浅析现代办公楼建筑的绿色设计
关键词：现代办公楼,绿色节能,设计理念
1.前言
现代的建筑节能中需考虑建筑全寿命周期中的降低能耗，这与建筑使用者息息相关。建筑绿色设计除了提高建筑设备的能效外，还需在建筑功能布局、空间环境等各个方面的设计上考虑人们的需求，减少人们对高耗能设备的依赖，引导使用者的绿色节能行为。
2.工程概况
湖南省教育考试院招生考试基地位于长沙市岳麓区桔洲办事处天马村赵洲港，东与潇湘大道相接，西临天马路及天马山风景区，南临科教新村，北临农民安置小区。包括综合业务楼、考务中心、命题中心三栋单体建筑。综合业务楼地上建筑5层，地下一层。建筑总高度为20m。考务中心、命题中心，地下一层连为一体，考务中心地上建筑4层，建筑总高度为16.20m，命题中心地上6层，建筑总高度为22.80m。总建筑面积为30701.7㎡，地上建筑面积为22487㎡，地下建筑面积8155㎡。
长沙市地处亚热带季风区，气候温暖湿润，四季分明，年平均气温17.2℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-11.3℃;年平均降水量1290-1590mm，年平均相对湿度81%，年最小相对湿度10%，年平均风速1.5-2.5m/s，年最大平均风速24m/s，年最大积雪深度20cm，年最大冻土深度5cm，夏季主导风向为东南风，冬季为西北风。
3 办公楼的绿色设计思路
3.1 绿色技术的应用
首先设置半地下室生态车库，地下室的地坪比西向小区内部道路低0.9米，能提供充足的自然采光和通风，极大地改善了地下室黑暗、闭塞的空间感受。
其次内部的景观条件是设计的出发点，设计以中庭为核心组织空间，中庭两侧布置的办公用房，将视觉景观引入内部，极大的改善了景观品质，且调整优化建筑布局有效引导自然通风，达到良好的自然通风效果，从而达到降低空调能耗，提高人体舒适度。
通常，办公楼会选址在较繁华的地带，在其施工及使用过程中会对周围产生较大的环境污染。所以，在设计过程中应重点考虑和避免建筑布局或体形对周嗣环境的不利影响，特别需要避免对周同环境的光污染和对周围居住建筑的日照遮挡。同时，在施工过程中还应考虑防噪、防光、防污等问题，采取有效的控制扬尘、噪声、眩光等措施。
任何建筑设计都需要分析建筑所在地的气象及地理位置特点，包括干球温度、相对湿度、风速分布、太阳辐射情况、周边环境质量、交通状况等。这些都是设计的基础数据，也是进行绿色建筑设计的必备内容之一，应该根据不同的项目制定不同的绿色设计方案。该项目从节地、室外环境到运营管理等6个方面入手进行设计，所采用的绿色技术及产品见表1。
3.2 经济性分析
应用绿色技术后，建筑围护结构的保温系统性能增加，照明系统的节能技术、智能化控制技术的应用等都进一步减少了建筑能耗，也提高了工作人员的工作效率及舒适度。
采用冰蓄冷系统，造价增加1495—760=735元/m ，回收周期为735/112=6.56年;采用VRV，造价增加1445—760=685元/m2，回收周期为685/102=6.72年。
通过分析和比较，一般采用新技术后，费用要增加650元/m2-750元/m2，运行费用节约100元/m2·Y～120元/m2·Y，回收周期约为5～7年办公楼与住宅相比，有很多不同之处。
3.3 高舒适度标准
办公楼室内的舒适度直接影响业主租赁房屋的市场情况。因此，在设计过程中采用计算机模拟技术优化建筑形体，合理利用自然通风降低空调负荷，提高室内外舒适度与空气质量。
3.3.1 室外环境质量设计策略
GB/T 50378—2006《绿色建筑评价标准》规定,建筑物周围人行区1.5m高处风速宜低于5m/s，以保证人们在室外的正常活动。此外，通风不畅还会严重阻碍风的流动，在某些区域形成无风区和涡旋区，不利于室外散热和污染物的消散。通过计算机模拟技术，对建筑周边的风环境进行模拟，预测建筑物所在区域的空气流动情况，从而对规划区气候作出合理评价，指导建筑布局设计，有效改善建筑布局，为最大效率地利用通风等自然力进行节能设计提供有力依据，在创造良好室外环境的同时达到降低空调与采暖能耗的目的。
3.3.2 室内环境质量设计策略
室内环境质量控制包括：室内热环境的控制、室内风环境的控制、室内光环境的控制、室内声环境的控制、室内空气品质的控制等利用CFD模拟软件对室内的PMV、PPD、温度、湿度及平均空气龄进行模拟分析,来判断室内的空气是否符合设计要求。
3.3.3 加大室内自然通风效果
通过对室内自然通风效果进行模拟，合理调整优化建筑布局通过合理开窗和室内布局有效引导自然通风，达到良好的自然通风效果，从而达到降低空调能耗，提高人体舒适度，改善室内空气质量的目的，在过渡季节尽量利用自然通风达到降低能耗的效果。中庭依靠热压自然通风模式见图1。
3.3.4 加大室内天然采光效果
通过计算机模拟技术对室内自然采光进行模拟，提出合理的开窗形式和导光方法。在满足室内照度要求的前提下，最大限度地利用天然光，避免眩光，创造良好的室内光环境，降低全年照明能耗。
室内照明设计，就是在充分利用自然光的基础上，运用现代人工照明手段，为人们的工作、生活、娱乐等创造一个优美舒适的灯光环境。建筑环境是创造灯光环境的基础和前提，灯光因素是满足照明要求的关键，二者相辅相承，建筑环境影响并决定室内照明，室内灯光的运用又对创造室内环境气氛提供了条件，起到强化和补充的作用。因此，在建筑设计阶段处理好日照遮阳与自然采光，既是实现建筑节能的根本环节和重要措施，又是改善室内光环境的重要手段。
3.4 提高建筑的节能减排指标
建筑节能主要分为被动式节能和主动式节能。被动式节能方面：自然通风、自然采光及高效的围护结构子系统设计在一定程度上可降低建筑本体能耗;主动式节能方面：余热回收(包括新风回收)、水泵及风机的变频调速、高效节能灯具、能源的梯级利用、能源的合理运营与管理等都需要认真考虑。例如，水泵的变频调速技术不仅应考虑水泵及风机的负荷变化情况，还应考虑变频技术会对电网产生一定的谐波冲击。
3.4.1 建筑节能技术的研究与应用
建筑节能技术包括：主动式节能技术的综合应用和被动式节能技术的综合应用。一般公共建筑所采用的节能技术见图2
3.4.2 地下空间的利用
土地资源的有限性和现有建筑规模化发展是一对天生的矛盾。地下空间受土地及地面植被的影响，具有冬暖夏凉的天然节能优势，为丰富建筑空间的构成形式创造了条件。
因此，建筑地下空间的综合开发利用，必须从形成合理的空间结构出发，把建筑的地面、高空和地下，作为一个整体加以规划建设，树立立体化观念，反对把空间开发利用局限于地面和高空，排除地下空间的片面观点，但从建设投资的角度出发，又要防止完全撇开地面的高空而单独进行地下空间的开发利用。在建设中，必须充分考虑地下空间可用性，利用地下空间连廊，解决楼宇室外管线的走向;将地下设施建成一物多用、一物多能综合体，使地下设施不仅具有综合防灾功能，还必须充当城市功能的载体。这一方面可减少地面上内外人流、物流的交叉，为扩大绿化、创造和谐、优美的室外环境打下基础，另一方面，由于土地及地面植被的特性，连廊内减少了采暖等设施设备，利用地面构筑的出风口减少了风机设备数量，为节能提供了可能。
3.5 现代化的智能建筑
无线网络系统实现公共领域全覆盖，信息化基础设施非常齐备，无线网络覆盖整个中庭等公共区域，可随时随地掌控世界资讯，轻松收集所需信息，使办公、会议、商务洽谈等更加便捷。全面实现5A智能化系统。包括：设备管理自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)、通信自动化系统(CAS)、安全防卫自动化系统(SAS)和防火灾自动化系统(FAS)。同时配备24h电子监控、电子巡更，确保人身财产安全。
3.6 节能与经济性挂钩
新技术在其应用过程中难免存在一些不足，以太阳能技术为例，特别是太阳能光电技术，尽管运行费用可以忽略不计，但初投资却十分惊人。一般光电系统的单位产值造价在45元/W左右,假设1W的电灯照明1年，每天照明10h，大概可提供1×365×l0÷1000=3.65kWh的电力。以1度电1.0元/(kWh)计算，功率为1W的普通照明年运行费用为3.65元。所以，与普通照明相比，使用太阳能照明系统的回收周期约为45/3.65=12.33年。
4.结束语
本文从室外环境及能源分布两方面对办公楼的主要特点进行了分析，提供了办公楼的主要绿色设计思路。提出适合该项目的绿色技术。通过分析，得出如下几点结论与启示：
(1)绿色建筑设计涉及广泛，不仅包含技术问题，还包含社会问题。
(2)绿色建筑设计首先应该以人为本，在保证舒适度的基础上应用节能技术。
(3)绿色建筑设计不能单纯考虑绿色技术，还需考虑整体的经济性指标。
随着全球环境的日益恶化，绿色建筑是未来建筑发展的必然方向。湖南省教育考试院招生考试基地设计考虑了节约能源，采用绿色建筑设计绿色建筑设计能充分的利用自然资源，降低人工能耗，实现人与自然的和谐相处，能提供一个健康、舒适、高效的建筑，满足人们生活和社会发展的需要。
参考文献
[1]孙澄，梅洪元.现代建筑创作中的技术理念[M].北京：中国建筑工业出版社.2007.
[2] 冒亚龙.高层建筑美学价值研究[D].重庆：重庆大学，2006.76—77.
