关于办公建筑节能设计的探讨

2022-10-06

1 办公建筑的空间组合设计及其能耗特点

1.1 办公建筑的空间组合类型

外廊式办公楼。多为早期建造的办公楼和低层小型的办公楼。建筑物一般为简单的板式造型, 以开敞外廊或位于建筑物一侧的封闭走道组织各个单元办公室。该类建筑体形系数大, 宜采用自然采光、通风, 一般不采用集中的空调和采暖设备, 这样易于实现设备的分区控制。

内廊式办公楼。这种形式的办公建筑最为常见, 大都以多层建筑或小高层形式出现, 办公空间形式既有单元式, 也有在大空间中可自由分割的集中办公室。该类建筑体形系数较大, 多数采用自然采光和机械通风。在设备使用上, 大空间集中办公常采用中央空调, 单元办公室常采用小型分体式空调形式。

中间核心筒式办公楼。常见于规模较大的高层建筑, 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。由于办公空间进深较大, 多是自然采光与人工照明相结合。

带内院空间的办公楼。多见于南方, 此类办公建筑可以说是对传统院落式建筑的回归, 形式可以多种多样, 甚至可以追求南方园林建筑的曲径通幽。在建筑中引入庭院, 不但创造了宜人的自然景观, 形成了趣味的空间, 美化了办公环境, 同时利用院落空间, 可以实现自然通风, 调节室内热环境, 并为建筑内部提供充足的光线。这种空间组合对于目前倡导的“健康建筑”、“节能建筑”来说, 都是一种有利的空间布置形式。

以中庭为核心空间的办公楼。此类型的办公楼是目前较为流行的办公建筑组合类型。自从1967年约翰·波特曼第一次在海特摄政旅馆中设计了波特曼大厅, 中庭建筑就不断地出现在各种公共建筑中, 办公建筑当然也不例外。中庭给人们创造了一个拥有绿茵流水、没有夏季酷暑和冬季严寒的空间, 但是, 要创造真正的享有宜人的中庭空间的办公楼, 还需要建筑师和其他专业技术人员的共同努力, 需要多工种的配合。通过已建办公建筑的调研证明, 中庭空间物理环境处理的好坏, 是该类建筑成功与否的基础以上5种常见的空间类型有着不同的体型和组合, 决定了各自不同的耗能方式和耗能程度。值得注意的是, 在节能设计过程中, 还应考虑不同的地域特征和当地的气候条件, 采用不同的策略, 营造合理的办公环境。如:以保温为主的北方地区, 办公建筑采用紧凑的组合、规整的平面较为适宜, 这样建筑热损失面积小, 同时还要考虑日照充足、通风好。可直接节约能源;但在夏季炎热的南方, 应主要考虑自然通风和建筑遮阳的问题。

2 注重办公建筑的围护结构节能

2.1 提高外围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。在办公建筑设计中, 我们常选用后一种保温方法。目前这种复合保温墙体是节能建筑中应用普遍、技术成熟的围护结构做法, 其构造主要分为外保温、内保温和夹心保温3种。其中外保温做法效果较好, 是目前较常见的一种保温构造做法。外保温构造不仅冬季保温性能好, 还能防止冷 (热) 桥的产生, 而且夏季隔热性能优良, 目前国内常用的外保温材料有聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板、挤塑板和硬质聚氨酯板等。

2.2 采用屋面绿化, 创造舒适环境

办公建筑一般平屋顶的形式较多, 屋面常铺设保温板进行保温处理。目前用得较多的是倒置式的保温屋面, 效果较好, 但保温材料最好选用防水性能好的挤塑型泡沫塑料板或者采用现场发泡的聚氨酯保温屋面做法, 以及其他的保温材料做法。除此以外, 在现代办公建筑中做植被屋面已被越来越多地采用, 因为屋面绿化不仅可以使屋顶具有更好的保温隔热性能, 改善室内热环境, 而且也为办公楼的工作人员在顶层提供了一个室外休闲的绿色花园, 同时建筑立体绿化对美化城市也可起到了一定的作用。

2.3 采用高性能的节能窗和新型幕墙

在办公建筑围护结构中, 窗的朝向和面积对空调降温采暖能耗的影响很大。办公建筑的窗墙比较大, 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, 常常采用大面积开窗和成片的使用玻璃幕墙。这样就使透明的围护结构占据了整个外墙面的很大一部分, 而这些透明的窗户也经常是建筑的冷 (热) 桥所在。测试表明:在办公建筑中, 外窗和幕墙占房间总耗热的30%左右。

近年来国外广泛应用的节能玻璃, 除中空玻璃外, 还使用LOW-E膜玻璃, 这种玻璃对可见光保持较高的透过率, 而对红外长波段透过率却很小, 几乎为零。此外, 由于镀上LOW-E膜的玻璃表面具有很低的长波辐射率, 可以大大增加玻璃表面辐射换热的热阻, 从而具有良好的保温性能。在我国, 随着节能工作的深入开展, 这种节能型玻璃已逐渐被人们所认识, 现在各种高性能的节能玻璃窗层出不穷, 如采用双层中空LOW-E玻璃窗、多层LOW-E玻璃窗等。

3 合理的遮阳系统

为了改善现代化办公建筑的室内热环境, 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。在采用相同遮阳百叶的情况下, 对于外遮阳来说, 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;而内遮阳由于遮阳百叶在窗户内侧, 大部分的太阳辐射热已经进入室内, 尽管有一部分经遮阳百叶反射到室外, 但还有很大一部分透过遮阳系统进入室内。由此可见, 在隔热性能方面, 外遮阳具有非常明显的优势。