办公建筑走向生态觉醒

　　进入21世纪的今天，高层办公建筑在世界各地已日益成为城市社会、财政、金融、经济活力的显著标志，然而与此同时，大量的现代办公环境却建立在一种奢侈的消费方式的基础上：恒温、恒湿的中央空调与大量的人工照明系统蚕食着自然界有限的资源。 

　　设计理念向“生态觉醒”方向发展
 
　　清华大学设计中心楼是一栋根据绿色（生态）建筑设计理念进行设计建造的综合型办公建筑，建成后已使用三年，根据实际使用情况以及对使用者的问卷调查，并对该楼进行了为期一年的全天候不间断的自动仪表记录检测证明，该楼的室内热物理环境各种参数均符合原设计指标，室内空气品质各项指标全部合格，太阳能发电装置节能效果显著。该楼使用两年半来有明显的节能效益。因而，这是一项绿色（生态）建筑设计的有效实践。 

　　清华大学设计中心楼设计是从1997年开始进行的，到2000年该楼竣工交付使用。设计本楼的目的就是要为清华大学设计研究院的员工提供一个健康、高效、舒适的工作环境，设计的总的目标就是“运用常规建造技术（可适宜技术）和生态建筑理念把本楼建成一座现代化的绿色生态办公建筑”。该楼建成之后，使用者普遍反映良好。 

　　2002年夏，我们对使用者进行了广泛的问卷调查，80%以上的使用者对于本楼室内环境舒适程度和空气品质表示满意。 

　　目前我们已对本楼室内热物理环境及空气品质进行了为期一年半的全天不间断的仪表自动检测，从已获得的全年检测数据来看，本楼室内各种热物理环境参数（温度、湿度、空气流速、温度厂分布等）以及空气品质参数和原设计计算指标全部符合。 

　　在进行设计前，从哪几个方面着手以达到设计目标是对整个方案设计提出的巨大挑战，为此我们进行了反复的研究、讨论和模拟计算，最后我们确定了达到绿色生态建筑目标的四个方面的“设计策略”（或者说设计理念）即：热缓冲层策略；利用自然能源策略；无害化、健康化策略；整体化策略。我们在设计中针对这四个方面的策略采取了一系列具体的设计措施和细节设计： 

　　策略一：热缓冲层的传导效应 

　　要使建筑内部空间达到健康舒适的效果，最主要的就是要做到建筑的外围护结构（外墙、玻璃窗等）能有效地抵御或缓解外部气候的不利影响。众所周知，具有有空气层（缓冲层）的外围护结构，其隔热保温的性能优于实体外墙。因此，我们在本设计中，把“热缓冲层”的概念加以延伸，在设计中采用“热缓冲空间”的手段，以取得良好的调节气温功效。热缓冲中庭（边庭） 

　　我们在建筑的南部设计了一个体积较大的绿化中庭，其物理功能与内涵较之于传统的位于建筑内心的中庭要丰富，其基本概念是：在冬季，中庭是一个封闭的大暖房，在“温室作用”下，成为办公建筑环境的热缓冲空间，起到了保温节能的作用。在春秋过渡季节，中庭是一个开敞空间，能促使室内良好的自然通风，在夏季，中庭南向百叶遮阳板能有效地遮蔽直射阳光，使中庭成为一个巨大的凉棚，对办公空间起到热缓冲的作用。中庭顶部还设有天窗，有利于自然通风。该楼建成之后，这个绿化中庭热缓冲作用明显，中庭绿化空间已成为本楼最舒适宜人的地方。防晒墙与架空屋顶 

　　本建筑的主入口为西向，因此如何有效地防止西晒成为热缓冲策略的重要组成部分。我们在反复研究比较后，确定采用实体防晒墙的做法，改防晒墙为钢筋混泥土框架填充墙，石材贴面，它和建筑主体脱开，留有4.5米宽的空隙，以利室内外空气流通。 

　　防晒墙在夏季能有效地阻挡强烈的西晒，在冬季能阻拦凛冽的西北风，对建筑西墙形成热保护层，以调节外部气温对室内的影响。本楼建成以后经仪器实测（2002年6月7日）室外温度33.7度，楼内未开空调的情况下，防晒墙内侧办公室室内温度维持在26度，证明了防晒墙的热缓冲和节能效果显著。遮阳板系统 

　　夏季通过玻璃的阳光辐射是对室内热物理环境最不利的因素，但如加上窗外遮阳措施，则能明显减少热辐射量三分之一以上。在本楼的设计中，我们根据北京各季节不同的照射角，计算出各层遮阳板的间距以及竖向百叶间距，在建筑大面积加上铝合金遮阳板体系，实际遮阳效果良好，根据实测情况表明，夏天阳光只能照进窗内1米多范围内，而冬季阳光能照进室内6米左右进深处。 

　　策略二：利用自然能源 

　　太阳能作为一种可再生能源和最清洁的能源，其应用具有非常广阔的前景。但是在办公建筑中，主要不在于热能（太阳能热水系统）的利用，而应考虑用太阳能发电的应用问题。我们对本楼顶架架设太阳能光电板发电系统进行了设计,在多方面比较分析之后，最后选择了日本京瓷公司（KYOCERA）的太阳能发电装置，并于2004年4月底全部安装完毕，5月中旬开始正常运行发电。到9月底系统运行良好，发电效果显著。 

　　策略三：健康化的环境设计
 
　　一是自然通风，在一般的写字楼中，往往采用全封闭的外围护体系，室内温度调节和送风回风完全依赖于空调系统和机械管道系统，其耗能在整个办公建筑中占了重要的比重。而且全封闭空调系统对人体健康是十分有害，会导致SBS（病态建筑综合症）的产生，但是如果建筑师通过与自然界的充分合作而不是对立，以利用自然通风为主满足工作环境的需求，不但可以节省大量的空调耗能，还能造就一种更健康的工作环境。主要工作大空间——设计室，南北两侧均为推拉式落地窗，过渡季节和夏季自然气流可以顺畅通过设计室，带走室内的热空气和污浊空气则从南北廊顶部天窗排出，自然通风对调节和稳定室内温湿度以及增加人体舒适度的重要性。 

　　二是绿化引入室内。绿色办公建筑顾名思义不能缺少现实中的“绿色”，在本楼的设计中，我们对二层南向中庭进行大面积的绿化，楼板上覆土层平均厚度为60公分，种以天然植物，事实证明，室内绿化取得了降低室温，改善小气候，美化室内环境的效果，使办公楼内充满生气，使人们更贴近自然的感受。 

　　三是材料的无害化，绿色建筑意味着健康，无害。而目前我国最普遍和比较严重的问题是，绝大多数办公建筑室内装修材料带有污染性，许多号称“绿色建材”的装修材料其实都不具备环保性能，它们长期散发有害气体（如甲醛，二氧化碳、氡，氨等），其对人体健康的危害程度十分严重。在本楼的设计中，我们在可能经济条件下尽量采用一些真正具有环保功能的装修材料，效果明显。经目前室内空气品质实际检测证明，本楼主要室内工作场所的有害气体含量指数均低于国家规定的标准。 

　　策略四：整体绿色化
 
　　对于办公建筑的绿色化问题，整体讨论和整体设计原则的重要性是不言而喻的。因此绿色目标的达成，应该是各专业，各种措施综合实施的结果。在本楼设计中，除了以上各种绿色化策略外，我们还采取了下列节能措施，主要有： 

　　绿色照明系统：节能灯具，分级设计，分区控制，场景设置等，以达到节电效果，同时也满足不同场景，不同工作位置的需要。 

　　暖通方案的绿色化探索：主要采用水——水热泵机组，可以回收室内人体及设备产生的热量供外区房间使用。另外在新风系统中设置了转轮除湿机，防止室内空气中的细菌污染。 

　　楼宇自动控制系统：包括楼宇自动管理系统，节水节电自控系统，消防自控系统。本楼设计是一次运用常规建造技术建造绿色生态办公建筑的尝试，除了得到一部分的捐赠进行“太阳能发电技术”的试验之外，全部采用常规的建筑材料和建造技术，因此，整体造价比较低廉，竣工后结算建安费造价每平米仅为4000人民币（约合500美金）。这和国外一些同类型生态建筑的造价相比，几乎相差十倍之多。 

　　当然，本楼在绿色和生态技术方面仍然是比较初级的，但是，我们认为本楼“绿色”设计理念却是先进的，这就是我们充分考虑了我国的国情，结合实际在建筑设计理念和设计策略上想方设法，充分挖掘，给使用者创造了一个健康，舒适，温馨而又节能的工作环境，我们认为，这应当是我国当前发展绿色生态建筑的方向。（作者单位：清华大学建筑设计研究院）

清华大学设计中心楼外立面