鄭州市某綠色建筑二星級(jí)辦公樓案例分析

李 丹

(中國(guó)電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司,河南 鄭州 450000)

1 綠色建筑概述

隨著中國(guó)能源問題的嚴(yán)峻惡化，綠色建筑的研究及推廣逐漸成為一種趨勢(shì)，即使每個(gè)國(guó)家對(duì)其定義均不相同，但都在致力于研究大自然與人類的和諧共處。我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門制定了相應(yīng)規(guī)范GB/T 50378—2019綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中就對(duì)綠色建筑(green building)做了明確定義：在建筑的生命周期內(nèi)，最大限度的節(jié)約資源(能源、土地、水和材料)，保護(hù)環(huán)境，減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑[1]。

我國(guó)相關(guān)部門頒布了一系列管理文件，對(duì)綠色建筑評(píng)價(jià)工作做出更加規(guī)范和合理的規(guī)定，對(duì)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)的組織管理、申報(bào)程序、監(jiān)督檢查等進(jìn)行了規(guī)定，以此來宣揚(yáng)綠色發(fā)展理念、提高建筑品質(zhì)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2 項(xiàng)目概況

2.1 工程基本信息

鄭州市某辦公樓項(xiàng)目為新建公共建筑(見圖1)，共分兩棟樓(1號(hào)樓、2號(hào)樓)，其中已申報(bào)綠色建筑二星級(jí)的為1號(hào)樓。1號(hào)樓項(xiàng)目建筑面積7.80萬m2，其中地上建筑面積5.43萬m2，地下建筑面積2.38萬m2，建筑層數(shù)地上14層，地下2層，建筑高度59.9 m。建筑密度為37.95%(整體)，容積率為3.52(整體)，綠地率為30%(整體)。

2.2 綠色技術(shù)的使用

本項(xiàng)目達(dá)到了綠色建筑二星級(jí)的設(shè)計(jì)水平，采用了被動(dòng)設(shè)計(jì)、海綿城市、屋頂綠化噴灌系統(tǒng)、節(jié)能電梯、CO檢測(cè)系統(tǒng)、暖通高效機(jī)組、減震地墊等先進(jìn)的設(shè)備及材料，并在設(shè)計(jì)前期就融入了效費(fèi)比概念，通過合理的分配及優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得較好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。鑒于文章篇幅有限，本文僅從建筑專業(yè)角度分析該綠色辦公樓節(jié)能技術(shù)應(yīng)用。

3 綠色建筑節(jié)能技術(shù)

3.1 總平面優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑總平的布置與設(shè)計(jì)，采用內(nèi)部房間主要南北向布置。冬季日照時(shí)，可以較好的避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。夏季自然通風(fēng)時(shí)，其自然通風(fēng)的利用房間數(shù)占全部房間的比例不小于30%。根據(jù)基地的地形條件、氣候條件，辦公樓整體采用圍合布局方式。建筑選擇南北朝向作為建筑主朝向，東西為輔；規(guī)劃時(shí)注意避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，通過設(shè)置植物防風(fēng)帶(錯(cuò)落層屋頂也有植物防風(fēng)帶)措施來阻擋冬季冷風(fēng)，并且所有窗戶為斷橋鋁合金中空玻璃。與其他建筑物有著適當(dāng)?shù)拈g距，提高夏季和過渡季的自然通風(fēng)與冬季的采光效果。

3.2 室外物理環(huán)境模擬分析

3.2.1 風(fēng)環(huán)境

在建筑總平面基礎(chǔ)上對(duì)場(chǎng)地布局進(jìn)行自然通風(fēng)模擬分析，根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化場(chǎng)地設(shè)計(jì)，以滿足總平面布局獲得良好的夏季自然通風(fēng)和冬季日照，同時(shí)使人員使用較頻繁區(qū)域避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。

冬季工況下，建筑周邊1.5 m高處風(fēng)速基本在0.1 m/s～4.55 m/s之間，平均風(fēng)速約為4.1 m/s，風(fēng)速小于5 m/s，不會(huì)對(duì)人員活動(dòng)造成影響。相比于來流方向地表風(fēng)速3.2 m/s，辦公樓周邊最大風(fēng)速4.55 m/s，經(jīng)計(jì)算，室外場(chǎng)地1.5 m高范圍內(nèi)風(fēng)速放大系數(shù)約為1.42，小于2，符合室外場(chǎng)地出行舒適度的要求。同時(shí)，由于冬季工況下風(fēng)速較大，辦公樓迎風(fēng)面與背風(fēng)面風(fēng)壓差大于5 Pa。

夏季工況下，場(chǎng)地風(fēng)場(chǎng)流線較為明顯，無氣流死區(qū)，無明顯漩渦區(qū)。建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓在2.5 Pa～5.5 Pa之間，背風(fēng)面及側(cè)面風(fēng)壓在-1.7 Pa左右，利于室內(nèi)自然通風(fēng)(見圖2，圖3)。

項(xiàng)目滿足綠建對(duì)室外風(fēng)場(chǎng)舒適度要求。根據(jù)項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果，無論冬季還是夏季，在建筑的南側(cè)入口位置均會(huì)形成“風(fēng)口效應(yīng)”，當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，應(yīng)采取措施避免風(fēng)口位置可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)狀況，如加固此處的廣告牌等易活動(dòng)標(biāo)志設(shè)施。

3.2.2 聲環(huán)境

項(xiàng)目周邊區(qū)域內(nèi)室外聲環(huán)境狀況良好，根據(jù)相關(guān)單位通過批復(fù)的《環(huán)評(píng)報(bào)告》，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)室外噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)晝間環(huán)境噪聲均低于53.6 dB(A)，夜間環(huán)境噪聲均低于44.4 dB(A)，周邊晝夜間噪聲均滿足GB 3096—2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的2類標(biāo)準(zhǔn)。基于環(huán)評(píng)報(bào)告室外噪聲、辦公室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲量分析，綜合室外交通噪聲和其他室內(nèi)噪聲源計(jì)算得出辦公室室內(nèi)背景噪聲值為31.65 dB。采用計(jì)算機(jī)模擬，得出室內(nèi)聲環(huán)境受到室外噪聲的影響程度及部位，根據(jù)模擬結(jié)果更科學(xué)地優(yōu)化方案，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)降噪設(shè)計(jì)，調(diào)整室內(nèi)布局，制定各房間隔聲技術(shù)措施。

項(xiàng)目外墻填充墻采用200厚加氣混凝土砌塊，并進(jìn)行70厚巖棉板做保溫處理，外墻的空氣聲隔聲量約為45.4 dB。外窗采用斷橋鋁窗框(Low-E中空SuperSE-Ⅲ)(6 mm+12 A+6 mm)，玻璃的隔聲量為32.7 dB。

3.2.3 光環(huán)境

本項(xiàng)目周邊無居住建筑、學(xué)校、醫(yī)院等有日照要求的建筑，因此滿足綠建要求。

建筑幕墻玻璃可見光反射比不大于0.20。室外照明僅設(shè)置路燈照明，無景觀照明燈具。建筑外立面及室外景觀照明設(shè)計(jì)沒有對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生光污染。

窗結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面或窗周圍的內(nèi)墻面，采用淺色飾面，比如墻面刷白色涂料。通過軟件分析，對(duì)248個(gè)主要功能房間進(jìn)行眩光計(jì)算分析，所有房間均滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，達(dá)到合理地控制眩光的目的。

3.2.4 場(chǎng)地室外透水地面及綠化

本項(xiàng)目通過合理設(shè)置集中綠地、屋頂綠化、行道樹種植等多種綠化措施，綠地率達(dá)到30.03%，且項(xiàng)目綠地不設(shè)置圍欄等隔離措施，向社會(huì)公眾開放；建筑場(chǎng)地具有調(diào)蓄功能的下凹式綠地面積2 677.12 m2，占綠地面積比例為35.34%；采取了透水鋪裝，透水鋪裝面積4 338.65 m2，占總鋪裝地面面積比例達(dá)到51.49%，透水鋪裝可有效調(diào)節(jié)場(chǎng)地微氣候，避免場(chǎng)地產(chǎn)生干燥的氣候狀況和過高的室外溫度，避免場(chǎng)地內(nèi)熱島效應(yīng)的產(chǎn)生。結(jié)合鄭州地區(qū)氣候特征，栽植多種類型植被，總體上形成大喬木-小喬木-灌木-地被-草坪，五位一體的、生態(tài)的、多重樣的綠化體系。外圍種植區(qū)域選擇常綠樹和闊葉樹相結(jié)合，以達(dá)到滯塵、降噪的目的；屋頂花園以及天井內(nèi)部以生態(tài)為種植原則，微地形加多層綠化形成調(diào)節(jié)局部小氣候的綠色區(qū)域。

3.2.5 地下空間利用

本項(xiàng)目用地面積25 967.16 m2，地下建筑面積為23 757.40 m2。項(xiàng)目開發(fā)可利用地下空間，用來作為機(jī)動(dòng)車庫、設(shè)備用房等功能用房，達(dá)到地下空間充分利用的目的。為了有效解決地下空間的采光問題，本項(xiàng)目在地下室與半地下室的大空間部分，采用光導(dǎo)管技術(shù)導(dǎo)入自然光，并結(jié)合下沉庭院獲得一定的自然采光。其他辦公部分結(jié)合庭院可以獲得充分的自然采光。

3.3 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及太陽能光電一體化設(shè)計(jì)

項(xiàng)目立面設(shè)計(jì)中盡量簡(jiǎn)化建筑體型和立面元素，做到造型簡(jiǎn)約。

本項(xiàng)目各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)能大大提高建筑節(jié)能率，并綜合考慮設(shè)計(jì)外遮陽、空調(diào)等節(jié)能技術(shù)手段共同達(dá)到節(jié)能率的目標(biāo)。項(xiàng)目外墻填充墻體采用200厚加氣混凝土砌塊，外窗采用斷橋鋁窗框(Low-E中空SuperSE-Ⅲ)(6 mm+12 A+6 mm)。大面積的屋面綠化可以充分提高綠化面積，對(duì)降低熱島效應(yīng)也能產(chǎn)生明顯效果，兼顧綠建節(jié)能及品質(zhì)環(huán)境的要求。

由于場(chǎng)地周邊開闊沒有大建筑遮擋，屋頂部分可以布置部分太陽能 PV 發(fā)電板與太陽能熱水設(shè)備，甚至局部空中花園中的設(shè)施也可以與太陽能設(shè)備結(jié)合，從而整體上減緩項(xiàng)目的能耗。

3.4 自然采光設(shè)計(jì)

合理設(shè)計(jì)窗墻面積比，滿足相關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，優(yōu)化建筑通風(fēng)、日照和采光條件，窗戶采用有色材質(zhì)，達(dá)到夏季遮陽效果。

項(xiàng)目采用底層架空的設(shè)計(jì)方法，使首層形成了一個(gè)連貫的空間，架空有利于建筑通風(fēng)的同時(shí)，對(duì)人流的交通組織也有利。辦公樓以常規(guī)塔樓帶裙房的形式布置將高層塔樓壓縮，在滿足面積不變的情況下，使其鋪滿裙房部分挖出中庭部分，使其形成圍合的內(nèi)向空間，同時(shí)滿足采光要求；高層與裙房的關(guān)系，使辦公部分形成高低分區(qū)，同時(shí)爭(zhēng)取到更多的南向采光；將3個(gè)外邊進(jìn)行退臺(tái)，豐富空間層次，同時(shí)營(yíng)造出休憩、交流的場(chǎng)所。

3.5 室內(nèi)物理環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目信息建立equest能耗模型，簡(jiǎn)單分析了目前建筑的外形、朝向及圍護(hù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)ㄖw能耗產(chǎn)生的節(jié)能影響。經(jīng)計(jì)算墻柱墻角內(nèi)表面最低溫度為15.20 ℃，熱橋梁內(nèi)表面最低溫度為16.00 ℃，墻角內(nèi)表面最低溫度為15.10 ℃，屋頂內(nèi)表面最低溫度為17.10 ℃，玻璃內(nèi)表面最低溫度為12.10 ℃，能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。本項(xiàng)目各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)計(jì)算在房間自然通風(fēng)情況下，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度均不大于夏季室外計(jì)算溫度最高值，能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。

項(xiàng)目在過渡季工況下，項(xiàng)目主要功能房間在外窗及內(nèi)門全部打開的情況下，換氣次數(shù)普遍大于2次/h，滿足自然通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。滿足自然通風(fēng)房間面積占主要功能房間面積的比例達(dá)到了91.25%。

本項(xiàng)目各主要功能空間采光效果主要受側(cè)窗采光形式限制，各主要功能空間因側(cè)窗大小及位置不同而導(dǎo)致采光效果各有差異。但總體來講，靠近窗口位置的采光系數(shù)最大，隨著進(jìn)深的增大，采光系數(shù)減小，各主要功能空間采光效果良好。

辦公室隔墻為：200厚加氣混凝土砌塊，隔墻的隔聲量為47.26 dB。辦公室樓板采用100厚鋼筋混凝土，外加面層。樓板的隔聲量約為50.92 dB。本項(xiàng)目中辦公室樓板采用減振墊層，辦公室樓板撞擊聲聲壓級(jí)為59 dB。本項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件隔聲量滿足GBJ 118民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范低限標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益分析

通過對(duì)綠色建筑增量成本及增量效益的分析,引入效費(fèi)比的概念,作為評(píng)價(jià)綠色建筑社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的重要指導(dǎo)目標(biāo),通過各概念和公式的引入及解釋,以本項(xiàng)目為例,項(xiàng)目增量成本現(xiàn)值為419.79萬元，增量效益現(xiàn)值為471.33萬元(未加入社會(huì)效益)，應(yīng)用價(jià)值公式模型得出效費(fèi)比V=471.33/419.79>1,項(xiàng)目在節(jié)能方面增加的成本產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

5 結(jié)語

從我國(guó)綠色建筑發(fā)展的整體趨勢(shì)中，尤其從近些年對(duì)于綠色建筑審查及評(píng)審中可以看出，對(duì)綠色建筑的認(rèn)可更多的是針對(duì)方案本身的合理性，合理的方案帶來的充足日照、通風(fēng)等因素本身就是對(duì)于能源的節(jié)約及保護(hù)，近些年更有不依靠建筑設(shè)備，靠建筑自身空間及材料設(shè)計(jì)達(dá)到能源的供給平衡，綠色建筑的發(fā)展關(guān)乎人類的發(fā)展大計(jì)，設(shè)計(jì)師更應(yīng)立足本身，結(jié)合新技術(shù)，將保護(hù)環(huán)境作為自身使命，將綠色建筑的意識(shí)深深融入自身的血液及靈魂之中。