超高層建筑工程低能耗設(shè)計的探討

摘 要：超高層建筑作為綜合體建筑，分別承載商場、辦公寫字樓、酒店或旅游觀光等不同的商業(yè)業(yè)態(tài)，其具有容納人數(shù)眾多以及信息處理量大等特點(diǎn)，并且為了保持其正常運(yùn)作，超高層建筑在電梯、空調(diào)、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。因此為了保障超高層建筑工程建設(shè)的有效性，本文闡述了超高層建筑工程的能耗特點(diǎn)以及超高層建筑工程設(shè)計問題，對超高層建筑工程的低能耗設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：超高層建筑工程;能耗特點(diǎn);設(shè)計問題;低能耗;設(shè)計要點(diǎn)

一、 超高層建筑工程的能耗特點(diǎn)分析

超高層建筑具有耗資巨大、技術(shù)復(fù)雜、體量龐大，其在能耗、環(huán)保節(jié)能、人文景觀等方面會對環(huán)境產(chǎn)生重要影響。主要的能源消耗形式包括電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等，其中供暖空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和辦公設(shè)備系統(tǒng)是建筑能耗的四個主要系統(tǒng)。據(jù)相關(guān)研究分析，供暖空調(diào)系統(tǒng)耗電量占到整個建筑能耗的50%以上;照明系統(tǒng)次之，大約為20%;動力系統(tǒng)約為10%;辦公設(shè)備系統(tǒng)約為10%。

二、 超高層建筑工程設(shè)計問題的分析

超高層建筑因?yàn)槠淙莘e率過高，不通透，其一系列問題非常值得重視，在超高層建筑建設(shè)技術(shù)發(fā)展過程中，只重視空間的使用、居住的面積，而忽略了生態(tài)環(huán)境的體驗(yàn)，導(dǎo)致了一系列問題。為了很好地與現(xiàn)代超高層建筑工程的發(fā)展相契合，引入建筑節(jié)能的概念，在建筑設(shè)計中要充分考慮建筑的形狀變化、建筑的朝向、建筑外圍墻體的保溫功能、建筑所在位置的氣流朝向等環(huán)境因素，同時也應(yīng)該注意與城市周圍環(huán)境的融合。

三、 超高層建筑工程的低能耗設(shè)計要點(diǎn)分析

（一）超高層建筑工程的低能耗規(guī)劃設(shè)計分析超高層建筑規(guī)劃對建筑與建筑物周圍環(huán)境的影響很大，如何根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，有效利用自然資源來進(jìn)行低能耗設(shè)計，直接決定了該超高層建筑工程的節(jié)能效果。具體體現(xiàn)在：（1）合理選擇建筑地址。超高層建筑在選擇建設(shè)位置時進(jìn)行綜合考慮，將自然環(huán)境因素考慮進(jìn)去，比如場地的方位、風(fēng)向風(fēng)速以及水土植被等。雖說現(xiàn)在很多的超高層建筑都在城市規(guī)劃的調(diào)控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規(guī)劃設(shè)計來提高節(jié)能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設(shè)施布置在公共走廊中，選址時盡量利用現(xiàn)有的公共設(shè)施管網(wǎng)，這種合并能降低場地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場地市政設(shè)施走廊應(yīng)該沿著曾經(jīng)受到干擾的地區(qū)或新修的道路或人行構(gòu)筑物集中的地方，減少不必要的場地清理和挖溝，維修起來也比較方便。（2）利用外界氣流來組織自然通風(fēng)。為了減少空調(diào)制冷帶來的能源消耗，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，設(shè)計時才充分利用外界的氣流來設(shè)計自然通風(fēng)。自然通風(fēng)要通過建筑外面的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)，因此需要一個比較理想的外部，根據(jù)各城市不同的風(fēng)向來進(jìn)行設(shè)計。比如，建筑的小立面應(yīng)該面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，而大立面則應(yīng)該面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這樣的朝向設(shè)計能夠使建筑表面有足夠的風(fēng)壓，通過建筑的窗口形成對流。（3）利用植被進(jìn)行氣候調(diào)節(jié)。目前很多超高層建筑都在建筑的樓頂設(shè)計花園或水池，一方面是為了美化建筑環(huán)境，另一方面也實(shí)現(xiàn)了利用植被調(diào)節(jié)微氣候的目標(biāo)。

（二）超高層建筑單體低能耗設(shè)計分析

（1）建筑體形低能耗設(shè)計分析。建筑體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計的重要參數(shù)。建筑物的體形系數(shù)是指外表面積與外表面積所容納的體積之比，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對應(yīng)的外表面積越小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱損失就越小。體形系數(shù)還與建筑的造型、布局、采光、通風(fēng)等緊密相關(guān)，建筑物的朝向合理能使建筑在被動式和主動式太陽能系統(tǒng)中充分利用太陽能，對于建筑節(jié)能有著很大的影響。對于超高層建筑來說，設(shè)計合理的平面進(jìn)深也是一種有效的被動式節(jié)能設(shè)計方法。（2）優(yōu)化外圍結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計。因?yàn)槌邔咏ㄖこ痰挠饷娣e很大，所以建筑外墻的保溫隔熱性能很大程度上是由外墻決定的，超高層建筑工程的外圍墻體設(shè)計決定了建筑的保溫隔熱性能。在超高層建筑工程的外圍墻體設(shè)計中，應(yīng)有保溫層的設(shè)置，通過保溫層的有效設(shè)計，就可以有效地減少室內(nèi)空調(diào)的使用，從而大大降低電能的消耗。因?yàn)橥鈬貙拥慕Y(jié)構(gòu)不是承重結(jié)構(gòu)，所以其材料應(yīng)該選用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔砌塊或加氣混凝土砌塊等，對于北方地區(qū)，門窗要采用雙層玻璃，此外對太陽西曬的問題上，也應(yīng)該引起設(shè)計人員的重視。（3）內(nèi)部空間設(shè)計。建筑功能設(shè)計時可以選擇開敞式空間，它強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的充分滲透融合，擴(kuò)大視野，通風(fēng)效果好，能提供更多的室內(nèi)外景觀。并且采用這種空間設(shè)計方式，具有靈活性，可以根據(jù)需要調(diào)整室內(nèi)的布置。但是這種空間設(shè)計方式需要根據(jù)建筑的實(shí)際空間情況來設(shè)計，也可設(shè)計成熱緩沖邊庭、中庭及室內(nèi)花園等，有效改善室內(nèi)的氣候。（4）超高層建筑工程的屋面低能耗設(shè)計。合理選擇超高層建筑工程的屋面保溫材料，選擇時應(yīng)該遵循為了不讓超高層建筑工程的屋面重量以及屋面的厚度過大的原則，所以屋面的材料在同等情況下應(yīng)該選用密度以及導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料，而這對超高層建筑工程的節(jié)能也是具有重大影響的。

四、 結(jié)束語

綜上所述，隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，發(fā)展超高層建筑勢在必行，而且建筑節(jié)能是國家發(fā)展的基本國策之一，所以超高層建筑有效的低能耗設(shè)計可以有效促進(jìn)整個社會向環(huán)保節(jié)能方面發(fā)展，因此對超高層建筑工程低能耗設(shè)計進(jìn)行分析具有重要意義。

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作者簡介：

黃浩錦，機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計研究院有限公司珠海分公司。