綠色建筑設(shè)計(jì)在超高層民用建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

徐同殿

（山東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，濟(jì)南 250001）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，為了應(yīng)對(duì)城市發(fā)展與建設(shè)用地之間的矛盾，各大城市中大量高層甚至超高層民用建筑如同雨后春筍般拔地而起。目前，我國(guó)超高層民用建筑根據(jù)用途大致可分為居住、商務(wù)辦公、酒店等類型[1]，但無論何種類型的民用超高層建筑，都將成為該區(qū)域乃至整個(gè)城市的地標(biāo)。同時(shí)，由于國(guó)家提倡節(jié)約型社會(huì)建設(shè)和健康環(huán)保理念，民眾對(duì)于民用建筑在設(shè)計(jì)施工期間的環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境的健康要求越來越高，綠色建筑的呼聲也隨之水漲船高。

2 相關(guān)概念

2.1 綠色建筑設(shè)計(jì)

綠色建筑設(shè)計(jì)通常是指在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，通過運(yùn)用各類先進(jìn)材料或施工工藝，將建筑建造期間對(duì)周邊環(huán)境的不利影響降至最低，或是減少建筑物運(yùn)營(yíng)階段日常消耗的各類資源數(shù)量。同時(shí)，綠色建筑設(shè)計(jì)還更加關(guān)注建筑內(nèi)部空間的健康與舒適度，從而使人類活動(dòng)、建筑、自然環(huán)境三者和諧共處。因此，進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑所在地的自然環(huán)境、氣候條件、地形地貌等因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、施工材料、施工工藝等進(jìn)行綜合考慮，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2.2 綠色建筑設(shè)計(jì)的必要性

綠色建筑設(shè)計(jì)的目的在于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共存，而基于這一宏偉目標(biāo)，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)的過程中必須妥善解決建設(shè)行業(yè)高能耗和建筑物和諧共生兩大問題。

近幾年，隨著我國(guó)建筑行業(yè)設(shè)計(jì)和施工水平的穩(wěn)步提升，建筑行業(yè)高能耗的“老大難”問題已經(jīng)有所緩解，但受到行業(yè)內(nèi)部人才培養(yǎng)和重視程度不足等因素的影響，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中依舊存在重設(shè)計(jì)速度，輕運(yùn)行能耗的現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)“十三五”規(guī)劃期間，全國(guó)國(guó)有建設(shè)用地累計(jì)供應(yīng)3.061×106hm2，而其中達(dá)到綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的建筑比例不足10%，從而導(dǎo)致我國(guó)建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)所消耗的資源與能量總數(shù)超過西方發(fā)達(dá)國(guó)家的30%[2]。如此龐大的資源消耗量與我國(guó)所提倡的“青山綠水便是金山銀山”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相違背，故必須在設(shè)計(jì)中注重和倡導(dǎo)綠色建筑設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

2.2 超高層民用建筑綠色設(shè)計(jì)的應(yīng)用原則

通過對(duì)大量綠色建筑設(shè)計(jì)案例的分析和比較，大部分設(shè)計(jì)者將綠色建筑設(shè)計(jì)的對(duì)象集中在建筑材料的綠色化與建筑整體設(shè)計(jì)的節(jié)能化兩大方面。

建筑材料的綠色化主要是指在建筑施工中所應(yīng)用的各類材料具備如下特征：（1）建筑材料在生產(chǎn)加工過程中對(duì)周邊環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生較大的破壞；（2）建筑材料本身在使用過程中不會(huì)向建筑內(nèi)部空間散發(fā)不利于人類健康的物質(zhì)；（3）建筑材料能夠被多次使用，從而降低生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)對(duì)自然資源的需求量。除了上述3 項(xiàng)必備條件外，建筑使用者還希望建筑施工所使用的材料能夠?yàn)槠錉I(yíng)造更加舒適的生活環(huán)境，使其能夠在快節(jié)奏社會(huì)活動(dòng)中為營(yíng)造一處溫馨的港灣。

雖然超高層民用建筑在節(jié)約城市建設(shè)用地空間和打造城市地標(biāo)方面具有較好的效果，但該類型的建筑也存在著高空空氣懸浮顆粒物濃度較高、空氣質(zhì)量較差、高壓反應(yīng)嚴(yán)重等問題。因此，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)努力克服上述不利因素，揚(yáng)長(zhǎng)避短地提高建筑整體的節(jié)能效果[3]。例如，充分發(fā)揮超高層建筑的自然采光優(yōu)勢(shì)，將自然光作為建筑內(nèi)部照明系統(tǒng)的重要組成部分，合理調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部的光環(huán)境；充分考慮水資源的綜合利用，盡量降低給排水設(shè)施在運(yùn)行期間的能耗，并進(jìn)一步利用中水和雨水作為清潔用水的補(bǔ)充；充分利用超高層建筑的風(fēng)能與氣壓，通過設(shè)置室內(nèi)外通風(fēng)設(shè)備和建筑內(nèi)部空間的合理分隔，將風(fēng)能與氣壓轉(zhuǎn)化為正向因素，發(fā)揮風(fēng)力資源在改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用。

3 案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目位于濟(jì)南市高新區(qū)的漢峪金融商務(wù)中心，整個(gè)商務(wù)中心分為南北兩區(qū)，目前商務(wù)中心的北區(qū)作為先行開發(fā)區(qū)域已開展了相關(guān)建設(shè)。本項(xiàng)目名稱為漢峪金融商務(wù)中心A5 地塊綜合樓及附屬設(shè)施項(xiàng)目二期——云鼎大廈，項(xiàng)目由地上69層的超高層塔樓及3 層裙樓組成，建筑總高度為339 m，總建筑面積為253 854.32 m2，其中，地上部分183 148.25 m2，地下部分70 706.07 m2。

該項(xiàng)目的地上部分主要用于商務(wù)辦公與高端酒店，其中，高端酒店位于建筑主樓的1~3 層、51 層及以上樓層。51 層為酒店健身康體層，52 層為酒店空中大堂和全日餐廳，53 層局部夾層為酒店行政辦公及大堂吧，54~58 層、60~68 層為酒店客房層，剩余其他樓層均為商務(wù)辦公。

3.2 綠色建筑設(shè)計(jì)理念在項(xiàng)目建筑材料中的應(yīng)用

首先，作為城市金融中心的一座地標(biāo)性建筑，無論是商務(wù)辦公還是高端酒店，都對(duì)建筑外觀設(shè)計(jì)提出了較高的要求，但本項(xiàng)目在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了建筑結(jié)構(gòu)的成本，尤其是在兼顧建筑外觀的同時(shí)，大大降低了建筑中裝飾性構(gòu)件的數(shù)量，裝飾性構(gòu)件造價(jià)僅為285 萬元，只占到了整個(gè)建筑7.5億元的造價(jià)0.38%。如此低的裝飾性構(gòu)件數(shù)量不但大大降低了建筑的建設(shè)投資，而且降低了建筑自重，從而降低了對(duì)承重構(gòu)件的強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。

其次，在施工中應(yīng)用了大量的商品混凝土，幾乎涵蓋了建筑施工中各標(biāo)號(hào)的混凝土類型，從而減少了現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。同時(shí)，大規(guī)模商品混凝土的應(yīng)用還可以提高施工過程中混凝土的澆筑速度和澆筑質(zhì)量，避免現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土過程中混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定的問題，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約水泥、砂石料等礦產(chǎn)資源的目的。

最后，建筑設(shè)計(jì)時(shí)充分采用高強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)材料，如梁、柱、剪力墻?？v向受力普通鋼筋采用400 MPa 級(jí)及以上鋼筋，據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目在不同結(jié)構(gòu)部位所使用的高強(qiáng)度鋼筋占到了總用鋼筋量的89.82%。

3.3 綠色建筑設(shè)計(jì)理念在項(xiàng)目照明設(shè)計(jì)的應(yīng)用

該項(xiàng)目建筑內(nèi)部的功能主要有商務(wù)辦公和高端酒店兩大類型，無論是何種空間功能，其對(duì)于建筑室內(nèi)照明的要求均高于其他類型民用建筑，為了降低建筑內(nèi)部空間在照明需求上的能耗，設(shè)計(jì)者采用了更加合理的空間布局方式并配以節(jié)能燈具以及高效照明控制系統(tǒng)，從而盡量減少建筑照明能耗。

主樓平面布局近似于正八邊形，較高的建筑高度十分有利于建筑的自然采光。因此，在建筑空間布局中多采用“回”字形的布局方式，將人員辦公、住宿等對(duì)于光照要求較高的功能空間集中在臨窗一側(cè)，并將交通組織、清潔衛(wèi)生、餐飲、會(huì)議會(huì)務(wù)等配套服務(wù)空間集中在建筑中心區(qū)域，從而最大限度地利用自然光照對(duì)人員活動(dòng)較為密集功能空間進(jìn)行照明。據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)模型驗(yàn)算，本項(xiàng)目主要功能空間天然采光達(dá)標(biāo)面積比例達(dá)87%。

對(duì)于部分自然采光能力較弱的建筑空間，可采用人工燈光進(jìn)行照明，為了降低照明能耗，照明燈具的選擇基本采用直接照明的方式，而所有的照明燈具、光源及照明系統(tǒng)電氣配件其性能指標(biāo)都選擇優(yōu)于國(guó)家一級(jí)能耗標(biāo)準(zhǔn)的品牌及型號(hào)，尤其是熒光燈具，選用了能效因數(shù)、能效值不低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的管型熒光燈、自鎮(zhèn)流熒光燈。在建筑物北側(cè)的辦公區(qū)域，由于受到空間位置的限制，其采光效果略低于建筑南側(cè)區(qū)域，故在上述辦公空間內(nèi)采用了T5 直管三基色熒光燈進(jìn)行照明。另外，在建筑內(nèi)部走廊、前室、樓梯間等交通組織空間內(nèi)，鑒于建筑室內(nèi)層高的限制，采用了LED 吸頂燈進(jìn)行照明。

除了采用節(jié)能照明燈具外，還通過采用智能照明控制系統(tǒng)對(duì)門廳、走廊、地下車庫(kù)等室內(nèi)公共區(qū)域和外部環(huán)境照明進(jìn)行自動(dòng)控制和集中管理，并根據(jù)照明空間的環(huán)境特點(diǎn)和照明需求，分別采用分組、照度、人體感應(yīng)、減光等實(shí)時(shí)控制方式對(duì)照明燈光進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，最大限度地降低建筑物的照明能耗。

3.4 綠色建筑設(shè)計(jì)理念在項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用

自然通風(fēng)是改善建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量或調(diào)節(jié)溫度的重要舉措，為了給在建筑內(nèi)部進(jìn)行商務(wù)辦公和就餐、住宿的用戶營(yíng)造更加舒適和健康的室內(nèi)環(huán)境，設(shè)計(jì)者對(duì)空間布局和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。

首先，為了更加合理地布局建筑內(nèi)部空間，設(shè)計(jì)者采用PKPM 軟件對(duì)參評(píng)建筑的室外風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬分析，分析結(jié)果顯示該建筑在典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速低于5 m/s，室外風(fēng)速放大系數(shù)小于2，而在過渡季、夏季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，50%以上可開啟外窗室內(nèi)外表面的風(fēng)壓差大于0.5 Pa。通過上述模型測(cè)試保證了后續(xù)設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)合理，符合建筑現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)強(qiáng)特征。

其次，除變電站、廚房以外，所有組合式空調(diào)機(jī)組、數(shù)字化節(jié)能組合式空調(diào)機(jī)組、數(shù)字化轉(zhuǎn)輪熱回收新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)箱均設(shè)置一級(jí)靜電過濾+袋式除塵器，并預(yù)留空氣凈化功能段，以便后期根據(jù)不同功能空間對(duì)于空氣質(zhì)量的需求選擇性地加裝空氣凈化設(shè)備，而酒店部分所有空調(diào)機(jī)組均設(shè)置初效及中效過濾器。除變電站、廚房等場(chǎng)所空調(diào)機(jī)組外，其余空調(diào)機(jī)組內(nèi)均加設(shè)紫外線殺菌、光觸媒等電子凈化裝置。所有風(fēng)機(jī)盤管的回風(fēng)管處均設(shè)置回風(fēng)式微靜電凈化裝置，通過設(shè)備內(nèi)部的循環(huán)系統(tǒng)殺滅空氣中的細(xì)菌病毒微生物、分解TVOC 等有害物質(zhì)、消除異味。同時(shí)，回風(fēng)式微靜電凈化裝置能實(shí)現(xiàn)與風(fēng)機(jī)盤管高、中、低三檔保持電聯(lián)動(dòng)，連鎖運(yùn)行、同步啟停，進(jìn)而起到降低系統(tǒng)能耗的目的。

3.5 綠色建筑設(shè)計(jì)理念在項(xiàng)目建筑給排水的應(yīng)用

超高層民用建筑在運(yùn)營(yíng)過程中所需消耗的水源以及建筑內(nèi)部在配給水源過程中說消耗的能源，也是綠色建筑設(shè)計(jì)中關(guān)注諸多重點(diǎn)之一。

供水水源為城市供水管網(wǎng)，其內(nèi)部的供水壓力不小于0.30 MPa，根據(jù)不同樓層的出水點(diǎn)高程和出水壓力需求，設(shè)計(jì)者采用了分區(qū)配水的原則，將整個(gè)建筑分為高、中、低三大供水體系，并在地下室內(nèi)設(shè)置變頻加壓系統(tǒng)，對(duì)3 個(gè)分區(qū)進(jìn)行加壓供水。通過分區(qū)供水、變頻加壓等手段，保證了每個(gè)樓層最不利出水點(diǎn)的壓力不小于0.10 MPa、最低用水點(diǎn)最大靜水壓力不大于0.45 MPa，同時(shí)，還在每處供水壓力大于0.20 MPa的支管上安裝了減壓閥，以避免管道內(nèi)過高的水壓對(duì)管道造成破壞。

為了減少建筑物衛(wèi)生器具的用水量，所有的衛(wèi)生器具和配件均采用節(jié)水型設(shè)備，其中，坐便器為兩檔式水箱，總沖洗水量不大于6 L。另外，不同性質(zhì)的給水、熱水系統(tǒng)分別設(shè)置計(jì)量裝置，并按照不同功能分區(qū)和用途設(shè)水表，冷卻塔補(bǔ)水、公共洗浴用水、廚房用水、空調(diào)集中補(bǔ)水等單獨(dú)設(shè)水表計(jì)量，從而實(shí)現(xiàn)按付費(fèi)或管理單元，統(tǒng)計(jì)用水量。

3.6 其他綠色建筑設(shè)計(jì)舉措

選用配備高效電機(jī)及先進(jìn)控制技術(shù)的電梯，其能效應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)能評(píng)價(jià)值的規(guī)定。建筑內(nèi)部的自動(dòng)扶梯與自動(dòng)人行道應(yīng)具有節(jié)能拖動(dòng)及節(jié)能控制裝置、并設(shè)置感應(yīng)傳感器，而當(dāng)2 臺(tái)及以上客梯集中布置時(shí)，客梯控制系統(tǒng)應(yīng)具備按程序集中調(diào)控和群控的功能。上述多項(xiàng)舉措較大程度地降低了建筑內(nèi)部垂直交通設(shè)施的耗電量。

4 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目建設(shè)完成后相關(guān)綠色建筑評(píng)價(jià)單位依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)從室內(nèi)環(huán)境、能源利用、水資源利用、材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等方面對(duì)建筑物進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示該項(xiàng)目最終得分為65.6，達(dá)到二星級(jí)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。