器，也可以运用一些如低温辐射楼板、地源热泵等新技术，来提高整个建筑物的节能率。以上所叙述的4方面的要点，是设计生态办公建筑的关键问题和降低建筑能耗的有效技术手段。