我国是一个发展中国家，人口众多、能源消耗巨大。近些年在政府大力倡导下、在国内专家引导下，人们逐渐开始关注建筑的生态可持续发展。但很多业主、开发商、甚至设计者并不真正理解什么是生态建筑，即使知道许多生态建筑技术研究的成果，但哪些是适合我国国情的，哪些是可以在实际工程中应用的，理解的还不够系统、全面。在众多建筑类型中，我国的办公建筑尤其是高层办公建筑的能源消耗是最大的，其建设、使用、维护过程中对环境、使用者的危害也是最大的。
因此本篇论文选取了这一有代表性的建筑类型，以一线建筑设计者的视角、以实际工程应用为出发点，简述生态建筑的概念，并结合具体国情、市场现状，因地制宜、实事求是、有针对性地提出在现阶段我国办公建筑设计中有哪些行之有效的生态设计手法可选用；如何选择适应国情、符合实际情况的具体的建筑技术策略等等问题，倡导使用投入较小的低技术生态技术策略，希望能够对业界的同行在设计中起到一定的参考和帮助作用。
关键词：办公建筑，生态技术，策略
目 录
摘 要………………………………………………………………………………Ⅱ
绪 论…………………………………………………………………………………1
一、建筑生态技术策略概论…………………………………………………………2
1、建筑生态技术策略的定义…………………………………………………………2
2、建筑生态技术策略内容及其分类………………………………………………2
(1) 建筑生态技术策略的内容………………………………………………………2
(2) 建筑生态技术策略的分类………………………………………………………3
二、办公建筑生态技术策略研究……………………………………………………4
1、总图平面及建筑平面布局手段……………………………………………………4
2、围护结构节能手段…………………………………………………………………8
3、自然通风手段……………………………………………………………………13
4、自然采光手段……………………………………………………………………16
5、遮阳手段…………………………………………………………………………20
6、建筑表面绿化手段………………………………………………………………22
7、构造细节设计手段………………………………………………………………26
8、利用太阳能手段…………………………………………………………………27
9、利用地源热泵手段………………………………………………………………32
10、畜冷手段…………………………………………………………………………34
11、空调热回收手段…………………………………………………………………35
12、辐射采暖与制冷手段……………………………………………………………37
13、变频手段…………………………………………………………………………39
14、智能感应控制手段………………………………………………………………39
15、雨水回收利用手段………………………………………………………………40
16、中水利用手段……………………………………………………………………41
17、建筑构件采用预制手段…………………………………………………………42
18、采用自然再生可循环利用的建筑材料手段……………………………………43
结 论…………………………………………………………………………………46
参考文献……………………………………………………………………………47
绪 论
自第一座办公建筑诞生，至今已有百年历史，这期间办公建筑以其前所未有的发展速度、高效集约化的办公条件、卓越的建筑管理模式为人们提供了较为理想的办公环境，逐渐成为现代建筑领域中的宠儿。
但是，由于认识程度的不同，许多投资者、开发商、建造商、政府管理者，甚至是建筑设计师对当代办公建筑还缺乏足够的生态认识，他们只是片面地在办公建筑的高度、面积、外立面、材料、装修等方面进行过多的追求，而在办公建筑的节能、舒适、健康等方面漠不关心，认为这些无关紧要。据有关数据统计，能源总消耗中约有1/3左右为建筑能耗，其中公共建筑单位面积能耗大约是普通居住建筑的10倍，而在公共建筑中办公建筑的能耗又位居前列。
伴随能源危机、地球温室效应、臭氧层的破坏，以及干旱洪水等不断出现，世界各国都在高度关注生态建筑可持续发展的研究工作。
因此本文选取了具有代表性的办公建筑，从一名从事具体设计工作的建筑师的视角，以工程应用为目标，针对目前国内外办公建筑的现状及其存在的生态问题，选取了现阶段在办公建筑实际设计中有针对性的、建筑师可控的一些“适宜技术策略”分别进行阐述，侧重于实际应用方法的探讨和研究。
生态可持续发展是一个庞大而复杂的系统工程，非一个专业、一个人所能完成的。本文所阐述的内容仅局限于工程设计中所涉及到的关于生态办公建筑技术策略的部分，只是建筑生态可持续全过程中极小的片断。希望本文能为建筑设计人员和工程业主提供为建筑节能减排、保护环境的参考性方案，哪怕仅仅采用其中一、两项措施，也是为我国生态办公建筑设计尽了自己的力量。
一、建筑生态技术策略概论
1、建筑生态技术策略的定义
建筑生态技术策略是为了实现生态建筑的设计目标而采取的各种技术或非技术手段的统称，它是建筑生态学中的技术应用部分，其内容呈现多样化。
采用何种建筑生态技术策略要“因地制宜”，应根据各地区的环境、气候、经济、技术、文化的发展情况选择“适宜技术”。这里所指的“适宜技术”不是一个绝对概念，它可能是传统技术策略，也可能是高新技术策略，抑或是介于其间的中低技术策略；而对于某一地区，或者只选其一，或两者混合使用，或全部采用，只要适合当地环境的、最大限度实现生态建筑设计目标的都可称为“适宜技术”。
2、建筑生态技术策略内容及其分类
正如前文所述，建筑生态技术策略是为了实现生态建筑的设计目标而采取的各种技术或非技术手段的统称，其包含的内容众多而复杂，并且还在不断地研究探索之中，以下是目前可归纳总结的一些内容。
（1）建筑生态技术策略的内容
本文出于简化考虑，以实际操作中可清晰界定为原则，以方便设计者对应选择为目的，试将可相对独立实施的一类方法措施归纳在一种手段内（这些手段在不同的分类方式下会出现相互交织重叠的情况，这是因为生态建筑本身是一个完整的体系，其技术策略必然也是相互联系的，本文只是为了能够阐述得比较清楚而故意为之，但不代表这些手段是孤立的、可机械分别对待的）。以下是从相关资料中收集到的并归纳总结出的现阶段建筑生态技术策略内容，包括有：
01政策法规手段、02制定标准及评估手段、03培养节约环保意识手、04可持续场地环境设计手段、05动植物生态保护手段、06总平面及建筑平面布局手段、07围护结构节能手段、08自然通风手段、09自然采光手段、10遮阳手段、11建筑表面绿化手段、12构造细节设计手段、13利用太阳能手段、14利用风能手段、15利用生物能手段、16利用地源热泵手段、17蓄冷手段、18空调热回收手段、19辐射采暖与制冷手段、20变频手段、21智能感应控制手段、22雨水回收利用手段、23中水利用手段、24建筑构件采用预制手段、25采用自然再生可循环利用的建筑材料手段、26室内采用绿色健康材料手段、27采用节能电气，提高能效比手段、28采用节水型卫生器具手段、29噪声控制手段、30垃圾管理与处置手段。
（2）建筑生态技术策略的分类
对于建筑生态技术策略的分类可有多种方式，可根据其技术性划分，也可根据其实现目标、技术复杂程度、能源的利用形式、采用阶段、策略使用者、可操作性等等来划分。表1-1为几种主要分类方式的总结。
表1-1 建筑生态技术策略分类
由表1-1不难看出，建筑生态技术策略所涉及的内容复杂、范围广泛，从不同的角度来看这些策略，其所关注的方向也就不尽相同。建筑师在参与工程设计实践的过程中，应充分了解以上各种概念、内容和手段，从建筑设计阶段就加以严格控制，争取实现办公建筑生态化的目标。对于那些符合当前国情的、适宜的建筑生态技术策略应在实际工程中多方案比较考虑使用，提高建筑的“生态化”，为人类的可持续发展，为地球环境的逐步改善，建筑师的责任十分重大。
二、 办公建筑生态技术策略研究
在前一章中，简单归纳和介绍了30种建筑生态技术策略，以下从这些建筑生态技术策略中选取在办公建筑设计中，在我国目前阶段可实施和常用的18种技术策略进行详细研究和阐述。
1、总平面及建筑平面布局手段
在高层写字楼的设计中，首先要考虑的就是平面关系，这里包括总平面和建筑单体平面两个内容要给予足够的考虑。
（1）总平面布局
在高层写字楼的总平面设计中，在充分了解当地的纬度、太阳辐射强度、主导风向等自然条件后，并综合考虑选址、形态、间距、朝向、通风因素，设计出低能耗的建筑总平面关系：（表2.1）
表2-1 总平面布局场地设计因素矩阵
（1）选址：综合考虑自身建筑与周边自然环境（如植被、坡地、水面等）及已建成建筑之间的关系，利用有利条件，改善不利环境，在优化建筑周边小气候的同时，建立气候防护体系，形成适宜的地区微气候，以达到节能目的。（图2.4）
图2.4 利用建筑选址，并结合建筑形态、通风和朝向等因素形成适宜的地区微气候
（2）形态：在建筑总平面设计中一方面要求体型系数尽量小，主要是指采用减少建筑外墙面积、控制层高、减少体型凹凸变化，尽量采用规则平面等设计手段；另一方面要求形体在冬季可接受更多的辐射热。
（3）间距：阳光不仅是热源、光源，还对人的健康、精神心理都有影响。所以，必须保证室内一定的日照量，从而确定建筑的最小间距。
（4）朝向：应根据所处地理位置的不同选取可减少能耗的建筑朝向。如在热带，为减少太阳入射面积，建筑宜是长轴南北向布置；而在寒带，为争取太阳辐射，建筑宜东西向布置。
（5）通风：在建筑总平面设计中，空气流动是一个重要的气象因素，各地区的气象资料均可提供当地不同季节的主导风向和风速，是设计的依据。在任何地段上风的流动都会影响建筑内部的冷暖和内外气候环境。由于通风可增加建筑的散热，夏天的穿堂风可使居室凉爽舒适，但冬季则需要避风措施，因此控制气流是总平面设计中的关键点（图2.5）。控制气流的基本方法是降低流速和分解流向，建筑在地段上的落位要充分利用自然地形条件，创造利用当地风效应的特点取得环境气候效益（图2.6）。在冬季建筑体的尖角指向风力的方向，使其速度分解。利用风障也可减弱风力，包括利用其他建筑或植被作风障。
图2.5 不同建筑群布置时的气流分布状况
图2.6 建筑在不同风向作用下的强风区
（2）建筑平面布局
在建筑的具体平面设计中，开窗位置、服务核（即楼、电梯和卫生间）位置要根据当地纬度的太阳运动轨迹来考虑，将有利于建筑的节能。
开窗位置：在热带地区开窗一般应该面向直接日晒最小的方向（除非要保护特别重要的视觉走廓），而在寒带开窗应面向最有利接受日照的方向。
服务核位置：服务核可以起到“遮阳与挡风”的作用。如将它们布置在建筑的东端、西端两端，可遮挡日晒，能节省空调负荷达20％。在寒冷和温和地区，服务核还可当作挡风的屏障（图2.7）。因此将服务核布置在周边可获得以下一些优点：
（1）不需要防火的压力管道，从而降低初始费用和运营费。
（2）使用者有良好的视线景观，从而增强其场所感。
（3）能使楼电梯间获得自然通风。
（4）能使楼电梯间获得自然采光。
（5）在建筑的整个动力系统出现故障时更安全。
（6）具有遮阳和挡风的作用。
服务核置于建筑平面的周边，这种设计方法与传统的将服务核放置在建筑平面中心就有很大的差异了。
图2.7 服务核位置的三种类型
2、围护结构节能手段
围护结构节能手段指通过改善建筑物外围护结构的热工性能，以达到夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备如采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的负荷，最终达到节能的目的。建筑物的围护结构节能手段主要涉及以下六个方面内容：
（1）外围护实体墙面节能措施
在围护结构节能手段中通过加强外围护实体墙面的保温来节能是最行之有效的方法之一。
目前，我国在外围护实体墙面的节能措施已经比较成熟和多样化。外围护实体墙面的节能又可分为复合墙体节能与单一墙体节能。
复合墙体节能是指在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。根据复合材料与主体结构位置的不同，又分为内保温技术、外保温技术及夹心保温技术。单一墙体节能指通过改善主体结构材料本身的热工性能来达到墙体节能效果，目前常用的墙体材料中如加气混凝土、空洞率高的多孔砖或空心砌块等为单一节能墙体。
（2） 窗户节能措施
窗户是建筑外围护结构中不利于节能的部分，因此将窗户的节能措施加强，将可以大幅度提高建筑的节能效率。（图2.8）
图2.8 几种常见的窗的保温形式
窗户节能措施主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可通过采用密封材料增加窗户的气密性，从而减少室内外冷热气流的直接交换，起到降低设备负荷作用；减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递，建筑物的窗户由镶嵌材料（玻璃）、窗框等部件组成，通过采用节能玻璃（如中空玻璃、热反射玻璃等）、节能型窗框（如塑性窗框、隔热铝型框等）来增大窗户的整体传热系数以减少传热量；在南方地区太阳辐射非常强烈，通过窗户传递的辐射热占主要地位，因此可通过遮阳设施（外遮阳、内遮阳等）及高遮蔽系数的镶嵌材料（如low-e 玻璃）来减少太阳辐射量。
（3） 屋面节能措施
屋面节能的原理与外围护实体墙面的节能一样，通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面（外保温、内保温、夹心保温，图2.9）、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。
图2.9 屋面内保温、外保温及夹心保温的构造做法
（4） 玻璃幕墙节能措施
玻璃幕墙是现代高层建筑较多采用的外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，它是传统墙体热损失的5－6倍，而单层玻璃幕墙的能耗将占到整个建筑能耗的40％左右。
由于玻璃幕墙由玻璃和金属结构组成，而玻璃表面换热性强、热透射率高，故对室内热条件有极大的影响。在夏季，阳光透过玻璃射入室内是造成室内过热的主要原因。而在冬季，由于玻璃幕墙的热工性能相对于一般实体墙较差，导致建筑内部冬季过冷，对舒适度有较大影响，不利于建筑节能。而且由于很多的玻璃幕墙窗扇不可开启，在通风上会存在一定问题，这不但增加了空调的能耗，同时空气的流通性差也不利于人体的健康。
玻璃幕墙的节能措施主要从以下几个方面考虑：
玻璃幕墙节能构造体系：将玻璃幕墙设计成双层结构体系，不是一般的双层玻璃窗，而是可以调节气候的夹层，宽度几十公分到1米多，有的夹层中设遮阳设施，上下有进、排风设施，这种构造体系就是目前比较盛行的可呼吸式玻璃幕墙体现，其对于建筑节能十分有效。（图2.10）
图2.10 德国贸易博览会有限公司管理楼双层幕墙
外遮阳构造：在玻璃幕墙以外附加遮阳手段，将可大幅度降低太阳热辐射。
高性能玻璃：玻璃材料的保温技术也是建筑节能的关键之一。在玻璃幕墙设计中采用高性能的复合玻璃比普通中空玻璃的保温隔热性能高一倍到几倍（如单面镀膜Low-e中空玻璃，其导热系数约为1.7w/m2.k，保温隔热性能比普通中空玻璃就提高一倍）。下面为几种先进的复合玻璃的简介：
（1）吸热中空玻璃或热反射中空玻璃
吸热玻璃或热反射玻璃都是以吸收或反射的方式遮避太阳辐射热，但传热系数却很高。将这两种玻璃与普通玻璃组合，中间封入特种气体做成中空玻璃，其传热系数将大大降低。这种复合玻璃既能使太阳辐射热的进入得到适当控制，又有较好的保温性能。
（2）低辐射中空玻璃
这种玻璃由低辐射与普通玻璃复合而成。由于低辐射中空玻璃对于太阳光的高透过率和对于长波辐射热的高反射率，使其具有极好的保暖性能，适合于以采暖为主的寒冷地区使用。（图2.11）
（3）低辐射——热反射中空玻璃
图2.11 低辐射中空玻璃
将热反射玻璃放置在外侧，低辐射玻璃放置在内侧复合而成。它既能极好地遮避太阳的辐身热，又有极低的会热系数，是一种理想的组合。
（4）硅气凝胶特种玻璃
Aerogel（气凝胶），世上最轻固体，因其甚似空气（比空气重三倍），故又被称作“冻结的烟” （图1.12）。气凝胶具有异常强大的隔热功能，一块一寸厚的气凝胶造，相当20至30块普通玻璃的隔热功能，如将气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰丝毫无损。在玻璃产品中掺入气凝胶成为硅气凝胶，外观如同有机玻璃，轻质透明而坚硬，是一种效能特别高的保温隔热材料，可使玻璃幕墙的保温隔热性能大幅度提高。
图2.12 气凝胶
（5） 外围缓冲空间节能措施
在外界空间与主体之间，增加一个灰空间，作为缓冲空间。如在建筑受到强烈日照的方向设计单独的一片墙体来阻挡太阳辐射热；或在屋顶设计一个夹层；或在建筑的外围设计缓冲空间，将极大地降低外界对建筑内部的影响。如杨经文设计的马来西亚梅纳拉大厦，将缓冲空间引入建筑。（图2.13）
图2.13 梅纳拉大厦的高层缓冲空间
3、 自然通风手段
自然通风对可持续发展的设计而言是有价值的，因为它能依靠自然的空气流动，并通过减少机械通风和空调的需求，节省那些重要的、不可再生能源的使用。它解决了对建筑的两个基本的要求：排除室内污浊的空气和湿气，增强人体舒适感。图2.14表示了自然通风与建筑的关系，位于气流路线中的墙体使建筑物底部、边脊与屋面周围产生气流“翻腾与湍流”，从而形成正压区与负压区。因此，开窗的位置及大小直接决定了建筑室内得到最佳的换气次数与风速。规范中规定，在高层写字楼的设计中外窗可开启面积应不小于30％，玻璃幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。
图2.14 自然通风与建筑的关系
图2.15 建筑开口位置与室内水平气流的关系
自然通风手段在建筑内主要可分为水平通风和竖向通风两种方式。（由图2.15可见通常情况下，建筑开口与室内水平气流的关系）
水平通风俗称穿堂风，在主导风向的通风面和背风面都有开口，使气流水平通过建筑，这种通风方式可在过渡季节获得最佳自然通风效果。建筑平面形状上应最大限度地面向所需要的（夏季）风向展开，并设计成进深相对较浅的平面（如外墙到外墙14米以内的进深），使流动的空气易于穿过建筑。气流位置最好在工作面，即1.2米左右高度。水平通风可以通过在建筑表面形成风压差而获得。其基本原则是：由于外墙的挡风作用，需要在建筑的迎风和背风两面形成风压差。在立面突出的悬挑楼层或墙体处，风力差能获得1.4倍的动压。当墙体开洞占整个墙面的15％到20％时，穿过墙洞的平均风速可比当地风速高18％。但水平通风在冬季要注意降低气流的流速或采取分解流向的手段，以减少建筑热量的过多流失。
竖向通风也就是常说的烟囱效应，指在贯通的竖向空间内由于热空气上升，产生竖向空气流动压力，形成通风渠道。竖向通风要注意在夏季避免过多热量聚积在竖向空间而形成温室效应。(图2.16)
图2.16 德国新议会大厦中央竖向通风口
自然通风手段在高层写字楼内应用(例如表2.2的挡板导风系统)的前提条件是有效地控制进入室内的空气量，使其既能满足人们对新鲜空气的最小需求，同时又不会使室内产生过多的热损耗。因此现代许多建筑内采用了高科技手段来利用和限定自然通风，产生了很好的效果。
表2.2 挡板导风系统
4、自然采光手段
自然采光顾名思义就是利用自然光进行高层写字楼的采光，这种采光方式能让工作生活其中的人感受自然、亲近自然。自然采光，因为与自然的充分接触，在这个高度物质化和机械化的时代，具备了更多的人性化和人文色彩。现代科学研究发现，人们并不喜欢长时间恒久不变的照度，因为人类已经适应了随着时间、季节等周期性变化的天然光环境。天然光不但具有比人工光更高的视觉效果，而且能够提供更为健康的光环境。（图2.17）长期不见日光或者长期工作生活在人工光环境下的人，容易发生季节性的情绪紊乱、慢性疲劳等疾病。科学家解释说，电灯照明虽然可以满足人类的采光需要，但满足不了人们的心理需求。“电照明器具是无法取代自然采光的某些作用的，譬如清晨当你起床时，透过玻璃窗，眺望蔚蓝的天空的感受。”还有人工照明主要发出位于红色光区域的长波光线。但控制着人们日出而作、日落而息规律的人体生物钟，更喜欢位于蓝色光区域的短波光线，因为它们能够抑制褪黑激素并刺激荷尔蒙，这种双重功效能够提高人的机敏度。由此可见，自然采光是最有利于工作人员健康的设计形式。同时，自然采光可有效降低建筑能耗，减少电能产生过程中制造的大气污染和能源消耗。
图2.17 英国新议会大厦中央庭院的自然采光在获得良好光线的同时，取得了很好的心理与视觉效果
在高层写字楼内引入自然光并不是简单增加采光窗的数量或增大采光窗的面积，自然采光要结合建筑功能及空间布局进行设计。总体来说，自然采光设计时应遵循以下原则： 一是要尽量避免光的直射，二是要防止出现眩光，三是要注意建筑的朝向。
（1）避免光的直射一般主要依靠遮阳板的设计。在不同的地理位置，太阳照射的角度是不一样的，遮阳板的设置方式也要做相应的调整。
（2）避免眩光（图2.18，图2.19，图2.20）与窗格反射板的设计有关，可利用窗格反射板将直射阳光改变成漫反射再进入室内照明。把反射问题解决好了，可以增加房屋的进深。原来6米进深可能刚合适的房屋，因为窗格反射板和光反射处理的好，进深10米可能也不会觉得室内光线不充足。在一定条件下，先进的窗格反射板应能为从地板到窗顶距离的4倍的房间深处保持均匀的照度。（图2.21）
图2.18 办公室顶部过强的直射阳光使办公人员不得不打伞遮挡
图2.19 利用垂直式天窗降低眩光
图2.20 利用窗格反射板辅助照明
图2.21 先进的窗格反射板
（3）另一种增加室内自然光照明的常见做法是开高侧窗、通风窗（图2.22，图2.23），并保持顶棚高度和窗户高度的合适比值。（图2.24）
图2.22 高侧窗
图2.23 通风窗
图2.24 照度与室内离窗户的距离的关系
（4）朝向问题就是在设计中，要充分考虑到阳光照射的规律，尽可能地让更多的空间更长时间享受到天然光的普照。
另外在室内装修的材料的颜色、反射率等方面也要注意，因为这些也会直接影响光的反射和照度。
近年来出现了一些利用高科技手段采光的方法，如光导纤维法。此法是结合太阳跟踪、透镜聚焦等一系列专利技术，在焦点处大幅提升太阳光亮度，通过高通光率的光导纤维将光线引到需要采光的地方。同时这种方式还能对紫外线大幅拦截，有利于人类健康。目前这种产品的商业运用基本成熟，商业化使用最远距离已达168米，并且光照强度较好。（图2.25）
图2.25 太阳能光纤照明采光器
5、 遮阳手段
太阳辐射热量通过玻璃进入室内，比一般墙体高30倍，因此有些地区在利用自然光进行采光的同时，需要采用遮阳手段，减少太阳辐射热。表2.3是常见的各种遮阳形式。
表2.3 各种遮阳形式简表
对于遮阳手段目前可大致分为低技术的遮阳设施和高技术遮阳设施两类。
低技术的遮阳设施：既采用传统的遮阳材料和手段，例如在建筑玻璃外设置固定的遮阳板。
高技术遮阳设施：利用智能技术，根据季节、太阳光的强弱自动调节遮阳设施，起到减少建筑的能耗和提高视觉舒适度的作用。现在结合可呼吸式玻璃幕墙出现了一种在双层玻璃幕墙中间的部分设置活动遮阳的方式，可根据太阳光入射的角度、强度进行调节。（图2.26）
图2.26 阿拉伯世界研究所（法国）自动调节遮阳窗
无论哪种遮阳手段，其原则是：通常外遮阳比内遮阳有效；一般南向以水平遮阳为宜，东西向以垂直结合水平遮阳为宜（图2.27）；活动遮阳比固定遮阳更有效；浅色遮阳板比深色遮阳板有效。
图2.27 各种遮阳设施的适宜朝向
6、 建筑表面绿化手段
建筑表面绿化手段的优点是多方面的，包括美学、生态学和能源保护等方面，可概括如下：
（1）建筑表面绿化能对室内空间和建筑外墙起遮阳作用，同时减少外部的热反射和眩光进入室内。
（2）植物的蒸发作用使其成为建筑外表面有效的冷却装置，并改善建筑外表的微气候（图2.28）。在温带气候地区的夏季，立面绿化能使建筑的外表面比街道处的环境温度降低5℃之多，而冬季的热量损失能减少30％。
图2.28 建筑屋顶草坪的隔热效应
（3）植物还能吸收室内产生的二氧化碳、释放氧气，同时能清除甲醛、苯和空气中的细菌等有害物质，形成健康的室内环境。
建筑表面绿化手段按照绿化的部位可分为屋顶绿化、墙体绿化、空间（阳台或缓冲空间）绿化三个内容：（图2.29）
图2.29 建筑表面绿化的部位与相互关系
屋顶绿化：由保温隔热层、防水层、排水层、过滤层、栽培基质层和植物层组成。保温隔热层采用的是倒置式保温屋面，同时考虑到防止植物根系的侵蚀作用，保温层由特殊材质的泡沫板或泡沫玻璃铺设而成。防水层采用防水涂料或防水卷材，一般在两道防水层以上。 排水层设置在混凝土保护层和过滤层之间，其作用是排除上层积水和过滤水，但同时又可以储存部分水分供植物生长之用。排水层与屋顶雨水管道相结合，将多余水分排出，以减轻防水层的负担。种植层一般多采用无土基质，以蛭石、珍珠岩、泥炭、草炭土等轻质材料配制而成。为防止种植层中小颗粒及养料随水流失，且堵塞排水管道，在种植层下应铺设无纱布的过滤层。（图2.30）
图2.30 建筑屋顶绿化土层断面
墙体绿化：利用爬墙植物进行立体绿化，这种方法经济、易行且效果显著，特别是在隔热方面（图2.31，图2.32）。另外，绿色植物的光合作用还能为办公空间提供新鲜氧气。若条件允许，可结合构造在建筑围护结构的南向、西向设置构架，一是更利于爬墙植物攀爬，更重要的是可避免爬墙植物贴近墙面容易造成空气滞留，阻碍热空气的散发，同时也可减少植物对建筑材料的侵蚀。高层建筑的表面积可达到地面面积的4到5倍或更多，如果部分覆盖植物，其起到的降温作用将是巨大的，同时对减少城市的热岛效应有着重要的意义。
空间绿化：在阳台、高大中厅、外围缓冲空间等部位种植大量绿化植物，可形成天然氧吧，同时形成建筑与外环境之间的缓冲层。
图2.31 建筑表面的植物外衣
图2.32 建筑外面的植物攀爬构架
总之，建筑表面绿化手段可以很好的改善高层写字楼室内气温，形成生态小气候，起到净化空气、降低噪音、有效保护屋顶、延长建筑物寿命、减缓风速和调节风向等多方面作用。在改善建筑微环境的同时，还可营造出舒适的视觉效果，使办公于内的人能身心舒畅。（图2.33，图2.34）
图2.33 建筑表面立体绿化示意图
图2.34 伦敦“主教之门”大厦连续的立体绿化设计
7、构造细节设计手段
构造细节设计手段是常常易被忽略的问题，但这种细节如果被注意，将产生很大的经济效益和生态效果。
构造细节主要强调两个内容：一是对建筑冷桥的处理，这主要是建筑师的工作。建筑冷桥的能量消耗在寒冷地区可达到整体能耗的5％，如阳台挑出去就是一个很大的冷桥，如果这个冷桥不解决不但能源浪费很大，而且室内会形成凝结水，因此对构造细节要有成系统的控制手段，在细节设计中要给予足够的关注。二是指在设计过程中，对结构构件的外形尺寸要精心设计，将尺寸尽量缩小，不需要的部分尽量去掉，这样积少成多，可节约大量原材料（图2.35，图2.36）。如国外的一些结构设计人员根据构件受力情况，优化柱、梁、板构件的外形，可节省大量混凝土。
图2.35 与屋面天窗联合考虑设计的织物增强V形混凝土截面壳拱
图2.36 某建筑楼板构造细节模型研究（在楼板中间考虑管线预留空间）
8、利用太阳能手段（Solar Energy）
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，在现阶段可利用的新能源中，太阳能已经越来越被重视。太阳能储量十分丰富，太阳每年平均输入地球的能量相当于约190万亿吨标准煤，而且太阳能是近年来在研究上有巨大突破的再生能源。欧美国家已经在许多写字楼项目中建设推广使用，并初见成效（图2.37）。对太阳能的利用手段通常有以下方式：
图2.37 与建筑有关的太阳能利用（引自《托马斯·赫尔佐格 建筑＋技术》）
（1）光热转换：利用太阳能热水是光热转换中最传统和有代表性的一种方式。最常见的是架在屋顶的平板热水器，常常是供洗澡用的。其实，在工业生产中以及采暖、干燥、养殖、游泳等许多方面也需要热水，都可利用太阳能。太阳热水器按结构分类有闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等几种；按加热系统分类有自动调温系统、再循环系统、回水系统、分组串式系统等。（图2.38）
图2.38 太阳能热水器的类型
（2）光电转换：太阳热发电、光伏发电为大规模发电体系，随着科技水平的发展，如今在欧洲，太阳能发电能力已达56万KW，实际装机容量近400万KW，太阳能发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。
（3）太阳能利用与建筑的结合：如今，很多太阳能利用手段已经与建筑构件结合在一起，不但能够为自身建筑提供部分电力，还可将多余电力回送城市电网，同时对建筑的外立面产生巨大影响。以下为一些太阳能建筑构件的介绍：
太阳能光电屋顶：这是由太阳能瓦板、空气间隔层、屋顶保温层、结构层构成的复合层顶。（图2.39, 图2.40，图2.41）太阳能光电瓦板是太阳能光电池与屋顶瓦板相结合形成一体化的产品，它由安全玻璃或不锈钢薄板做基层，并且有机聚合物将太阳能电池包起来。这种瓦板既能防水，又能抵御撞击，且有多种规格尺寸，颜色多为黄色或土褐色。在建筑向阳的屋面上装上太阳能光电瓦板，既可得到电能，同时也可得到热能，但为了防止屋顶过热，在光电板下留有空气间隔层，并设热回收装置，以产生热水和供暖。美国和日本的许多示范型太阳能住宅的屋顶上都装有太阳能光电瓦板，所产生的电力不仅可以满足住宅自身的需要，而且将多余的电力送入电网。
图2.39 太阳能光伏发电屋面简图
图2.40 光伏屋面雨水与通风状况
图2.41 屋顶太阳能电池铺设方式
太阳能电力墙：电力墙是将太阳能光电池与建筑材料相结合，构成一种可用来发电的外墙贴面，既具有装饰作用，又可为建筑物提供电力能源，其成本与花岗石一类的贴面材料相当。（图2.42）这种高新技术在建筑中已经开始应用，如在瑞士斯特克波思有一座42m高的钟塔，表面覆盖着光电池组件构成的电力墙，墙面发出的部分电力用来运转钟塔巨大的时针，其余电力被送入电网。
图2.42 德国爱尔福特东南商业区1号大厅的太阳能电池立面板
太阳能光电玻璃：当今最先进的太阳能技术就是创造透明的太阳能光电池，用以取代窗户和天窗上的玻璃。世界各国的试验室中正在加紧研制和开发这类产品，并取得可喜的进展（图2.43）。日本的一些商用建筑中，已试验采用半透明的太阳能电池将窗户变成微型发电站，将保温——隔热技术融入太阳能光电玻璃，预计10年后将取代普通玻璃成为未来生态建筑的主流。
图2.43 外立面装有集成光电电池的时代广场4号（孔迪·纳斯特大厦）
随着现代科技不断进步，太阳能利用将在技术上取得突破，太阳能利用拥有无限广阔的前景，将成为未来生态建筑不可或缺的一部分。
9、 利用地源热泵手段
在可利用的地球能源中，地壳浅层地能是一种无污染、稳定、可再生的能源形式，其原理是在地表下一定深度土壤或水的温度全年保持在一个相对稳定的温度上，受外界气候影响很小；而在此之下的温度受地心热力影响，每向下33米土壤温度上升1℃左右。
地源热泵就是利用地壳浅层地能的这个特点，将水（或其他介质）与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。
地源热泵手段按照室外换热方式不同可分为土壤埋管系统、地下水系统、地表水系统三类。（图2.44）
图2.44 地源热泵系统的分类图解
（1）地埋管系统
该方法只需在建筑物的周边空地、道路或停车场打一些地埋管孔，向其内部注满水（或其他介质）后形成一个封闭的水循环，利用水的循环和地下土壤换热，将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。故该方案不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。
（2）地下水系统
如果有可利用的地下水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用开式地下水（直接抽取）换热方式，即直接抽取地下水，将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热，可以避免对地下水的污染。此种换热方式可以节省打井的施工费用，室外工程造价较低。
（3）地表水系统
如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用抛放地埋管换热方式，即将盘管放入河水（或湖水）中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用；另一方面也保证了河水（湖水）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。
地源热泵是一种在高层写字楼建造中值得推广的新能源利用技术（图2.45）。在三种方法中，地埋管系统由于不需要直接抽取地下水和地表水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质及地表水造成任何影响，更具环保特点而更具推广价值。
图2.45 新伦敦市政厅的地源热泵制冷技术
10、 蓄冷手段
蓄冷手段虽不能直接减少单体建筑的能源消耗，但由于其在整体城市能源平衡中的作用，可有效减少城市为克服短时间能源紧张而扩大能源中心的建设浪费，因此具有其可持续性意义。
蓄冷手段的原理就是在电网用电低谷时段，利用某种设备和介质暂时将冷能源储存起来，在用电高峰时段实现少开或不开主机的目的，可实现“移峰填谷”均衡电网负荷和降低运行费用的作用。蓄冷手段是国家积极推广的一项“促进能源、经济和环境协调发展”利国利民的实用系统节能技术。
蓄冷手段按照蓄冷介质可分为冰蓄冷、高温相变材料蓄冷、水蓄冷三种方式：
（1）冰蓄冷：使用最为广泛，研究的成果也比较丰富，为了提高冻结速度常用金属芯及速冰剂加速冰球的形成。（图2.46）
图2.46 冰浆和回流暖空气直接接触换热示意图
（2）高温相变材料蓄冷：应用在老系统的改造中比较合理，但有两个问题是人们关注的一个是性能衰减（由于混合型相变材料中各成分互相分离而引起的），另一个是过冷（到达凝固温度相变材料却不凝固），这两个问题解决好了，高温相变材料蓄冷方式将会有很大的市场。
（3）水蓄冷：技术简单，运行问题也最少，但设备庞大，在条件允许的场合也有应用。
11、空调热回收手段
将夏季或冬季室内排出的空气收集后将其中有效热量与固定设备进行交换后，再加入新风，可节省部分能源。（图2.47）
图2.47 伦敦赫利孔大厦回热式通风的空调系统示意图
目前常见的是转轮式全热交换器热回收方式，在全热交换器转轮内的芯材是由带有吸湿性涂层、导热性很高的铝箔等材料加工而成。来自室内被污染的排风空气从装置的上半部通过转轮向室外排风时，排风空气中所含热量和水分(显热和潜热)的绝大部分将蓄积在转轮中。随着转轮的转动，新风空气从装置下半部通过转轮时吸收蓄积在转轮中的全热能，实现热能回收。譬如在冬季，室外新风在通过蜂窝状转轮时由于温度差、水蒸气分压力差的存在，蓄积在转轮里的显热和潜热(水分)会放出，使新风被预热和加湿变为温暖、湿润的空气后供给到室内。同样原理，在夏季可以实现连续地向室内供给经过预冷和被除湿后的凉爽干燥的新风。因此，使用全热交换器可以降低新风热负荷，实现节能。
12、 辐射采暖与制冷手段
辐射采暖与制冷手段可分为地板采暖制冷（图2.48，图2.49）、顶棚采暖制冷和混凝土楼板采暖制冷系统。地板采暖制冷的优越性十分明显，图2.49为日本地板采暖与普通对流采暖的对比分析图，研究表明由于人们对于采暖的要求不仅是空气温度,而是温度和辐射刺激的综合效果。因此，为了达到同样的体感效果，有辐射采暖的左图设定温度为18℃，没有辐射采暖的右图室内设定温度应为24℃～27℃。顶棚采暖制冷已有各种各样的方式，用石膏板吊顶也可以做到这样的效果。混凝土楼板采暖制冷系统用水作为载体，夏季18度、冬天用25度到28度左右达到采暖和制冷的效果。
图2.48 地板采暖技术
图2.49 日本地板采暖（左，室内设定温度18℃）与对流采暖（左，室内设定温度24～27
