“生態(tài)建筑”研究綠色辦公建筑――清華大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓(伍威權(quán)樓

1、“生態(tài)建筑”研究綠色辦公建筑清華大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓(伍威權(quán)樓設(shè)計(jì)實(shí)踐和探索胡紹學(xué)宋海林胡真謝堅(jiān)提要本文通過(guò)清華大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓的設(shè)計(jì)實(shí)踐和研究,提出綠色辦公建筑新的設(shè)計(jì)理念并介紹了實(shí)現(xiàn)“綠色辦公建筑”的幾種設(shè)計(jì)策略:緩沖層策略、利用自然能源策略、無(wú)害化健康化策略以及整體綠色化策略。關(guān)鍵詞:可持續(xù)發(fā)展生態(tài)綠色辦公建筑綠色化策略一、引言在人類(lèi)社會(huì)剛剛跨入21世紀(jì)的今天,種種跡象正預(yù)示著一個(gè)被我們稱(chēng)之為“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”的時(shí)代正在到來(lái)。知識(shí)的獲取、信息的交流、創(chuàng)造性思維的迸發(fā),對(duì)于人類(lèi)的發(fā)展比以往任何時(shí)候都顯得更為重要。作為“信息的集散、加工與再創(chuàng)造的場(chǎng)所”1,辦公建筑正在扮演著社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中越來(lái)越不可缺的角色

2、。今天,高層辦公建筑在世界的各個(gè)角落成為城市社會(huì)、科技、財(cái)政、經(jīng)濟(jì)活力的顯著索引。然而與此同時(shí),大量的現(xiàn)代辦公環(huán)境卻建立在一種奢糜的消費(fèi)方式的基礎(chǔ)之上:恒溫恒濕的中央空調(diào)與大量的人工照明系統(tǒng)蠶食著自然界有限的資源;上班族們似乎早已習(xí)慣了熒光燈、鎮(zhèn)流器、風(fēng)機(jī)盤(pán)管與一年四季的襯衫、領(lǐng)帶,習(xí)慣于這種毫無(wú)生氣的“舒適感”。辦公建筑在大量耗能的同時(shí),也將人們隔絕于自然界之外。當(dāng)“生態(tài)覺(jué)醒”的浪潮逐漸地席卷全球,尊重自然、關(guān)注環(huán)境、創(chuàng)造健康的生活與消費(fèi)方式正在成為這個(gè)時(shí)代的強(qiáng)音。面對(duì)全球范圍綠色思潮的巨大沖擊,我們有必要改變以往陳舊的觀念,去創(chuàng)造一種嶄新的、健康的、富于生氣的辦公建筑模式。2設(shè)計(jì)樓總平面(

3、資料來(lái)源:作者自繪 3設(shè)計(jì)樓首層平面(資料來(lái)源:作者自繪4設(shè)計(jì)樓二層平面(資料來(lái)源:作者自繪5設(shè)計(jì)樓三層平面(資料來(lái)源:作者自繪幸運(yùn)的是,清華大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓的設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)探索與嘗試的機(jī)會(huì)。在此,我們也向熱心支持與捐款贊助該項(xiàng)工程的香港愛(ài)國(guó)人士伍舜德先生和伍威權(quán)先生表示衷心的感謝。清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院辦公樓(以下簡(jiǎn)稱(chēng):設(shè)計(jì)樓的策劃是從1997年就開(kāi)始進(jìn)行的,其間經(jīng)過(guò)了多輪方案的演變,最終基本定案,如圖1彩色封面所示。設(shè)計(jì)樓的目的是為清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院提供一個(gè)健康、高效的工作場(chǎng)所,同時(shí)從關(guān)注環(huán)境健康的角度創(chuàng)造一個(gè)“綠色化”的辦公建筑。清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院的設(shè)計(jì)小組(包括建筑、結(jié)構(gòu)、

4、暖通、經(jīng)濟(jì)預(yù)算、給排水等專(zhuān)業(yè)人員為此進(jìn)行了2年的設(shè)計(jì)與研究工作,并取得了令人滿(mǎn)意的初步成果。該項(xiàng)設(shè)計(jì)在1999年首都規(guī)劃設(shè)計(jì)匯報(bào)展展出時(shí),獲得當(dāng)年北京市“十佳”建筑設(shè)計(jì)方案獎(jiǎng)及北京市建筑藝術(shù)創(chuàng)作優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案二等獎(jiǎng)。如圖27所示,設(shè)計(jì)樓建筑平面基本呈長(zhǎng)方形,平面盡可能緊湊、完整以減少冬季建筑的熱損失。長(zhǎng)軸為東西方向,樓、電梯間與門(mén)庭、會(huì)議室等非主要工作室,布置在建筑的東西兩側(cè),以緩解東西日照對(duì)主要工作區(qū)域的影響。工作空間劃分為大開(kāi)間開(kāi)敞式設(shè)計(jì)工作室區(qū)域與小開(kāi)間辦公室,可以根據(jù)不同功能需要加以安排,使工作室的布置具有一定的靈活性。建筑南向是一個(gè)3層高的綠化中庭,一方面為員工提供一個(gè)生機(jī)勃勃的良好景

5、觀與休息活動(dòng)空間,一方面可以有效地緩解外部環(huán)境對(duì)辦公空間的影響。二、綠色設(shè)計(jì)策略辦公建筑作為為工作者提供工作空間的“容器”。而它作為自然生態(tài)系統(tǒng)中的資源消費(fèi)者,其“綠色精神”的體現(xiàn)意味著辦公建筑的存在,本身應(yīng)該真實(shí)的反映出環(huán)境特征(場(chǎng)地乃至地域的地理、氣候與使用者的需求,由內(nèi)而外的體現(xiàn)出一種健康、和諧、充滿(mǎn)生機(jī)的存在狀況。作為達(dá)成這一目標(biāo)的主要手段,我們?cè)谠O(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)過(guò)程中,重點(diǎn)考慮了以下策略:11緩沖層策略;21利用自然能源策略;31無(wú)害化、健康化策略;41整體綠色化策略。在這里,我們分別簡(jiǎn)述如下: 6設(shè)計(jì)樓剖面圖1(資料來(lái)源:作者自繪7設(shè)計(jì)樓剖面圖2(資料來(lái)源:作者自繪8綠色中庭分析(a

6、、b 、c (資料來(lái)源:作者自繪c 過(guò)渡季過(guò)濾器11內(nèi)外環(huán)境的調(diào)節(jié)器緩沖層策略建筑存在的根本目的之一,就是能有效的抵御及緩解外部氣候的影響,以使其提供的內(nèi)部工作或居住環(huán)境更適合于使用者。這種建筑體系對(duì)外界環(huán)境不利影響(溫度過(guò)高、過(guò)低、噪聲、太陽(yáng)輻射等等的緩解被我們稱(chēng)之為緩沖作用。在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)中,我們希望通過(guò)對(duì)緩沖層的設(shè)計(jì)與利用,有效的減少建筑能耗并創(chuàng)造出舒適宜人的內(nèi)部工作環(huán)境。熱緩沖中庭(邊庭在設(shè)計(jì)院辦公樓的設(shè)計(jì)中,我們?cè)谀舷蛟O(shè)計(jì)了一個(gè)體積較大的綠化中庭。實(shí)際上,這是一個(gè)位于建筑南部的邊庭,其物理功能內(nèi)涵較之傳統(tǒng)的位于建筑內(nèi)心的中庭要豐富。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,由于我們?cè)诤蛧?guó)外建筑師討論研究本方案時(shí)

7、,大家仍習(xí)慣稱(chēng)之為“A trium ”,因此這里我們?nèi)苑Q(chēng)之為“中庭”。其基本概念如圖8所示:在冬季,中庭是一個(gè)全封閉的大暖房。在“溫室作用”下,成為大開(kāi)間辦公環(huán)境的熱緩沖層,有效地改善了辦公室熱環(huán)境并節(jié)省供暖的能耗。在過(guò)渡季節(jié),它是一個(gè)開(kāi)敞空間,室內(nèi)和室外保持良好的空氣流通,有效的改善了工作室的小氣候。在夏天,中庭南窗的百頁(yè)遮陽(yáng)板系統(tǒng)能有效的遮蔽直射陽(yáng)光,使中庭成為了一個(gè)巨大的涼棚,在盡可能不影響空氣流動(dòng)的情況下,成為一個(gè)過(guò)渡空間,對(duì)工作空間起到良好的緩沖作用。中庭南側(cè)為全玻璃外墻,上部開(kāi)設(shè)了天窗,并希望利用中庭頂部的反射裝飾板,盡可能保證開(kāi)敞辦公室的天然光利用。中間的“光廊”亦可采用一部分天

8、空光線,幫助提高設(shè)計(jì)室的天光照度。防曬墻與架空屋頂本建筑的主入口為西向,因此如何有效地防止西曬成為熱緩沖策略的重要組成部分。在最早的方案中,我們?cè)?jīng)考慮過(guò)采用加拿大偉視(V isi on W all 公司的三層夾膜low -e 玻璃產(chǎn)品用作建筑全部外窗和幕墻,由于其具有良好的熱性能(其熱阻為普通雙層真空玻璃的8倍,同時(shí)透明度也極高。如果采用這種高性能玻璃用作外窗或幕墻,那么西立面展示的將是不同以往的全通透的立面形象。但最終 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性的比較(其價(jià)格是一般國(guó)產(chǎn)雙層玻璃的近10倍,以及維護(hù)方面的考慮(配件與玻璃均需要進(jìn)口,不易更換、維護(hù),最終放棄了這一想法。對(duì)于防止西曬問(wèn)題,經(jīng)過(guò)反復(fù)討論,確定采用

9、緩沖層的概念,即在西向設(shè)計(jì)一面大尺度的防曬墻,這面由混凝土制成的防曬墻完全與建筑脫開(kāi),在夏季與過(guò)渡季節(jié),可以完全遮擋西曬的直射陽(yáng)光。同時(shí)防曬墻與建筑主體之間的空隙(415m寬還有利于室內(nèi)空氣的流通(拔風(fēng)作用并可保證主體建筑室內(nèi)的均勻天光照明(圖9所示。在冬季,防曬墻能有效的遮擋西北風(fēng),在陽(yáng)光照度大的天氣甚至還能積蓄熱量而成為一個(gè)蓄熱體,在建筑西側(cè)形成一個(gè)熱保護(hù)層,從而有效緩解外部氣溫對(duì)建筑內(nèi)部的影響。除此之外,從建筑造型角度看,防曬墻的設(shè)計(jì)手法和細(xì)部處理給人們以一種新穎的感覺(jué),它也將是令人興奮的。架空“天棚”的設(shè)計(jì)是緩沖層概念的另一個(gè)重要體現(xiàn),在夏季其對(duì)于屋頂?shù)臒峋彌_作用也是十分明顯的。除了通

10、過(guò)架設(shè)太陽(yáng)能板,可以充分利用太陽(yáng)的輻射能量并遮蔽直射陽(yáng)光外(圖10所示,通過(guò)架空層的空氣流動(dòng),也能迅速帶走熱量,降低屋頂表面的溫度。同時(shí)屋頂?shù)呐锛芙Y(jié)構(gòu)為辦公樓今后的發(fā)展也預(yù)留了一定的余地。遮陽(yáng)板系統(tǒng)夏季,太陽(yáng)輻射往往成為工作環(huán)境十分不利的作用因素,尤其是通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量,會(huì)造成大量的空調(diào)冷負(fù)荷。根據(jù)美國(guó)研究人員對(duì)墻體(木板與玻璃的太陽(yáng)輻射熱量通過(guò)情況進(jìn)行的比較,通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射量是墻體的30倍以上。但如果附加了一定的遮陽(yáng)措施,這種熱通過(guò)量則明顯減少,大約只占原先的13左右2。由此可見(jiàn),適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)設(shè)計(jì)對(duì)減少太陽(yáng)輻射進(jìn)入建筑內(nèi)部是十分必要和有效的,盡管這是一種傳統(tǒng)而古老的辦法。今天

11、,在國(guó)外一些比較先進(jìn)的辦公建筑中使用了可自動(dòng)調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)裝置,可以根據(jù)天氣的變化、季節(jié)的不同,調(diào)整對(duì)太陽(yáng)能量的獲得。但實(shí)踐中這類(lèi)設(shè)備往往難于維護(hù),并且造價(jià)十分昂貴。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了非機(jī)械的固定遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)(圖11所示。正如奧格雅所說(shuō),“即使是那些最簡(jiǎn)單的遮陽(yáng)板,只要精心設(shè)計(jì),同樣可以成為高效率的太陽(yáng)輻射的控制器夏季遮蔽太陽(yáng)輻射,而冬季卻能把熱量帶進(jìn)室內(nèi)。”321環(huán)境的賜予利用自然能源策略目前為止,辦公建筑消耗的能源主要來(lái)自煤、石油等不可再生的燃料,而人類(lèi)日益提高的節(jié)能意識(shí),正是源于這些資源將被耗盡的警告。因此,尋求新的替代能源是節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境的重要綠色措施之一。幸運(yùn)的是,大自然恰恰在周而

12、復(fù)始的運(yùn)行中,為我們提供了豐富的“免費(fèi)”能源陽(yáng)光、水、土地、風(fēng)等等(我們?cè)谶@里稱(chēng)之為自然能源。因此對(duì)于利用自然能源的研究正受全球范圍的廣泛關(guān)注,并在一定程度上得以應(yīng)用。在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)小組對(duì)于如何在可能的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件 下,盡可能多的利用自然能源也進(jìn)行了有益的探索和嘗試。太陽(yáng)能的利用太陽(yáng)能作為一種清潔的綠色能源,其應(yīng)用具有非常廣闊的前景。在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們對(duì)太陽(yáng)能利用的可能性進(jìn)行了充分的研究與評(píng)估。最初考慮的是利用常見(jiàn)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的原理,以太陽(yáng)能集熱板為空調(diào)系統(tǒng)提供初級(jí)熱源,同時(shí)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)還可以用于地下室的除濕(再生干燥劑技術(shù)。但由于建筑上取消了全部的地下室,并且太

13、陽(yáng)能利用中存在一定的局限性(昂貴、不穩(wěn)定、季節(jié)性強(qiáng)、效率低缺乏足夠的屋頂面積等,這一方案也并不理想。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證研究,我們決心采用更為超前的方案太陽(yáng)能光電板發(fā)電技術(shù),目的也是為了向前邁出試驗(yàn)性的一步。目前通過(guò)與一家日本公司(Kyocera的接觸,已考慮使用一部分太陽(yáng)能光電板為設(shè)計(jì)樓的某些獨(dú)立部分(如報(bào)告廳的照明與電器系統(tǒng)提供電能(原理圖12所示。日方提供了兩種可選擇的主要產(chǎn)品:一是透明的太陽(yáng)能板(T ran sparen t So lar Cell,這種新技術(shù)產(chǎn)品可直接用于南向的窗戶(hù);二是普通的太陽(yáng)能光電板,一般架設(shè)在建筑屋頂?？紤]到兩者的價(jià)格相差了近3倍,因此已決定采用后者。太陽(yáng)能光電板系統(tǒng)

14、目前在國(guó)外已得到了充分的利用,它也是更高層次和更先進(jìn)的利用太陽(yáng)能的技術(shù),當(dāng)然其造價(jià)是十分昂貴的。就普通的太陽(yáng)能光電板而言,按照日本廠商的報(bào)價(jià),每發(fā)電316千瓦就需投資約4050萬(wàn)人民幣(包括光電板本身和蓄電輸電系統(tǒng)電路造價(jià)。我們打算投入100 200萬(wàn)元(人民幣,換來(lái)的是不到10千瓦的發(fā)電量(僅能滿(mǎn)足一個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告廳的用電量,其代價(jià)是昂貴的,但我們是在邁出開(kāi)創(chuàng)性和試驗(yàn)性的一步。深井水利用大地所蘊(yùn)含的熱量和溫度為我們提供了一個(gè)恒定、安全的可替代能源的選擇。這種熱量來(lái)自地球深處釋放的巨大能量。有資料顯示,每年人們可以從地表層獲得不少于413×1025焦耳的能量,而1987年的數(shù)字表明人類(lèi)全

15、年的能耗是013×1025焦耳4。雖然以上的數(shù)字僅為估算值,有待進(jìn)一步驗(yàn)證,但大地所蘊(yùn)含的能量資源顯然是具有極大潛力的。目前在對(duì)大地能量的應(yīng)用中,深井水回灌技術(shù)是一種比較成熟的方案。這一技術(shù)的基本概念是:在一些地下水資源條件較好的地區(qū),通過(guò)深掘水井(80100m,將水抽到地面,經(jīng)過(guò)熱泵的交換后將冷卻水再回灌至地下(通過(guò)另一口井。由于地下水溫一般在710且十分穩(wěn)定,因此在應(yīng)用中具有較高的性能系數(shù)。在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)過(guò)程中,曾確定了利用深井水作為天然冷源(熱源的空調(diào)方案。這一方案的構(gòu)想是:在地段周?chē)泊蛉谏钏?位置如圖13所示。其中一口井從地下80m處抽取地下水,經(jīng)過(guò)板式換熱器間接提供給

16、熱泵系統(tǒng),以常規(guī)方式作為終端輸出,另兩口井則將水回灌至地下。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于能節(jié)省相當(dāng)?shù)哪芎?熱泵系統(tǒng)已有定型的、容易獲得的產(chǎn)品;深井水回灌在國(guó)內(nèi)也已有應(yīng)用,因此技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上比較合理可行。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算,與常規(guī)電制冷空調(diào)相比,深井水系統(tǒng)可節(jié)能15%,而造價(jià)基本相當(dāng)。然而令人遺憾的是由于深井水的抽水來(lái)源是深度為80m左右的地下水,且回灌深度也大致在這個(gè)高度,而這一標(biāo)高正好是目前清華校內(nèi)飲用水的水層標(biāo)高,處于防止回灌污染和安全的考慮,最終我們放棄了這一方案。但通過(guò)這個(gè)方案的研究過(guò)程,我們有理由相信:在合適的條件下,利用地下水(深井水作為天然冷源,不僅是減少不可再生能源消耗和減少污染的有效方法

17、,而且在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上也是完全可行的。31健康化、無(wú)害化策略自然通風(fēng)在以往的辦公建筑設(shè)計(jì)中(尤其在美國(guó),往往采用全封閉的外圍護(hù)體系。由于對(duì)能源問(wèn)題缺乏足夠的重視,使建筑師在塑造舒適穩(wěn)定的工作環(huán)境時(shí),往往把變化不定的環(huán)境因素排除在外,而完全依賴(lài)于空調(diào)系統(tǒng)。任何窗戶(hù)的開(kāi)啟都是多余的,新鮮空氣的進(jìn)入與室內(nèi)空氣的排除,只有依靠復(fù)雜的管道系統(tǒng),風(fēng)機(jī)耗能在整個(gè)辦公建筑的能耗中占據(jù)了重要的比重。事實(shí)上,如果設(shè)計(jì)師通過(guò)與自然界充分的合作而不是對(duì)立,在過(guò)渡季節(jié)主要依靠自然通風(fēng)滿(mǎn)足工作環(huán)境的需求,不但可以節(jié)省大量的空調(diào)能耗,還能塑造一個(gè)較之以往更加健康的工作環(huán)境。正如魯賓對(duì)44座全空調(diào)、部分機(jī)械通風(fēng)以及自然通風(fēng)建

18、筑中SBS(病態(tài)建筑綜合癥的調(diào)查結(jié)果5所顯示的那樣,在自然通風(fēng)的辦公建筑中,病態(tài)建筑綜合癥的發(fā)生率是相當(dāng)?shù)偷?同時(shí)這種作法最大的好處是能夠節(jié)省大量的設(shè)備能耗并改善辦公環(huán)境的熱舒適條件。因此,自然通風(fēng)成為辦公建筑設(shè)計(jì)中重要的綠色手段之一。在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)小組對(duì)于利用自然風(fēng)對(duì)辦公室進(jìn)行換氣的做法,以及辦公室的自然通風(fēng)狀況,進(jìn)行了充分的研究與調(diào)整。通過(guò)最終計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果,設(shè)計(jì)樓的各層辦公室在過(guò)渡季節(jié)完全可以依靠自然通風(fēng)維持室內(nèi)的舒適條件(圖14、表1所示。綠化引入室內(nèi)今天的許多建筑師都?jí)粝肽軌蛟谧髌分兄厮茏匀?至少是把清新的綠意帶回人們的身旁,楊經(jīng)文在他的書(shū)中寫(xiě)到“建筑物常?？梢钥醋鞔罅?/p>

19、的無(wú)生命物質(zhì)的堆積植被化的理想目標(biāo)就是將有機(jī)的、富有生命力的物質(zhì)與無(wú)機(jī)的、無(wú)生命的物質(zhì)融為一體6?！本G色辦公建筑設(shè)計(jì)顧名思義,不可能缺少現(xiàn)實(shí)中的“綠色”,當(dāng)我們將植被綠化系統(tǒng)引入辦公建筑時(shí),我們正在進(jìn)行一種創(chuàng)造,不僅僅出于節(jié)能的考慮,更是在追求一種努力與自然保持接近的生活,就如同很多熱愛(ài)生命的人在居室的窗臺(tái)前、陽(yáng)臺(tái)上鋪上一層“綠色”一樣。有些觀點(diǎn)并不同意類(lèi)似創(chuàng)造自然的說(shuō)法,認(rèn)為這是“違背于綠色精神”的和“虛假”的。在這里我們完全同意追求植被化效果,必須以一定的經(jīng)濟(jì)平衡預(yù)算為前提,但試想,在高度人工化與密集的城市環(huán)境中,如果沒(méi)有人類(lèi)的再創(chuàng)造,我們又該去哪里尋找草地、樹(shù)木,尋找自然的影子呢?因此在

20、這里,我們認(rèn)為植被化是綠色辦公建筑設(shè)計(jì)的重要手段之一(正如楊經(jīng)文在生態(tài)氣候摩天樓的實(shí)踐中的成功所說(shuō)明的。事實(shí)上,雖然種植植被使我們的設(shè)計(jì)工作變得復(fù)雜甚至困難,并伴隨著一次性投資的增加。資 13 設(shè)計(jì)樓深井水打井位置示意 ( 料來(lái)源 : 作者自繪 資 14 設(shè)計(jì)樓主要設(shè)計(jì)室通風(fēng)及溫度分布示意 ( 料來(lái)源 : 清華大學(xué)熱能系提供 、李曉峰等繪制 但毫無(wú)疑問(wèn)的是 , 綠色植物的引入也 可以起到某種調(diào)節(jié)器的作用 , 并且與 緩沖層策略的被動(dòng)性不同 , 這是一種 積極主動(dòng)的 “ 綠色手段 ” 。已有的研究 表明 : 夏季建筑內(nèi)一定面積的綠化 , 通 過(guò)蒸發(fā)作用7 可以使建筑室內(nèi)溫度低 于一般建筑 , 并

21、且使空氣相對(duì)濕度增 加 10% 20% 。 綠化系統(tǒng)能夠通過(guò)白天的光合作 用 , 釋放大量氧氣并吸收空氣中的二 氧化碳 , 同時(shí)能清除甲醛 、 苯和空氣中 的細(xì)菌等有害物質(zhì) , 從而提高辦公環(huán) 境的空氣質(zhì)量 。 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 有綠色植被的墻體 , 可以通過(guò)葉 片的吸收和反射作用降低燥熱 。 40% 的葉片吸收的熱量通過(guò)葉片周?chē)L(fēng) 散失 , 42%的吸收熱量通過(guò)蒸騰作用 散失 , 其余的通過(guò)長(zhǎng)波輻射傳給環(huán)境 。 夏季太陽(yáng)輻射很強(qiáng)時(shí) , 有綠色植 被的墻

22、體 ( 西墻 的平均溫度比無(wú)植被 的墻體平均溫度低 1217。 某些植物在 7cm 厚的礫石土和沙 土中 就 能 成 活 , 而 許 多 蔬 菜 在 不 到 20cm 厚的土壤中就可以生長(zhǎng) 。 除此之外 , 綠色植物的介入還有 助于幫助員工在緊張的狀態(tài)下得到適 當(dāng)?shù)姆潘?, 當(dāng)然這是難以用某種技術(shù) 指標(biāo)加以衡量的純心理因素 。 作為對(duì)植被化手段的應(yīng)用 , 在設(shè) 計(jì)樓的設(shè)計(jì)中 , 綠化引入室內(nèi)成為一 個(gè)重要特色 。 如圖 15所示 ,南側(cè)中庭的 綠化平臺(tái) (種植有天然草皮和樹(shù)木花 草 不但為工作者提供了充滿(mǎn)生機(jī)的 、 令人愉快的視覺(jué)效果以及一個(gè)休憩與 交流的場(chǎng)所 , 同時(shí)綠色植物的存在本 身亦成

23、為一個(gè)健康的自然調(diào)節(jié)器 。可 以預(yù)見(jiàn) , 綠色中庭的草坪 、 樹(shù)木等植被 在促進(jìn)室內(nèi)空氣清潔新鮮 , 改善空氣 濕度條件 ( 北京的空氣往往比較干燥 , 尤其是在冬季里 , 降低室內(nèi)溫度 ( 夏 等等方面都將起到有效的作用 。 季 15 建筑學(xué)報(bào) 20005 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 位置 北邊辦公室 層數(shù) 第一層 第二層 第三層 第四層 西側(cè)大門(mén) 南側(cè)辦公室 南大廳 南頂棚 設(shè)計(jì)室 第一層 第一層 第二層 第三層 第一層 第二層 第三層 頂棚 設(shè)計(jì)室 第五層 第四層 流量 (m 2 s 0150 0141 0130 0111 2127 0140 9189 0100 7168 7115 表 1 出

24、口風(fēng)速 (m s 0126 0121 0115 0106 入口凈面積 (m 2 2130 2130 2130 2130 4180 2130 48 010 36 36 36 36 入口風(fēng)速 (m s 0122 0118 0113 0105 0147 0117 0121 0136 0129 0121 0120 010 入口溫度 ( 20100 20100 20100 20100 20100 20100 20100 20100 20189 20157 20134 20100 出口凈面積 (m 2 1192 1192 1192 1192 出口溫度 ( 23112 23185 25125 34103 2

25、0182 21120 20157 20100 22158 22166 23120 23107 個(gè)數(shù) 5 5 5 5 1 6 1 1 1 1 1 1 1 總流量 (m 2 s 2150 2103 1149 0156 2127 2141 9189 0100 7168 7115 負(fù)荷 (w 2 m 45 45 45 45 20 35 35 0 68 68 68 總負(fù)荷 (W 9450 9450 9450 9450 2240 3500 6860 0 26560 26560 26560 資料來(lái)源 : 清華大學(xué)熱能系提供 , 李曉峰等繪制 © 1995-2004 Tsinghua Tongfan

26、g Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 材料的無(wú)害化 對(duì)于建筑與裝修材料與使用者健 康之間關(guān)系的關(guān)注 , 是目前綠色設(shè)計(jì) 的又一個(gè)重要課題 。今天在全世界范 圍內(nèi) , 越來(lái)越多的上班族在抱怨疲勞 、 頭痛 、 皮膚過(guò)敏 、 嗜睡 、 哮喘等病痛的 困擾 , 并認(rèn)為這些癥狀的產(chǎn)生與他們 的工作環(huán)境有關(guān) 。人們稱(chēng)之為 “ 氡建 筑 ”“ 、 甲醛建筑 ”“ 、 辦公綜合癥 ”“ 、病 態(tài)建筑綜合癥 ” 等等 。 在這些問(wèn)題的背 后 , 建筑與裝修材料的非健康因素構(gòu) 成了辦公環(huán)境綜合癥的重要問(wèn)題 。 以具有較大危害性的 “ 氡污染 ” 為 例。 氡

27、氣是無(wú)色 、 無(wú)味 、 無(wú)嗅的放射性 氣體 , 能導(dǎo)致細(xì)胞癌變發(fā)生率增高 。 聯(lián) 合國(guó)原子輻射影響科學(xué)委員會(huì)的調(diào)查 研究認(rèn)為 , 15%的肺癌病例是由于室 內(nèi)氡污染所致 。 另?yè)?jù)報(bào)道 , 在美國(guó)氡每 年使大約 215萬(wàn)人死于肺癌 ; 英國(guó)每年 有 7000人死于氡誘發(fā)的肺癌8 。在室 內(nèi) , 氡氣的主要來(lái)源是某些高放射性 建材 ( 如天然裝飾石材 中釋放的氡 。 除此之外 , 伽瑪放射線 、 裝修材料 及辦公家具釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物 (如甲醛 、織物與板材脫落的纖維等 也是室內(nèi)污染的主要來(lái)源 。因此我們 在設(shè)計(jì)樓建筑與裝修材料的選擇方面 , 已盡可能選用一些低放射性 、低污染 的綠色建筑材料

28、并考慮多使用一些可 再生建材 , 以避免辦公環(huán)境綜合癥的 發(fā)生和原材料的浪費(fèi) 。 41整體的節(jié)能方案 建筑學(xué)報(bào) 20005 - 21114 12192 10148 對(duì)于辦公建筑的綠色設(shè)計(jì) , 整體 論與整體設(shè)計(jì)原則的重要性是不言而 喻的 。 因此綠色目標(biāo)的達(dá)成 , 應(yīng)該是各 個(gè)專(zhuān)業(yè) 、各種因素綜合評(píng)價(jià)與研究的 結(jié)果 。 在設(shè)計(jì)樓的設(shè)計(jì)中 , 除了以上的 綠色化設(shè)計(jì)策略外 , 設(shè)計(jì)小組的工作 還涉及到其它的許多重要方面 : 綠色照明 設(shè)計(jì)樓照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)希望能夠突 破以往辦公建筑中照度不適 (過(guò)高或 過(guò)低 、 浪費(fèi)嚴(yán)重 ( “ 長(zhǎng)明燈 ” 以及計(jì) 算機(jī)屏幕眩光等許多問(wèn)題 , 通過(guò)合理 設(shè)計(jì)與選擇照

29、明燈具 , 達(dá)到綠色照明 的目標(biāo) 。其基本的策略如下 : 分級(jí)設(shè)計(jì) 提供背景照明與工作 照明兩種方式 : 即滿(mǎn)足低標(biāo)準(zhǔn)的背景 照度水平 (以柔和的反射 、漫射光為 主 與符合工作面照度要求的工作照 明相結(jié)合 。在保證足夠的垂直照度前 提下 , 盡量減少水平照度的干擾 , 以減 少計(jì)算機(jī)屏幕眩光的影響 。 分區(qū)集控 對(duì)背景照明燈具進(jìn)行 分區(qū)的開(kāi)關(guān)控制 。 在白天 , 當(dāng)靠窗區(qū)域 的自然光照度水平足夠時(shí) , 可以將該 區(qū)域的背景照明關(guān)閉 ; 在假日或夜間 加班情況下 , 分區(qū)集控也將有效的避 免浪費(fèi) 。 場(chǎng)景設(shè)置 提供幾種常見(jiàn)的場(chǎng)景 照明控制面板 , 如陰天 、 晴天 、 會(huì)議 、 夜 間等模式

30、, 根據(jù)不同的要求與外界情 況提供背景照明 , 從而避免了過(guò)度設(shè) 計(jì)與過(guò)度使用的浪費(fèi) 。 20100 1192 36 36 36 5716 - 0137 0136 0121 0136 0129 0121 工作照明個(gè)人調(diào)節(jié) 除了背景照 明應(yīng)具有足夠靈活性外 , 工作照明亦 應(yīng)具有可調(diào)性 , 并由工作者自行控制 。 這種做法不但達(dá)到節(jié)能的目的 , 更表 達(dá)了對(duì)于工作者健康與應(yīng)有權(quán)利的尊 重。 節(jié)能燈具 提供高效的燈具 , 以 更少的電能換取更多的光能 , 而同時(shí) 又大大減少了熱能的產(chǎn)生 。這種燈具 目前在價(jià)格與性能上 , 都已經(jīng)具備了 足夠的競(jìng)爭(zhēng)力 。 暖通方案的綠色化探索 雖然 , 深井水方案最

31、終未能實(shí)現(xiàn) , 但設(shè)計(jì)樓的暖通方案仍進(jìn)行了其它一 些有益的探索與嘗試 。目前的方案主 要考慮了 : 采用水 水熱泵機(jī)組 , 在冬 季時(shí) , 可以回收內(nèi)區(qū)人體 、 設(shè)備等產(chǎn)生 的熱量供外區(qū)房間采暖使用 , 從而使 冬季的采暖熱負(fù)荷減少 20% 。 為了消除空調(diào)系統(tǒng) , 特別是全 空氣系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)中由于冷凝水的 產(chǎn)生所導(dǎo)致的大量細(xì)菌繁殖所造成的 對(duì)空氣的二次污染 , 特在全空氣系統(tǒng) 和新風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置了轉(zhuǎn)輪除濕機(jī) , 從 而從根本上解決空氣的細(xì)菌污染 。 樓宇控制系統(tǒng) 樓宇的自動(dòng)控制系統(tǒng)是辦公建筑 的重要組成部分 , 在價(jià)格合理的情況 下 , 它們將使辦公建筑運(yùn)營(yíng)過(guò)程中有 效地減少能耗 、 收回成

32、本 , 并創(chuàng)造出健 康高效的工作環(huán)境 。設(shè)計(jì)樓目前擬采 - 21114 12192 10148 16 用的自控措施包括 : 消防泵自動(dòng)巡檢 ( 防止銹死 。 配電柜容量可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié) , 并配 有計(jì)算機(jī)接口 (可通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控 制 , 以備未來(lái)發(fā)展需要時(shí) , 在一定的 范圍留有余地 。 聯(lián)合等電位處理 , 在避雷擊 、 防 漏電方面提供更高的安全性 。 照明與空調(diào)系統(tǒng)的可調(diào)節(jié) , 更 關(guān)注工作者的健康與差異性要求 。 紅外線保安監(jiān)控系統(tǒng) , 隨時(shí)向 控制室提供重要部位及各工作室人員 活動(dòng)狀況 。 公共照明采用總線控制 , 帶指 示燈面板 , 及紅外線或延時(shí)聲控開(kāi)關(guān) 。 設(shè)備選型采用歐洲標(biāo)準(zhǔn) ,

33、微型 斷路器耐壓水平 10kA , 漏電保護(hù)選用 電磁式 , 更加可靠 。 生活飲用水分質(zhì)供水 水的回用技術(shù)對(duì)于獨(dú)立辦公建筑 來(lái)講 , 一般沒(méi)有太大價(jià)值 , 在設(shè)計(jì)樓中 主要采用了生活用水分質(zhì)供水的技術(shù) , 為員工提供熱水與冷水兩種飲用水 , 以滿(mǎn)足不同的需要 , 同時(shí)也有效的避 免更多耗電 (以往對(duì)冷水的需要也必 須先獲得通過(guò)電加熱的開(kāi)水 。 熱水 : 采用電開(kāi)水器 , 燒至開(kāi)水供 應(yīng)。 冷水 : 采用 RO 膜技術(shù)的純水機(jī) , 直接過(guò)濾自來(lái)水提供可飲用的冷水 。 三 、結(jié) 語(yǔ) 在今天這個(gè)變革的時(shí)代 , 全球化 綠色浪潮的洶涌以及辦公建筑自身發(fā) 展的軌跡 , 使我們可以清楚地看到 , 辦 公

34、建筑設(shè)計(jì)的確存在著一種綠色化的 要求和真實(shí)的途徑 。這種綠色化的追 求對(duì)于我們的重要性在于 , 它成為推 動(dòng)辦公建筑乃至整個(gè)人類(lèi)建成環(huán)境向 前發(fā)展的重要?jiǎng)右?。 我 們 不 妨 借 用 R. 羅 杰 斯 的 比 喻 9 綠色辦公建筑好比一輛 “ : 自行 車(chē)” 使用最少的能源 , 同時(shí)有益健 康。 綠色辦公不是什么時(shí)髦的標(biāo)簽 , 而 是真實(shí)的一點(diǎn)一滴 , 正如我們?cè)谠O(shè)計(jì) 樓的設(shè)計(jì)過(guò)程所做的那樣 。 設(shè)計(jì)樓的方案經(jīng)過(guò)兩年的反復(fù)討 論 、平衡與協(xié)調(diào) , 最終進(jìn)入了實(shí)施階 段 , 今年 3月份將要開(kāi)工 。 在整個(gè)大樓 的建造過(guò)程中仍有大量的 、實(shí)際的技 術(shù)、 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題還需要解決 。 特別是本文 15

35、 設(shè)計(jì)樓綠色中庭 ( 料來(lái)源 : 作者自繪 資 所提到的諸多 “ 綠色化策略 ” 在建成后 究竟實(shí)際效益如何 , 能節(jié)省多少能源 (節(jié)電 , 還需要在該樓建成運(yùn)轉(zhuǎn)后持 續(xù)的監(jiān)測(cè) , 才能得出量化的數(shù)據(jù) 。 本文 主要介紹我們的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)策略 , 以供同仁們參考 。 相信經(jīng)過(guò)努力 , 清華 大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓工程 , 會(huì)成為綠色辦 公設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)有益嘗試 。 清華大學(xué)設(shè)計(jì)中心樓主要設(shè)計(jì)人 : 建筑方案設(shè)計(jì) : 胡紹學(xué) 、 宋海林 、 胡真 、 謝堅(jiān) 、姚紅梅 工程主持人 : 胡紹學(xué) 建筑專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 : 姚紅梅 、胡真 結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人及設(shè)計(jì)人 : 侯建群 、 任 寶雙 暖通專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人及設(shè)計(jì)人 : 葉瑞芳 、 蔣 文忠 給排水專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人設(shè)計(jì)人 : 徐青 電氣專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人及設(shè)計(jì)人 : 戴德慈 、 唐 海 室內(nèi)設(shè)計(jì) : 胡真 、李勁 注 釋 lau s D an iels. L ow - T ech L igh t1 K T ech H igh- T ech. p 86。 2 參見(jiàn) O lgyay. D esign w ith C li ate。 m lgyay. D esi