臧海燕 趙金彥 郭成林 / ZANG Haiyan, ZHAO Jinyan, GUO Chenglin

專注力、創(chuàng)造力與生產(chǎn)力是當(dāng)下人們對工作的三大要求。優(yōu)秀的建筑作品，能夠創(chuàng)造良好的環(huán)境，當(dāng)員工身處其中時，專注力和創(chuàng)造力能得到最大的發(fā)揮，進(jìn)而提高企業(yè)的生產(chǎn)力，為社會做出貢獻(xiàn)。同時又對地球氣候和周邊環(huán)境有益。

作為一種建筑理念，主動式建筑（Active House）致力于在不對氣候造成負(fù)面影響的前提下為居住者創(chuàng)造更為健康和宜居的生活體驗，其要點為舒適、環(huán)保、節(jié)能三者的統(tǒng)一。它為未來建筑提出了宏偉愿景，并通過全面均衡的建筑設(shè)計和各項性能優(yōu)化解決方案，聯(lián)合各方面力量，促進(jìn)項目建設(shè)、產(chǎn)品開發(fā)、研究和性能評價等方面的合作，不斷朝著這一愿景前進(jìn)。

1 項目背景

威盧克斯（VELUX）總部設(shè)于丹麥，是世界著名的屋頂窗生產(chǎn)廠家。坐落于河北省廊坊市的威盧克斯中國公司辦公樓（下文簡稱“威盧克斯辦公樓”），采用了歐洲最新的主動式建筑設(shè)計理念。

威盧克斯辦公樓（圖1）距離中國首都北京僅45km，是一座集管理、銷售、技術(shù)等部門于一體的辦公建筑。這座兩層樓的建筑采用梯形構(gòu)造、鏤空平屋頂和斜壁設(shè)計，東西長49.35m，南北寬20.4m，樓高9.83m，是50名員工的辦公場所，同時與窗戶生產(chǎn)廠房共享一系列的設(shè)施。

該項目于2013年6月竣工，其運營能耗遠(yuǎn)低于其他中國標(biāo)準(zhǔn)的辦公建筑。它在改善工作空間的同時，最大程度地降低了對環(huán)境的影響，從而創(chuàng)造了讓人和環(huán)境都受益的工作空間。

2 設(shè)計理念

2.1 明亮的未來建筑

水、空氣和日光是人類生活不可或缺的3大元素，也是威盧克斯辦公樓的設(shè)計著眼點。設(shè)計的目標(biāo)是打造一個舒適的辦公空間，將明亮的采光、健康的室內(nèi)環(huán)境、優(yōu)秀的能源效率帶給使用者和地球環(huán)境。

立面設(shè)計是低能耗建筑物的關(guān)鍵，需要從中找到采暖、散熱和采光的完美平衡。建筑師非常關(guān)注建筑物外觀設(shè)計在能源效率中的重要作用。通過“智能”的立面設(shè)計和門窗布局，可以在冬季被動式太陽能供暖、夏季遮陽、日光捕獲和自然通風(fēng)之間找到制衡點。

設(shè)計之初，建筑師就遵循上述原則，致力于打造一座以中庭為中心的緊湊式建筑物（圖2）。緊湊式建筑物在施工和能耗上擁有很大優(yōu)勢，與絕大多數(shù)傳統(tǒng)辦公樓相比，梯形的設(shè)計更富動感（圖3～6），傳遞出陽光在屋頂窗間流動跳躍的感受。

2.2 開放的內(nèi)部空間

陽光透過傾斜的建筑立面直射入建筑物內(nèi)部。辦公室之間的玻璃隔墻、開放式樓梯和吊頂縫隙均保證了室內(nèi)完美的日光覆蓋。白色的墻體和吊頂，既美觀又經(jīng)濟(jì)，且最大程度地降低了照明用電（圖7）。

然而，白色并非威盧克斯辦公樓的唯一色調(diào)。木制的隔音墻、柔亮的木桌和繽紛的花臺為辦公區(qū)域增添了一抹自然靈動的色彩。兩層樓間布置了各式各樣的軟墊椅、軟躺椅和小沙發(fā)，是員工小憩、品咖啡和非正式會議的好去處。

建筑物的基本結(jié)構(gòu)使得每一寸內(nèi)部空間都能物盡其用。室內(nèi)減少了辦公區(qū)域的承重墻，使內(nèi)部空間使用更加靈活，可以根據(jù)不同需求對會議室和辦公區(qū)域進(jìn)行布局。

圖2 建筑平面

圖3 建筑橫剖面

圖4 建筑縱剖面

圖5 梯形建筑外觀

圖6 外立面夜景

圖7 二層開放式辦公空間

員工在優(yōu)美寬敞的工作環(huán)境中，效率得到了很大的提高。到訪的來客也對辦公建筑印象深刻，舒適愉快的辦公空間和節(jié)能窗等產(chǎn)品的展示有機地結(jié)合在一起，很容易得到最直觀的體驗。

3 節(jié)能技術(shù)

3.1 采光與遮陽

3.1.1 觸手可及的天空

在建筑的立面、屋頂及地下室采光井，巧妙地布置了由296樘威盧克斯窗組成的多條采光帶，成為新辦公樓的外在亮點。

建筑中庭和立面的組合采光窗帶來了充足的日光，在減少對人工照明依賴降低照明能耗的同時，創(chuàng)造了獨特的工作環(huán)境（圖8）。在工作時間，幾乎無需人工照明。建筑立面采光帶下排窗可手動操作，上排高位窗則采用了智能傳感器控制，根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量和溫度自動開關(guān)（圖9）。

辦公樓的導(dǎo)光管（圖10）采用了高弧形復(fù)合（SunCurve）日光集濾系統(tǒng)，具有高效采集、傳輸日光和漫射光線的作用，可將清晨及傍晚更多低角度的入射光最大限度地捕獲并傳入導(dǎo)光管內(nèi)。導(dǎo)光管采用專利現(xiàn)場組裝技術(shù)，安裝方便，無需螺絲連接，避免變形降低反射率。

3.1.2 采光分析

威盧克斯辦公樓采用采光系數(shù)（Daylight Factor，DF）作為衡量采光性能的標(biāo)準(zhǔn)。采光系數(shù)是指室內(nèi)某一設(shè)定點的照度與室外無遮擋的水平面上的照度之比的百分值，是常見易用的參數(shù)，用以衡量室內(nèi)的日光量。采光系數(shù)越高，則室內(nèi)的日光越多。平均采光系數(shù)達(dá)到2%或以上則室內(nèi)采光足夠。室內(nèi)的平均采光系數(shù)如果達(dá)到5%，則可稱為采光極佳。

圖8 室內(nèi)環(huán)境和采光

圖10 采用SunCurve集濾系統(tǒng)的導(dǎo)光管和室內(nèi)實景

圖11 可視化自然采光分析結(jié)果

借助威盧克斯可視化自然采光分析軟件（VELUX Daylight Visualizer），使用計算機模擬輻射完成采光系數(shù)分析（圖11）。

3.1.3 遮陽系統(tǒng)

所有窗戶都配有智能電控及手動式的室外遮陽簾、室內(nèi)全遮光簾、復(fù)合多功能窗簾，可以根據(jù)室內(nèi)溫度及光照要求自動響應(yīng)，起到避免陽光直射和隔熱的作用。

（1）室外遮陽簾由高強度防塵黑色網(wǎng)狀纖維制成，清潔維護(hù)方便，同時可有效地阻擋81%的熱量進(jìn)入，透光率為14%，阻擋紫外線入射的同時不影響使用者獲得清晰的視景。卓越的耐候性使其在較少的維護(hù)條件下也可以長期使用。

（2）智能電動防控卷簾 （圖12） 榮獲了德國“紅點設(shè)計獎”（Reddot Award），該產(chǎn)品采用鋁合金材質(zhì)，外覆灰色聚氨酯涂層，高性能的馬達(dá)及機械裝置，確保在極低的坡度條件下仍能正常工作，具有隔熱、保溫、遮陽、隔音等多種功效。

（3）智能電控全遮光窗簾操作靈活，安裝簡便，內(nèi)側(cè)采用防光面料，外側(cè)涂有環(huán)保反射層。在關(guān)閉狀態(tài)可遮擋全部光線，能阻擋65%的熱量進(jìn)入室內(nèi)，冬季則可減少室內(nèi)熱量從窗戶流失，提高窗戶的保溫性能。

（4）復(fù)合多功能窗簾具有全遮光窗簾和風(fēng)琴窗簾的全部特點，可以根據(jù)需要阻擋全部光線，保證在室內(nèi)采光充足的情況下不會產(chǎn)生眩光，更靈活地調(diào)節(jié)室內(nèi)光線。

3.2 室內(nèi)環(huán)境和通風(fēng)

辦公樓配備的建筑主動蓄熱/冷系統(tǒng)（Thermo-Active Building Systems，TABS），是一種在混凝土板中層嵌入水管道的采暖/冷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，兼具輻射供暖和制冷功能，提高了室內(nèi)環(huán)境的舒適度。

在中國構(gòu)建北歐風(fēng)格的室內(nèi)環(huán)境和設(shè)計，是一個宏大而富有挑戰(zhàn)的工程，需要克服材料和工藝方面的重重困難。這個設(shè)想在該項目中得到了令人欣喜的成功：寬敞的室內(nèi)空間與開放式的樓梯設(shè)計，使建筑物的功能發(fā)揮到極致。洛克風(fēng)（Rockfon）懸吊式隔音板起到了很好的改善室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的作用。采用基于CO2控制的通風(fēng)系統(tǒng)，可根據(jù)人口密度、數(shù)量和人類活動調(diào)節(jié)新風(fēng)量。同時暢快自然的通風(fēng)，有利于炎熱季節(jié)的散熱降溫（圖13）。

3.3 “隱形的”能效

圖12 電動防控卷簾系統(tǒng)示意

圖13 室內(nèi)環(huán)境和通風(fēng)示意

圖14 節(jié)能技術(shù)示意

廊坊冬季寒冷干燥，作為辦公空間，建筑物的內(nèi)部熱增量是確定冷熱負(fù)荷的重要因素。通過采用以下節(jié)能技術(shù)（圖14），該建筑取得了令人滿意的節(jié)能效果。

（1）建筑主動蓄熱/冷系統(tǒng)（TABS）：結(jié)合地源熱泵和室外變風(fēng)量系統(tǒng)機組，TABS不但舒適且可以大幅度節(jié)能。

（2）高效保溫隔熱且不透風(fēng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有效降低了冬季的熱損失。巖棉保溫地板：250mm厚；屋頂：200mm厚；墻體：200mm厚。

（3）基于CO2智能控制的通風(fēng)系統(tǒng)。

（4）大規(guī)模使用的天窗系統(tǒng)（圖15）和立面組合窗。

（5）太陽能集熱器，用于室內(nèi)生活熱水供應(yīng)。

（6）智能控制的室外遮陽簾，隔熱效果佳，減少炎熱天氣的制冷耗能。

（7）熱泵：利用土地?zé)崮埽瑢ㄖM(jìn)行制冷或供暖。

雖然TABS絕大部分設(shè)備都是隱藏的，但是其在能源效率方面的作用卻不容小覷。TABS在冬季夜晚，將地下熱能通過管道中的水帶到建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)，白天人們進(jìn)入室內(nèi)會感受到溫暖如春；夏季夜晚可以把冷能儲存在混凝土板內(nèi)，在白天起到平衡峰值冷負(fù)荷的作用。當(dāng)然，在極端炎熱天氣，僅使用TABS難以達(dá)到室內(nèi)舒適度要求，此時通風(fēng)系統(tǒng)就派上用場——它所帶來的已調(diào)節(jié)了溫濕度的新鮮空氣足以平衡余下的負(fù)荷。

此方法與傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)相比，需要的通風(fēng)荷載要小得多，盡可能地減少了風(fēng)扇和泵的能耗。

3.4 節(jié)能監(jiān)控與分析

合理的節(jié)能監(jiān)控分析是檢測低能耗建筑的重要手段，為優(yōu)化辦公樓的性能，從施工開始就對能耗設(shè)備實施了個別監(jiān)控，通過輔助計量器進(jìn)行定期分析，檢測可能的不足，并據(jù)此進(jìn)行微調(diào)。

辦公樓前臺設(shè)置的能源檢測控制中心屏幕上顯示了關(guān)鍵的能源數(shù)據(jù)。這樣，員工和訪客可隨時跟蹤建筑物的能源表現(xiàn)。

2014年12月25日至2015年1月5日，中國建筑科學(xué)研究院組織技術(shù)人員對該建筑進(jìn)行了外墻、屋面、外窗、建筑整體氣密性、室內(nèi)環(huán)境及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的性能測試。實地檢測數(shù)據(jù)表明，整個大樓的實際電耗水平為33kWh/m2/a，該數(shù)值，相當(dāng)于國內(nèi)同類型公共建筑總能耗的1/5左右（表1）。

4 場地規(guī)劃——工作娛樂兩相宜

威盧克斯辦公樓及寬敞的周邊區(qū)域配備了大量的休閑設(shè)施，以提高員工的幸福感。辦公樓距離工廠僅約20m，絕大多數(shù)的休閑設(shè)施可以共享，包括：沙灘排球場；足球場；地下室業(yè)余活動區(qū)域，包含健身器械、臺球和乒乓球（圖16）。

圖15 VMS智能模塊化天窗系統(tǒng)設(shè)計方案示意

“開心農(nóng)場”供員工種植蔬果和花草，“開心農(nóng)場”區(qū)域的土壤已經(jīng)過土壤檢測，不含有害物質(zhì)。同時鋪上了表層土，增強農(nóng)作物營養(yǎng)。

“開心農(nóng)場”在員工中很受歡迎，他們會盡快地用完午餐，以騰出更多午休時間打理農(nóng)作物。每逢周五，“種植戶們”三三兩兩聚在一起，分享一周來的收獲。農(nóng)作物種類繁多，有辣椒、玉米、豆角、土豆、白菜及其他農(nóng)作物。

5 小結(jié)

主動式建筑所提出的目標(biāo)框架是，如何在注重室內(nèi)外環(huán)境和使用可再生能源的前提下，設(shè)計和改造建筑，使其有利于人體健康和幸福。主動式建筑的評估基于綜合考慮能耗（節(jié)能）、室內(nèi)環(huán)境（舒適）和對環(huán)境影響（環(huán)保）三者之間的相互作用而進(jìn)行的。

舒適：主動式建筑為使用者創(chuàng)造更健康和舒適的室內(nèi)環(huán)境，確保充足的日光和新鮮空氣。 在材料使用上不對舒適度和室內(nèi)環(huán)境造成影響。

節(jié)能：主動式建筑是高效節(jié)能的，所有的能源需求均采用建筑設(shè)計一體化可再生能源，或者來自于就近的能源供應(yīng)體系和市政電網(wǎng)。

環(huán)保：建筑與周邊環(huán)境和文脈形成最佳的良性互動關(guān)系，致力于優(yōu)化資源配置，減小其在全生命周期對整體環(huán)境的影響。

根據(jù)“主動式建筑”的評估系統(tǒng)框架要求對廊坊辦公樓的節(jié)能性能進(jìn)行了評分計算（圖18）。該評分系統(tǒng)最高為1，最低為4。從圖中可以看到，由于設(shè)計的初衷在于盡可能多地捕獲日光，同時采用了TABS、高效通風(fēng)系統(tǒng)以及良好的保溫材料，該項目在自然采光、能耗等方面表現(xiàn)出色?；贑O2智能控制的通風(fēng)系統(tǒng)大幅度地提高了室內(nèi)的空氣質(zhì)量，為使用者提供一個舒適安全的辦公空間。

圖16 員工活動中心（地下室）

表1 威盧克斯辦公樓主要性能測試結(jié)果

圖17 場地規(guī)劃

圖18 建筑性能分析計算蛛網(wǎng)圖

項目信息

建筑類型：辦公樓

建筑設(shè)計：丹麥總部BI部門

建筑師：亨里克·諾蘭德·史密斯（Henrik Norlander Smith），涅什卡·希維爾切夫斯卡（Agnieszka Szwarczewska），郭成林（Chenglin Guo）能源工程師：艾默里克·諾韋爾（Aymeric Novel）

采光分析：丹麥總部EDIC部門、威盧克斯（中國）有限公司

能源概念設(shè)計：丹麥科威（COWI）咨詢公司

能源施工設(shè)計：法國公司特瑞歐（TERAO）公司

項目地點：河北省廊坊市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)

建筑面積：2 080m2