低碳健康办公建筑技术路径简析

低碳健康办公建筑技术路径简析

郑艳

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摘要：在气候变化及低碳减排的大背景下，低碳健康建筑工作愈发引起世界范围内的关注。办公建筑作为建筑能耗的重要组成部分，如何降低其能耗强度一直是节能领域的研究热点。本文主要对健康办公建筑技术路径进行简析。

关键词：健康；办公建筑；技术路径

引言

近年来，随着建筑节能和绿色建筑相关标准的不断更新，以及福建省各项相关政策的实施，建筑节能在工程建设领域占据越来越重要的地位。从福建省统计年鉴的数据中可以看出，每年新建建筑体量巨大，年新开工建筑面积约2.2亿m2，其中新建办公建筑面积占比较大，并且大型办公建筑能耗高，节能潜力大。

1健康办公建筑智能化设计意义

智能化的办公环境集办公自动化、通信自动化及楼宇管理自动化为一体，其意义在于能够创造更为舒适的、人性化的工作环境，提高办公人员的工作效率，并且降低办公建筑的运营维护成本。从节能的角度考虑，办公建筑智能化的设计有利于节约自然能源，减少对环境的污染，提高建筑可再生能源及节能材料的利用率，对促进城乡建设的低碳发展、生态化可持续发展有着积极的意义，也是国家碳达峰、碳中和目标任务实现的必要途径。

2健康办公建筑技术路径

2.1风廊优化高层办公建筑自然通风的机制

2.1.1室外风廊改善内外风环境

城市及街区尺度的通风廊道可以促进城市空气循环、改善热岛效应、降低空气污染，单栋建筑物塑造的室外风廊对其周边的微观环境具有同样的积极意义。高层建筑密布导致建筑群阻滞空气流动，并使部分气流转向向下，贴迎风面形成的下冲风导致建筑迎风面周边近地面处风速较高，影响或危害地面步行或骑行人群的正常活动。其空间解决策略之一是设置贯通建筑前后的通风廊道以促进空气流穿越建筑本体，改善迎风及背风面室外风环境并带走热量和空气污染物。通过CFD模拟发现，设置室外风廊的形体设计可以缓解下冲风效应，尤其是底层的风廊将近地面处的气流导向背风面，缩小地面层风影区面积，对改进街区风环境具有积极意义。高层建筑设置室外风廊不仅可以对室外风环境进行优化，还能降低迎风表面风压，这种泄压作用也可以在模拟中得到证实。这会降低迎风立面开窗引入高速气流的风险，促进高层建筑内部自然通风的使用。

2.1.2室内风廊促进内部整体空气流动

水平风廊能够吸附并带走邻近各层办公空间的室内热空气，但涉及的空间范围有限；而竖向风廊可以串接大部分楼层，若在其底部引入风压，可与热压动力协作促进空气自下而上流动。以最常见竖向气流通道——中庭为例，当各层开窗引入大量室外风时中庭空间下段气流向下流动，与热浮力驱动的向上气流产生冲突。避免此类消极气流的措施是严格限制各层迎风立面摄取气流，将中庭沿纵向分成数段且各段中庭底部和顶部分别设置较大面积的主进风口和出风口。在相同工况条件(外部气温、风速条件和内部热源)下对18层中庭式办公建筑进行CFD模拟，以比较分段式中庭和通高式中庭的自然通风效果。迎风面和背风面在各层设小型窗洞与外部空气联通，各段中庭的底部和顶部设置大面积主进风口和出风口。模拟结果显示，设置同尺寸、同位置的主进出风口时7)，分段式中庭内部各段自下而上的气流顺畅，除两个楼层出现异常，其他办公区域气流均从外立面流向中庭并向上流动直至排出；而通高中庭的中段气流混乱，背风面8个楼层的气流从中庭流至办公空间，形成内部空气污染。原因是中段上下两端邻近的主进出风口出现“短路”，大部分气流直接从进风口流至最近的出风口，未将引入的气流用作驱动空气向上流动的动力。若将主出风口远离主进风口，模拟结果显示中庭内部气流更加无序。以上模拟证明分段式中庭在促进风热压协同通风方面具有合理性。

2.2高效健康舒适末端设备

传统室内空调与新风系统采用对流、顶送的方式，不具备独立除湿能力，对室内湿度处理能力较差，且容易产生冷风直吹、冷凝水滋生霉菌等现象。采用辐射式空调形式，在天花板或侧墙敷设毛细管网或集成辐射板形成冷热辐射面，依靠辐射换热方式能够有效地提高换热效率，具有温度均匀、舒适性高的特点，是理想的高效换热方式。同时结合置换新风系统，具有独立的湿度控制能力，室外新风经过滤、除尘、除湿、再热等处理后，经由房间下部的出风口送入室内，自下而上形成“新风湖”，将旧空气自房间顶部排出，能够有效改善送风效率，消除冷风直吹，改善室内的温度、湿度环境。

2.3办公建筑储能技术

蓄电池属于化学储能，是当前应用最广泛的储能设备。蓄电池储能过程为电能转换成化学能，其释能过程为化学能转换成电能。蓄电池需安装在建筑物有特殊温湿度要求的房间内，且结构荷载要求较高。蓄电池的优点在于通用性强，几乎任何地域、任何环境的建筑物均可采用蓄电池作为储能设备；其缺点包括电气系统复杂，初始投资费用高，维护成本高，有火灾危险、废弃电池环境污染等。抽水蓄能属于物理储能，其储能过程为电能转换成水势能，释能过程为水势能转换成电能。抽水蓄能的优点在于技术成熟、储能功率大，缺点在于适用地区有限、水系依赖性高、输电距离远、投资大和破坏环境等，无法广泛应用在办公建筑中。健康办公建筑能源系统包含系统控制器、发电模块接收器、蓄电池模块控制器、水蓄能模块控制器以及建筑能耗系统接收器，各模块之间通过数据总线连接。健康办公建筑控制器负责整个系统的数据调动；发电模块接收器接收可再生能源发电数据；蓄电池模块控制器负责控制蓄电池为照明系统及动力系统负荷储能；水蓄能模块控制器负责控制水蓄能设备为空调系统负荷储能；建筑能耗系统接收器接收建筑能耗系统数据。健康办公建筑能源系统的目标是实现办公建筑的低碳化，削峰填谷是重要的技术手段。能源系统为了实现削峰填谷，蓄电池和水蓄能设备均为有效手段；而经过前述章节的论述，同时采用蓄电池和水蓄能设备，是目前最优的解决方案。

2.4采光智能化设计

传统的办公建筑中，采光大多依靠人工光源提供办公建筑明亮办公环境。然而，高照度的灯具容易产生光污染，办公建筑反而威胁着办公人员的健康，容易使人产生眩晕感，办公建筑引起头痛、疲劳、增重压力与焦虑感。办公建筑采光健康办公建筑节能的智能化设计，主要包括自动跟踪采光系统、自健康办公建筑动跟踪反光系统、日光偏转系统及人工照明系统。其办公建筑宗旨在于感应室内光照度并根据实际需求自动调节光健康办公建筑线强弱，在满足人员舒适度的前提下实现建筑的采光健康办公建筑节能。

2.5其他健康设计

在建筑健康化设计上，采取污染源控制、通风净化、水质实时监测、噪声控制和自然通风等技术维持健康舒适的室内环境，并提供了丰富的健康设施和完善的运营服务。内热湿环境整体达到了Ⅱ级以上的舒适度，光环境指标复合健康建筑的要求，室内空气污染物浓度也低于标准值的 40%，整体室内环境品质较高。

结语

在国家“双碳”目标的号召下，未来办公建筑将加速走向智慧化与低碳化。前沿信息技术的发展与应用不可或缺，需要建筑师、工程师、程序员和其他专业人员的共同努力，以促进办公建筑智能化的进一步发展，使其更加适应现代办公建筑的节能需求。

参考文献

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[2]杨叶萌.合肥地区某超高办公建筑被动式设计的节能模拟分析与研究[D].合肥:安徽建筑大学,2022.

[3]蒋华良.节能技术在现代智能化建筑设计中的应用[J].住宅与房地产,2021(7):84-85.