生态办公建筑的地域化设计策略

虞力

（广州珠江外资建筑设计院有限公司，广东广州 510000）

0 引言

办公建筑是现代都市建设的重要组成部分，它们既普遍存在于城市的各个角落，又以其独特的造型和较高的科技含量，代表着城市的发展进程，同时也作为“信息的集散、加工与再创造的场所[1]”扮演着社会经济生活中越来越不可缺的角色。然而，大部分办公环境却建立在一种铺张的能源消费方式之上：石市森林与玻璃幕墙停止了与自然生态系统的对话而产生了热岛效应和光污染，是现代都市中不可忽视的环境问题；人们也习惯于室内“四季如春”的舒适感——这种由中央空调营造的环境往往也加剧了气候异常，造成恶性循环。面对全球范围绿色思潮的巨大冲击，我们应该遵守以人为本的原则处理办公场所环境问题，重新审视建筑物与生态系统的关系，追求办公建筑与生态环境的有机结合。

1 传统办公建筑面临的挑战

1.1 高耗能现状

统计调查发现，2020 年全国能源消费总量的45.5%来自于建筑和建造能耗[2]，其中最大的能源负担来自于办公建筑，机关办公建筑和大型公共建筑的空调系统耗电量占到整个建筑能耗的50%以上，照明次之，大约占20%[3]，因此办公建筑的节能问题在生态化研究中将受到越来越大的压力。

1.2 以视觉美学性能为导向

现代都市的办公建筑常常聚集于城市CBD，通过其高大的体量或者突出的造型，成为当地地标。这类办公建筑设计往往更关注外立面材料的色彩、质感或强度，较少考虑使用者的空间体验感；较少采用对环境友好的材料；较少考虑建筑建造的节能需要以及建筑表皮的环境功能；忽略了它们对自然环境的影响力以及责任。

1.3 依赖人工打造，室内环境品质较低

传统的大型办公建筑注重经济性，室内空间进深大，办公位置布置密集，缺乏公共空间的打造，忽略人与人、人与自然之间的交往。同时，在室内物理环境的打造上过于依赖空调系统及人工照明，一方面缺失自然通风，易于因不完善的机械通排风系统污染室内空气；另一方面严重加大了对自然光和阳光的吸纳难度，加上细菌粉尘的传播和室内外温差将导致大楼综合症。

2 绿色办公建筑的设计观

2.1 重视周围环境

办公建筑设计应注重建筑周围特定地理环境和气候条件小时应，追求人工系统和自然系统共生，构成合作共存、互惠互利的关系。

建筑的生态特性体现在对地理环境的保持和尊重上，即保持生物多样性、人文、水资源、土壤、大气及景观不被破坏，令办公建筑与周边环境共融。然而现代办公建筑往往体量较大，难以灵活地融入周围的生态环境中，而且人工环境已成为组成大城市的主要元素，因此需要有其他方面的考虑：如高层办公楼产生的阴影在对周围地段的影响，玻璃材质对光环境的影响，如何保留、引用或呼应自然元素等。

保护自然环境，或者说在城市中“打造”自然环境，要贯彻节能开源、循环利用等观点，尽量通过常规建筑手法代替高科技手段，减少对自然环境的污染及负荷[4]。

2.2 运用自然体系

现代办公建筑往往过于依赖空调机械和电气设备，长期处于这种恒温恒湿的环境中，人们很容易产生“病态建筑综合症”。建筑本身作为生态系统的有机组成部分，其造型、空间、功能、材料等各组成部分必须与内部相互协调，并于外与自然生态系统协调，才能保证整个系统平衡。在办公建筑设计中运用自然体系，也就是最大限度地把人造环境与自然环境结合，在建筑在引入阳光、空气、水体、绿化等自然元素，创造一个灵动变幻又健康舒适的环境。

因此，在现代办公建筑中应注重自然条件、物理原理与人工技术手段的结合。自然通风可运用空气动力学原理等多种途径实现。例如，城市发展中心在哥伦比亚的总部大楼设置了连通所有楼层的太阳能烟囱，当室内的空气因为使用者和设备升温，通过烟囱上升到顶部，新鲜的空气便会从预制的外墙系统进入室内，形成自然风。在自然采光方面，需关注避免直射眩光和过量的辐射热，可采取的方法更多。诺曼·福斯特设计的法国尼姆由卡里艺术中心最大限度地利用了天窗、铝合金百叶天蓬以及白色外墙，将热量化解到最低，法国尼姆由卡里艺术中心外景如图1 所示。同时，内庭院的楼板和楼梯采用透明钢化玻璃，让光线能够传播到建筑的最下层，充分发挥了当地的气候优势。

图1 法国尼姆由卡里艺术中心外景

2.3 建立自我调节机制

生态系统强调物质的再生利用与能量的循环转换，建筑作为其中的组成部分，也应建立自我调节机制以保持活动消耗的动态平衡。杨经文先生曾提出：“生态设计必须进一步考虑建筑自然的材料和内含能量的释放程度、建筑生命周期中能量和材料在流动中的相互作用、建筑产生的排放物对环境的影响及如何被加以改变和再循环利用。”具体体现为能源转换、材料回收、雨水收集和废弃物再生处理等。

2.4 兼顾生态节能和资金成本

发展生态设计、资源再生的手法很多，奈何在现在社会的进步步伐十分缓慢，大部分设想难以落实，其中一个原因便是，做绿色建筑，尤其是通过技术手段达到其节能的目的，需要的资金成本太大，因此，如何通过建筑设计手段达到生态节能的目的，是建筑师需要思考的问题。

2.5 采用灵活可变的布局和功能

绿色办公建筑需要应对气候的变化和使用者的需求，是具有应变能力的活性体系。

设计师在设计初期便应考虑到灵活的空间分布策略，除了根据使用者不同的功能需求外，还可根据不同季节中室内环境对温度、自然光和景观的不同需求进行功能房间布置。

从技术层面来说，绿色建筑的构件、设备甚至外围护结构都应可以自主适应环境或者认为地进行按需调节。如可以让自然风通行，也可以阻挡寒风；可以自然采光，又可以隔热等等。此外，可充分利用夜晚时间释放建筑自身的能量，夏季降低次日白天的热量，冬季阻挡热量流失以保存至次日。

2.6 辩证看待矛盾因素

针对不同季节、不同气候采取的节能措施组合在一起时，难以避免有矛盾产生，如冬季取暖应尽量减少体型凹凸，但却对夏季的通风造成影响。因此，如何权衡矛盾因素在建筑立面上的作用在节能设计中尤为重要。这就需要设计者了解当地气候条件，多方面比较分析，选择主要技术手段。

3 绿色办公建筑设计策略

3.1 空间组合

由于办公建筑内部功能复杂，同一建筑内的不同的空间自然光、温度湿度、开放度和景观视野的要求都是不同的。因此，可在室内外空间交接处设置开敞空间如休息平台，减轻人们对温度变化的体感差别，优化能源消耗之余，又能丰富空间层次。进行生态设计的思维不应再局限于传统的功能分区和动静分区，还应关注各分区之间的关系，根据使用者具体的需求建立环境缓冲分区[5]。

例如，德国法兰克福商业银行便很好地运用了物理原理，利用开敞空间优化了办公环境。设计者在不同方向、不同的楼层设置了空中花园，成为“烟囱”的进、出风口通向三角形中庭（图2），产生烟囱效应形成自然通风，同时这个贯通楼栋的中庭也最大限度地接纳了阳光[6]。

图2 法兰克福商业银行中庭

3.2 结构体系

建筑结构形态对大自然的模仿与学习，不仅可以展示人类技术的高速发展，同时是承载了大量信息的艺术创作，最好的结构形式，无疑是借助高新技术来适应环境、接近自然的设计。

例如，101 大楼设计遵循“天人合一”的理念，其造型设计应用了竹子“节节相生、空为大川”的特性，层层相叠，内部挑空，不仅可以化解摩天楼底下日常的风势，以保障行人的安全，还可以承受2005 年回归周期的大地震与17 级60m/s 以上的风速。

3.3 表皮

生态设计观把建筑物作为生态系统的一员，如同植物、人或者其他生物一样，建筑表皮也是建筑物与外部环境互相作用的界面。建筑表皮对外表达建筑美学与，对内是保护和改变物理环境的附属构件。建筑表皮作为内外空间的中介，通过室内外物质、能量、信息等交流可以产生积极或消极的影响，因此它们的生态作用不应小于其美学性能。

设计师除了关注视觉效果外，还应研究绿色建筑表皮，如原生态材料外墙、能利用烟囱效应与温室效应达到通风与保温效果的可呼吸幕墙系统、可调节的遮阳构建、可蓄水的外墙系统等。

4 生态办公建筑设计的本土化实践

4.1 岭南建筑与绿色建筑的关系

岭南地区夏热冬暖，炎热多雨，从总体规划到单体建筑的内部空间组织都注重通风导风和遮阳隔热。传统岭南建筑经过漫长的推敲，针对地域气候特点，形成富有自我特色的气候适应性设计手法：强调自然通风、遮阳隔热、互相串联并与庭院结合的开敞空间[7]。

典型的岭南建筑空间有架空层、冷巷、天井、敞厅等，此类空间均与庭院结合，起到调节微气候的作用。岭南特色的绿色建筑生于本土，因地制宜自主适应地域气候，通过降低能源消耗，实现与自然的共生，鼓励被动式节能[7]，通过建筑空间取代机械设备，实现遮阳、隔热、通风等需求。

4.2 岭南办公建筑的气候适应性技术

岭南建筑注重开敞空间即室内外过渡空间的打造，并关注它们之间的连通和组合，通过与园林的结合与自然产生联系。然而由于气候的变幻以及现代建筑的多样性和复杂性，岭南办公建筑的设计需结合新的绿色建筑理念，演变出新的空间来应对气候变化。例如，广州市气象监测预警中心利用冷巷降温加大风速（冷巷空间如图3 所示），设置天井运用热压通风原理，令架空层和中庭的天窗分别扮演进风口和出风口的角色，构建被动通风系统。

图3 冷巷空间

在气象中心内，巧妙设置了挡墙这一山地建筑设计中的典型元素，呼应地域文化，灵活改变片墙与建筑的关系，如分离、延伸、围合等，打造出联系室内外，即结合建筑与自然的院落，窄长的院落形成冷巷空间，兼顾垂直交通和通风采光带等功能。挡土墙构建空间如图4 所示。

图4 挡土墙构建空间

各个灰空间的结合，为办公空间提供了来自大自然的光与风，使建筑主动与生态环境产生关系，营造出人与人、人与自然的交往空间。

5 结语

办公建筑作为现代都市的发展标尺、现代技术的展示载体，其发展必须以特定的地域气候条件为基准，关注建筑设计的生态性问题。本文分析了各地绿色办公建筑的设计手法，归纳总结出生态设计理念和策略，并结合引用本土岭南建筑的气候适应性技术，强调通过常规建筑手法达到的被动式节能效果，为从事绿色办公建筑设计的同仁提供工作思路。