超高層建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)策略探討VIP

1、超高層建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)策略探討超高層建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)策略探討 摘 要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，超高層建筑在各大城市中隨處可見，超高層建筑有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在節(jié)約土地方面有不行代替的價(jià)值。但在設(shè)計(jì)中有許多弊端，比如破換居住環(huán)境。本文針對(duì)超高層建筑的氣候特征和節(jié)能現(xiàn)狀，從節(jié)能、綠色環(huán)保等方面做了細(xì)致說明，為以后的超高層建筑的設(shè)計(jì)做了借鑒。 關(guān)鍵詞:超高層建筑；建筑節(jié)能；設(shè)計(jì)策略 中圖分類號(hào)： TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1 概述 1972 年 8 月在美國(guó)賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開的國(guó)際高層建筑會(huì)議上，特地探討并提出高層建筑的分類和定義。其中超高層建筑：40層以上（高度100米以上）。我國(guó)高層建

2、筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3 2002）里規(guī)定：當(dāng)建筑高度超過 100m 時(shí)，稱為超高層建筑。隨著近年來資源短缺問題的出現(xiàn)，全球提出了可持續(xù)發(fā)展，而超高層建筑就環(huán)保節(jié)能方面來說是很奢侈的，隨之就出現(xiàn)了“生態(tài)節(jié)能型”建筑的概念，如氣候設(shè)計(jì)大師楊經(jīng)文貫徹“生物氣候大樓”思想，設(shè)計(jì)的馬來西亞吉隆坡梅納拉大廈體現(xiàn)了利用空中開放，空間連通建筑內(nèi)外，盡可能地拉近了人和自然的距離，較好地完成了室內(nèi)外空間的過渡和連接，同時(shí)對(duì)形成良好的城市空間環(huán)境也是一種深化，“生態(tài)節(jié)能型”成為超高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)新方向。 2 氣候特征 超高層和一般多層建筑相比，隨著高度的改變，相應(yīng)的氣候參數(shù)也會(huì)發(fā)生改變，高度超過100 米

3、以上除太陽輻射可以認(rèn)為基本不變以外，其它的氣象參數(shù)都會(huì)發(fā)生很大的改變。依據(jù)氣象觀測(cè)資料構(gòu)建的典型氣象年數(shù)據(jù)中，地面風(fēng)速是取自地面高度 10 米處，如地面風(fēng)速為2 米秒時(shí)，則在 100 米的高空風(fēng)速會(huì)依據(jù)指數(shù)規(guī)律提高到 3 米秒，若高達(dá)400500 米時(shí)風(fēng)速可達(dá)到 5 米秒以上，溫度隨高度的改變也會(huì)有明顯的降低，通常會(huì)有每百米高度的溫度下降 0.61.0，僅這個(gè)改變足可以相當(dāng)于把建筑物移動(dòng)了一個(gè)2 級(jí)氣候區(qū)。而依據(jù)國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)實(shí)力來看，大多數(shù)設(shè)計(jì)單位所駕馭的用以優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建筑能耗模擬軟件，都不能反映氣象參數(shù)沿高度的改變規(guī)律，也不能夠反映建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿高度改變的表面熱交換實(shí)力的差別，

4、這就勢(shì)必?zé)o法精確地計(jì)算建筑物的能量消耗，更無從談及科學(xué)合理地設(shè)計(jì)建筑物制冷、空調(diào)、配電等一系列設(shè)備系統(tǒng)。 3 節(jié)能現(xiàn)狀 （1） 能耗大 當(dāng)今世界上的建筑耗能占人類總耗能的50%以上,而高層建筑特殊是超高層建筑的耗能又是一般建筑的68倍。我國(guó)建筑耗能占全國(guó)總能量的25.6% ,不少方面處于高能耗、低效率的狀況。 （2） 現(xiàn)有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的局限性 2 0 0 5 年公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)頒布之后，由于超高層的某些方面具有節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，比如體型系數(shù)是完全可以滿意各節(jié)能規(guī)范的要求，對(duì)于超高層建筑沒有太大的約束，武漢地區(qū)目前也還沒有自己針對(duì)公共建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是超高層建筑，所以實(shí)施起來更為困難。建筑

5、節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所能約束的節(jié)能技術(shù)也不能夠完全適用于超高層建筑，例如遮陽、通風(fēng)等技術(shù)的規(guī)定，對(duì)超高層建筑無法適用。另外建筑物全樓整體建模的能耗模擬評(píng)價(jià)方法，受目前能耗模擬工具的計(jì)算實(shí)力所限，超高層建筑中的計(jì)算對(duì)象規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了軟件的計(jì)算實(shí)力。所以，超高層建筑的節(jié)能技術(shù)方面的問題超過了規(guī)范的規(guī)定。對(duì)于當(dāng)前建筑節(jié)能50%的目標(biāo)，不符合國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展要求。超高層建筑為重大工程，假如依據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在投入運(yùn)用后的不遠(yuǎn)將來，必定會(huì)面臨國(guó)家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)的提高而淪為不節(jié)能建筑。 4 節(jié)能措施 超高層建筑節(jié)能是個(gè)綜合性的課題，從建筑設(shè)計(jì)角度講，群體布局、單體設(shè)計(jì)、構(gòu)造處理都是節(jié)能的關(guān)鍵。以下依據(jù)超高層建筑的特點(diǎn)談?wù)劰?jié)

6、能設(shè)計(jì)策略。 （1 ）自然通風(fēng) 武漢地區(qū)夏季濕熱，汗液不易揮發(fā)，簡(jiǎn)單感到悶熱，組織良好的自然通風(fēng)可以降低室內(nèi)溫度，帶走熱量達(dá)到人體舒適，從而削減空調(diào)運(yùn)用，節(jié)約能源。高層住宅和多層和低層住宅相比受到的遮擋少，隨著層數(shù)增加風(fēng)速更大，利用自然通風(fēng)致涼具有先天的優(yōu)勢(shì)條件，因此假如達(dá)到 65% 的節(jié)能目標(biāo)，高層住宅自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的節(jié)能作用顯得非常重要 。 a 建筑布局的設(shè)計(jì) 建筑群的布局對(duì)自然通風(fēng)的影響效果很大，但考慮到超高層建筑大多為單體建筑，所以在布局上更多考慮單體建筑的設(shè)計(jì)問題。單體建筑中戶型的選擇和合理設(shè)計(jì)對(duì)超高層建筑的通風(fēng)影響甚大。對(duì)于單朝向戶型，或者進(jìn)深大、沒有南北貫穿的廳，實(shí)現(xiàn)穿堂風(fēng)存在肯定

7、困難，可以通過對(duì)戶型等進(jìn)行局部調(diào)整，可起到肯定的改善作用。但超高層建筑過高的風(fēng)壓會(huì)使建筑的門窗難于開啟,給建筑室內(nèi)的運(yùn)用帶來不便,而且不利于冬季保溫。所以在超高層建筑布局設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮，通過合理門窗開啟形式，具備肯定的可調(diào)整性，可以加強(qiáng)不利條件下的通風(fēng)效果。 b 形成豎井空間 利用熱壓原理設(shè)置中庭來組織自然通風(fēng)，而太高的中庭空間則會(huì)形成過大的熱壓,如不能有效限制,則會(huì)產(chǎn)生劇烈的紊流,甚至在底層進(jìn)氣口產(chǎn)生令人擔(dān)心的嘯叫。在法蘭克福商業(yè)銀行的設(shè)計(jì)過程中,針對(duì)塔樓60層高度中庭空間的自然通風(fēng)狀況,福斯特及其合作者將每 12 層作為一個(gè)獨(dú)立的單元，各自利用熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，取得良好的效果。 c 玻璃

8、幕墻圍護(hù)結(jié)構(gòu) 為了削減過高的風(fēng)壓和熱壓對(duì)高層建筑自然通風(fēng)的不利影響,1990年英恩霍文在波恩電話大樓的設(shè)計(jì)中發(fā)展了雙層玻璃幕墻,這一革命性的設(shè)想,在埃森RWE辦公大樓得以實(shí)現(xiàn)。幕墻內(nèi)外層玻璃間隔500mm,即形成可蓄熱的空腔,供應(yīng)了節(jié)能的可能性,又可以通過內(nèi)層可開啟的玻璃窗實(shí)現(xiàn)室內(nèi)各層間的自然通風(fēng)。由于外層的玻璃阻擋了高空的風(fēng)力,人們第一次可以在高層建筑中打開窗戶,讓室外的簇新空氣流入室內(nèi)。這一新異的構(gòu)想使大樓基本上放棄了昂貴的機(jī)械空調(diào),使自然通風(fēng)率達(dá)到70% ,節(jié)能 30%。 （2 ）自然采光 現(xiàn)代超高層寫字樓中的建筑照明所消耗的電力占了總電力消耗的30%左右，而且相同照度的自然光比人工照明

9、所產(chǎn)生的熱量要小得多，可以削減調(diào)整室內(nèi)熱環(huán)境所消耗的能源。因此，采納自然采光解決照明是節(jié)能的有效途徑之一。 （3 ）綠色環(huán)保設(shè)計(jì) 超高層建筑節(jié)約了土地,不只是提高容積、增多建筑面積,更重要的是在滿意了肯定容積的狀況下,把節(jié)約下來的土地轉(zhuǎn)化為綠地,愛護(hù)并培植對(duì)維持生態(tài)平衡起重要作用的綠色植被。 a 開拓垂直綠化：和高層建筑的用地面積相比,其外表面積是地面的 45 倍或更多,因此在外墻上開拓綠化,將對(duì)綠化環(huán)境的形成起很大作用。 b 發(fā)展屋頂綠化：開拓綠化空間, 另一種方法是發(fā)展占天不占土的屋頂綠化。在公共建筑群開拓屋頂花園潛力很大,應(yīng)進(jìn)一步提高屋頂花園的質(zhì)量,發(fā)展薄覆蓋型種植技術(shù)。 c 營(yíng)造空中庭

10、園：為了改善人遠(yuǎn)離自然,易導(dǎo)致空調(diào)綜合癥、生態(tài)環(huán)境差的缺點(diǎn),在高層建筑之內(nèi)營(yíng)造空中庭園,這是近些年來國(guó)外某些高層建筑追求和探究的新課題。如諾曼?福斯特設(shè)計(jì)的法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈就引入生態(tài)的概念，是世界上第一座“生態(tài)型”超高層建筑。 作為城市綠化的重要組成部分，國(guó)外近年來非常重視拓展高層底部的綠化空間，提出“生活要接近自然環(huán)境”的原則，在廣場(chǎng)，中庭等公共空間中盡可能布置綠化空間，并通過建筑法規(guī)的制定和實(shí)施，限制高層區(qū)環(huán)境質(zhì)量。 5 結(jié)語 建筑節(jié)能是國(guó)家發(fā)展的基本國(guó)策之一，超高層建筑又是標(biāo)記性極強(qiáng)的建筑，探討超高層建筑的設(shè)計(jì)策略和節(jié)能技術(shù)措施，抓好超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，將會(huì)帶動(dòng)建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)全社會(huì)建筑節(jié)能的技術(shù)進(jìn)步。 參考文獻(xiàn) 1 鄧元慶,薛明.可持