生態(tài)辦公建筑的地域化設(shè)計(jì)策略

虞力

（廣州珠江外資建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

辦公建筑是現(xiàn)代都市建設(shè)的重要組成部分，它們既普遍存在于城市的各個(gè)角落，又以其獨(dú)特的造型和較高的科技含量，代表著城市的發(fā)展進(jìn)程，同時(shí)也作為“信息的集散、加工與再創(chuàng)造的場所[1]”扮演著社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中越來越不可缺的角色。然而，大部分辦公環(huán)境卻建立在一種鋪張的能源消費(fèi)方式之上：石市森林與玻璃幕墻停止了與自然生態(tài)系統(tǒng)的對(duì)話而產(chǎn)生了熱島效應(yīng)和光污染，是現(xiàn)代都市中不可忽視的環(huán)境問題；人們也習(xí)慣于室內(nèi)“四季如春”的舒適感——這種由中央空調(diào)營造的環(huán)境往往也加劇了氣候異常，造成惡性循環(huán)。面對(duì)全球范圍綠色思潮的巨大沖擊，我們應(yīng)該遵守以人為本的原則處理辦公場所環(huán)境問題，重新審視建筑物與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，追求辦公建筑與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合。

1 傳統(tǒng)辦公建筑面臨的挑戰(zhàn)

1.1 高耗能現(xiàn)狀

統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2020 年全國能源消費(fèi)總量的45.5%來自于建筑和建造能耗[2]，其中最大的能源負(fù)擔(dān)來自于辦公建筑，機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的空調(diào)系統(tǒng)耗電量占到整個(gè)建筑能耗的50%以上，照明次之，大約占20%[3]，因此辦公建筑的節(jié)能問題在生態(tài)化研究中將受到越來越大的壓力。

1.2 以視覺美學(xué)性能為導(dǎo)向

現(xiàn)代都市的辦公建筑常常聚集于城市CBD，通過其高大的體量或者突出的造型，成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)。這類辦公建筑設(shè)計(jì)往往更關(guān)注外立面材料的色彩、質(zhì)感或強(qiáng)度，較少考慮使用者的空間體驗(yàn)感；較少采用對(duì)環(huán)境友好的材料；較少考慮建筑建造的節(jié)能需要以及建筑表皮的環(huán)境功能；忽略了它們對(duì)自然環(huán)境的影響力以及責(zé)任。

1.3 依賴人工打造，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)較低

傳統(tǒng)的大型辦公建筑注重經(jīng)濟(jì)性，室內(nèi)空間進(jìn)深大，辦公位置布置密集，缺乏公共空間的打造，忽略人與人、人與自然之間的交往。同時(shí)，在室內(nèi)物理環(huán)境的打造上過于依賴空調(diào)系統(tǒng)及人工照明，一方面缺失自然通風(fēng)，易于因不完善的機(jī)械通排風(fēng)系統(tǒng)污染室內(nèi)空氣；另一方面嚴(yán)重加大了對(duì)自然光和陽光的吸納難度，加上細(xì)菌粉塵的傳播和室內(nèi)外溫差將導(dǎo)致大樓綜合癥。

2 綠色辦公建筑的設(shè)計(jì)觀

2.1 重視周圍環(huán)境

辦公建筑設(shè)計(jì)應(yīng)注重建筑周圍特定地理環(huán)境和氣候條件小時(shí)應(yīng)，追求人工系統(tǒng)和自然系統(tǒng)共生，構(gòu)成合作共存、互惠互利的關(guān)系。

建筑的生態(tài)特性體現(xiàn)在對(duì)地理環(huán)境的保持和尊重上，即保持生物多樣性、人文、水資源、土壤、大氣及景觀不被破壞，令辦公建筑與周邊環(huán)境共融。然而現(xiàn)代辦公建筑往往體量較大，難以靈活地融入周圍的生態(tài)環(huán)境中，而且人工環(huán)境已成為組成大城市的主要元素，因此需要有其他方面的考慮：如高層辦公樓產(chǎn)生的陰影在對(duì)周圍地段的影響，玻璃材質(zhì)對(duì)光環(huán)境的影響，如何保留、引用或呼應(yīng)自然元素等。

保護(hù)自然環(huán)境，或者說在城市中“打造”自然環(huán)境，要貫徹節(jié)能開源、循環(huán)利用等觀點(diǎn)，盡量通過常規(guī)建筑手法代替高科技手段，減少對(duì)自然環(huán)境的污染及負(fù)荷[4]。

2.2 運(yùn)用自然體系

現(xiàn)代辦公建筑往往過于依賴空調(diào)機(jī)械和電氣設(shè)備，長期處于這種恒溫恒濕的環(huán)境中，人們很容易產(chǎn)生“病態(tài)建筑綜合癥”。建筑本身作為生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，其造型、空間、功能、材料等各組成部分必須與內(nèi)部相互協(xié)調(diào)，并于外與自然生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)，才能保證整個(gè)系統(tǒng)平衡。在辦公建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用自然體系，也就是最大限度地把人造環(huán)境與自然環(huán)境結(jié)合，在建筑在引入陽光、空氣、水體、綠化等自然元素，創(chuàng)造一個(gè)靈動(dòng)變幻又健康舒適的環(huán)境。

因此，在現(xiàn)代辦公建筑中應(yīng)注重自然條件、物理原理與人工技術(shù)手段的結(jié)合。自然通風(fēng)可運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)原理等多種途徑實(shí)現(xiàn)。例如，城市發(fā)展中心在哥倫比亞的總部大樓設(shè)置了連通所有樓層的太陽能煙囪，當(dāng)室內(nèi)的空氣因?yàn)槭褂谜吆驮O(shè)備升溫，通過煙囪上升到頂部，新鮮的空氣便會(huì)從預(yù)制的外墻系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi)，形成自然風(fēng)。在自然采光方面，需關(guān)注避免直射眩光和過量的輻射熱，可采取的方法更多。諾曼·福斯特設(shè)計(jì)的法國尼姆由卡里藝術(shù)中心最大限度地利用了天窗、鋁合金百葉天蓬以及白色外墻，將熱量化解到最低，法國尼姆由卡里藝術(shù)中心外景如圖1 所示。同時(shí)，內(nèi)庭院的樓板和樓梯采用透明鋼化玻璃，讓光線能夠傳播到建筑的最下層，充分發(fā)揮了當(dāng)?shù)氐臍夂騼?yōu)勢。

圖1 法國尼姆由卡里藝術(shù)中心外景

2.3 建立自我調(diào)節(jié)機(jī)制

生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)物質(zhì)的再生利用與能量的循環(huán)轉(zhuǎn)換，建筑作為其中的組成部分，也應(yīng)建立自我調(diào)節(jié)機(jī)制以保持活動(dòng)消耗的動(dòng)態(tài)平衡。楊經(jīng)文先生曾提出：“生態(tài)設(shè)計(jì)必須進(jìn)一步考慮建筑自然的材料和內(nèi)含能量的釋放程度、建筑生命周期中能量和材料在流動(dòng)中的相互作用、建筑產(chǎn)生的排放物對(duì)環(huán)境的影響及如何被加以改變和再循環(huán)利用?！本唧w體現(xiàn)為能源轉(zhuǎn)換、材料回收、雨水收集和廢棄物再生處理等。

2.4 兼顧生態(tài)節(jié)能和資金成本

發(fā)展生態(tài)設(shè)計(jì)、資源再生的手法很多，奈何在現(xiàn)在社會(huì)的進(jìn)步步伐十分緩慢，大部分設(shè)想難以落實(shí)，其中一個(gè)原因便是，做綠色建筑，尤其是通過技術(shù)手段達(dá)到其節(jié)能的目的，需要的資金成本太大，因此，如何通過建筑設(shè)計(jì)手段達(dá)到生態(tài)節(jié)能的目的，是建筑師需要思考的問題。

2.5 采用靈活可變的布局和功能

綠色辦公建筑需要應(yīng)對(duì)氣候的變化和使用者的需求，是具有應(yīng)變能力的活性體系。

設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)初期便應(yīng)考慮到靈活的空間分布策略，除了根據(jù)使用者不同的功能需求外，還可根據(jù)不同季節(jié)中室內(nèi)環(huán)境對(duì)溫度、自然光和景觀的不同需求進(jìn)行功能房間布置。

從技術(shù)層面來說，綠色建筑的構(gòu)件、設(shè)備甚至外圍護(hù)結(jié)構(gòu)都應(yīng)可以自主適應(yīng)環(huán)境或者認(rèn)為地進(jìn)行按需調(diào)節(jié)。如可以讓自然風(fēng)通行，也可以阻擋寒風(fēng)；可以自然采光，又可以隔熱等等。此外，可充分利用夜晚時(shí)間釋放建筑自身的能量，夏季降低次日白天的熱量，冬季阻擋熱量流失以保存至次日。

2.6 辯證看待矛盾因素

針對(duì)不同季節(jié)、不同氣候采取的節(jié)能措施組合在一起時(shí)，難以避免有矛盾產(chǎn)生，如冬季取暖應(yīng)盡量減少體型凹凸，但卻對(duì)夏季的通風(fēng)造成影響。因此，如何權(quán)衡矛盾因素在建筑立面上的作用在節(jié)能設(shè)計(jì)中尤為重要。這就需要設(shè)計(jì)者了解當(dāng)?shù)貧夂驐l件，多方面比較分析，選擇主要技術(shù)手段。

3 綠色辦公建筑設(shè)計(jì)策略

3.1 空間組合

由于辦公建筑內(nèi)部功能復(fù)雜，同一建筑內(nèi)的不同的空間自然光、溫度濕度、開放度和景觀視野的要求都是不同的。因此，可在室內(nèi)外空間交接處設(shè)置開敞空間如休息平臺(tái)，減輕人們對(duì)溫度變化的體感差別，優(yōu)化能源消耗之余，又能豐富空間層次。進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì)的思維不應(yīng)再局限于傳統(tǒng)的功能分區(qū)和動(dòng)靜分區(qū)，還應(yīng)關(guān)注各分區(qū)之間的關(guān)系，根據(jù)使用者具體的需求建立環(huán)境緩沖分區(qū)[5]。

例如，德國法蘭克福商業(yè)銀行便很好地運(yùn)用了物理原理，利用開敞空間優(yōu)化了辦公環(huán)境。設(shè)計(jì)者在不同方向、不同的樓層設(shè)置了空中花園，成為“煙囪”的進(jìn)、出風(fēng)口通向三角形中庭（圖2），產(chǎn)生煙囪效應(yīng)形成自然通風(fēng)，同時(shí)這個(gè)貫通樓棟的中庭也最大限度地接納了陽光[6]。

圖2 法蘭克福商業(yè)銀行中庭

3.2 結(jié)構(gòu)體系

建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)大自然的模仿與學(xué)習(xí)，不僅可以展示人類技術(shù)的高速發(fā)展，同時(shí)是承載了大量信息的藝術(shù)創(chuàng)作，最好的結(jié)構(gòu)形式，無疑是借助高新技術(shù)來適應(yīng)環(huán)境、接近自然的設(shè)計(jì)。

例如，101 大樓設(shè)計(jì)遵循“天人合一”的理念，其造型設(shè)計(jì)應(yīng)用了竹子“節(jié)節(jié)相生、空為大川”的特性，層層相疊，內(nèi)部挑空，不僅可以化解摩天樓底下日常的風(fēng)勢，以保障行人的安全，還可以承受2005 年回歸周期的大地震與17 級(jí)60m/s 以上的風(fēng)速。

3.3 表皮

生態(tài)設(shè)計(jì)觀把建筑物作為生態(tài)系統(tǒng)的一員，如同植物、人或者其他生物一樣，建筑表皮也是建筑物與外部環(huán)境互相作用的界面。建筑表皮對(duì)外表達(dá)建筑美學(xué)與，對(duì)內(nèi)是保護(hù)和改變物理環(huán)境的附屬構(gòu)件。建筑表皮作為內(nèi)外空間的中介，通過室內(nèi)外物質(zhì)、能量、信息等交流可以產(chǎn)生積極或消極的影響，因此它們的生態(tài)作用不應(yīng)小于其美學(xué)性能。

設(shè)計(jì)師除了關(guān)注視覺效果外，還應(yīng)研究綠色建筑表皮，如原生態(tài)材料外墻、能利用煙囪效應(yīng)與溫室效應(yīng)達(dá)到通風(fēng)與保溫效果的可呼吸幕墻系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)的遮陽構(gòu)建、可蓄水的外墻系統(tǒng)等。

4 生態(tài)辦公建筑設(shè)計(jì)的本土化實(shí)踐

4.1 嶺南建筑與綠色建筑的關(guān)系

嶺南地區(qū)夏熱冬暖，炎熱多雨，從總體規(guī)劃到單體建筑的內(nèi)部空間組織都注重通風(fēng)導(dǎo)風(fēng)和遮陽隔熱。傳統(tǒng)嶺南建筑經(jīng)過漫長的推敲，針對(duì)地域氣候特點(diǎn)，形成富有自我特色的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)手法：強(qiáng)調(diào)自然通風(fēng)、遮陽隔熱、互相串聯(lián)并與庭院結(jié)合的開敞空間[7]。

典型的嶺南建筑空間有架空層、冷巷、天井、敞廳等，此類空間均與庭院結(jié)合，起到調(diào)節(jié)微氣候的作用。嶺南特色的綠色建筑生于本土，因地制宜自主適應(yīng)地域氣候，通過降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)與自然的共生，鼓勵(lì)被動(dòng)式節(jié)能[7]，通過建筑空間取代機(jī)械設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遮陽、隔熱、通風(fēng)等需求。

4.2 嶺南辦公建筑的氣候適應(yīng)性技術(shù)

嶺南建筑注重開敞空間即室內(nèi)外過渡空間的打造，并關(guān)注它們之間的連通和組合，通過與園林的結(jié)合與自然產(chǎn)生聯(lián)系。然而由于氣候的變幻以及現(xiàn)代建筑的多樣性和復(fù)雜性，嶺南辦公建筑的設(shè)計(jì)需結(jié)合新的綠色建筑理念，演變出新的空間來應(yīng)對(duì)氣候變化。例如，廣州市氣象監(jiān)測預(yù)警中心利用冷巷降溫加大風(fēng)速（冷巷空間如圖3 所示），設(shè)置天井運(yùn)用熱壓通風(fēng)原理，令架空層和中庭的天窗分別扮演進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的角色，構(gòu)建被動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)。

圖3 冷巷空間

在氣象中心內(nèi)，巧妙設(shè)置了擋墻這一山地建筑設(shè)計(jì)中的典型元素，呼應(yīng)地域文化，靈活改變片墻與建筑的關(guān)系，如分離、延伸、圍合等，打造出聯(lián)系室內(nèi)外，即結(jié)合建筑與自然的院落，窄長的院落形成冷巷空間，兼顧垂直交通和通風(fēng)采光帶等功能。擋土墻構(gòu)建空間如圖4 所示。

圖4 擋土墻構(gòu)建空間

各個(gè)灰空間的結(jié)合，為辦公空間提供了來自大自然的光與風(fēng)，使建筑主動(dòng)與生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生關(guān)系，營造出人與人、人與自然的交往空間。

5 結(jié)語

辦公建筑作為現(xiàn)代都市的發(fā)展標(biāo)尺、現(xiàn)代技術(shù)的展示載體，其發(fā)展必須以特定的地域氣候條件為基準(zhǔn)，關(guān)注建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)性問題。本文分析了各地綠色辦公建筑的設(shè)計(jì)手法，歸納總結(jié)出生態(tài)設(shè)計(jì)理念和策略，并結(jié)合引用本土嶺南建筑的氣候適應(yīng)性技術(shù)，強(qiáng)調(diào)通過常規(guī)建筑手法達(dá)到的被動(dòng)式節(jié)能效果，為從事綠色辦公建筑設(shè)計(jì)的同仁提供工作思路。