超高層建筑綠色節(jié)能技術(shù)與設(shè)計(jì)分析

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【摘要】超高層建筑具有耗材多、能耗大、對(duì)環(huán)境影響大的特點(diǎn)，而超高層在建設(shè)過(guò)程中如何做到綠色可持續(xù)發(fā)展是目前急需探索的方向，文章對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)與在超高層建筑中可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)方案進(jìn)行探索，介紹了能在超高層建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑；綠色節(jié)能；技術(shù)；設(shè)計(jì)

1引言

改革開放以來(lái)我國(guó)城市化的發(fā)展逐漸加快，高層建筑和超高層建筑的建筑垂直高度顯著提高。針對(duì)此類建筑，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部參照現(xiàn)行GB50378-2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[1]，對(duì)超高層建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行調(diào)查研究制定并頒布了《綠色超高層建筑評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》（建[2012]76號(hào)），遵循綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系的六大類，根據(jù)超高層建筑的特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整[2]。

2室外環(huán)境的設(shè)計(jì)

2.1光污染的控制

超高層的建筑物外墻防護(hù)一般是采用大面積的玻璃幕墻，玻璃幕墻材質(zhì)較為輕質(zhì)，對(duì)可見光有著極高的反射率，所以光污染是超高層建筑對(duì)周邊環(huán)境最大的一個(gè)影響，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要針對(duì)光的因素設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，減少光對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。超高層建筑在設(shè)計(jì)之初，通過(guò)分析可見光在幕墻上的反射，可以避免一定時(shí)間內(nèi)反射光的過(guò)度集中，特別是如何避免對(duì)周邊居民區(qū)或敏感區(qū)的影響。建筑幾何朝向的選擇將直接影響玻璃幕墻的反射角。因此，在方案選擇過(guò)程中，需要考慮如何使反射光的方向偏離城市的主要街道和行人視線。幕墻的細(xì)節(jié)（如圖1所示的平滑、交錯(cuò)等）會(huì)在很大程度上決定著光的反射方向以及對(duì)光的吸收之后再反射造成的光污染情況，以昆明西山萬(wàn)達(dá)幕墻分析為實(shí)例結(jié)果表明，與光滑結(jié)構(gòu)相比，交錯(cuò)結(jié)構(gòu)使光污染強(qiáng)度明顯降低。最后選擇交錯(cuò)式幕墻結(jié)構(gòu)。

2.2室外風(fēng)環(huán)境的控制

與傳統(tǒng)的方形建筑形式相比，許多超高層建筑通常是采用流線型構(gòu)造，相比傳統(tǒng)構(gòu)造除了創(chuàng)新之外，最主要的目的是降低空氣流動(dòng)的阻力。在降低風(fēng)荷載的情況下，還能最大限度的將建筑物與自然融合，使建筑物對(duì)周圍風(fēng)環(huán)境的不利影響降低到最低。在建筑主體更加光滑、轉(zhuǎn)角位置更加平順外，還需要在建筑物部分樓層增加風(fēng)道，使建筑物盡量融入自然，減少風(fēng)荷載和對(duì)周圍環(huán)境的影響。

2.3立體綠化

從目前來(lái)看，超高層建筑大多采用立體綠化與空中庭院相結(jié)合的形式。例如，工行總部是由于其綠化方式越來(lái)越高，外部環(huán)境不適合植物生長(zhǎng)的超高層建筑最可行的立體綠化方式。

3節(jié)能與能量再利用

3.1遮陽(yáng)系統(tǒng)

太陽(yáng)是能量的起源，超高層建筑物在日常使用的過(guò)程中因?yàn)椴Ａ粔Φ脑颍瑢?dǎo)致光和熱能量大面積的進(jìn)入建筑物內(nèi)，造成超高層建筑物的冷負(fù)荷高于普通建筑物。所以如何有效的阻擋陽(yáng)關(guān)的進(jìn)入，是通過(guò)遮陽(yáng)系統(tǒng)有目的地不同程度地阻擋進(jìn)入室內(nèi)的光和熱能量，從而降低建筑的制冷能耗。遮陽(yáng)系統(tǒng)的形式和材料多種多樣，主要有水平和垂直兩種，最常見的材料是金屬板或百葉窗，遮陽(yáng)系統(tǒng)也可以與光伏太陽(yáng)能板組合，在遮擋陽(yáng)光的同時(shí)獲得太陽(yáng)能。

3.2風(fēng)能的利用

風(fēng)能是一種重要的可再生能源。高度越高，風(fēng)的阻力就越小。所以超高層建筑對(duì)風(fēng)能最主要的利用方式就是進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電。

3.3太陽(yáng)能的利用

超高層建筑物在太陽(yáng)能的利用上面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，有大面積的太陽(yáng)輻射面積，只需要將光伏太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)化為建筑電能，太陽(yáng)能就能得到很好的利用。

3.4自然采光

超高層建筑通常具有較大的埋深，因此如何將自然光引入，降低因照明引起的能耗，已成為超高層建筑節(jié)能亟待解決的問(wèn)題[5]。一般來(lái)說(shuō)，幕墻的透光面積和不透明面積需要保持一定的比例，才能使太陽(yáng)輻射熱增量最小，增加自然采光。但是，兩者之間的關(guān)系并非是相反的，遮陽(yáng)系統(tǒng)是討論如何減少總熱量，盡量防止室內(nèi)出現(xiàn)的串光這與陽(yáng)光直射關(guān)系更為密切。自然采光是針對(duì)如何更多的引進(jìn)室內(nèi)，它與漫射光密切相關(guān)。

4節(jié)材、節(jié)水等方面的設(shè)計(jì)

4.1材料的選擇和回收再利用

超高層建筑物的體量巨大，所以存在各種不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素，導(dǎo)致超高層建筑總消耗量和評(píng)估消耗量的增加。另一方面，超高層建筑大多位于城市核心，同時(shí)超高層的建設(shè)大多數(shù)是在舊建筑拆除的基礎(chǔ)上，要考慮使用再生材料進(jìn)行施工。從使用壽命來(lái)看，它減少了新材料生產(chǎn)過(guò)程中的資源消耗和能源消耗。所以，材料的可再生的選擇符合可持續(xù)原則的綠色施工技術(shù)。如何減少超高層建筑生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中材料、能源的消耗，或者使用綠色可再生的材料有利于城市的可持續(xù)發(fā)展。

4.2冷凝水及中水回收

超高層建筑通常進(jìn)深較深，針對(duì)室內(nèi)內(nèi)部空氣質(zhì)量不佳的情況，超高層建筑物普遍對(duì)制冷有很大的需求，特別是平均溫度較高的城市（比如重慶，武漢等），無(wú)論采用什么類型的制冷方式，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的壓力都會(huì)較大，比較容易帶來(lái)大量的冷凝水降低熱量。在濕熱地區(qū)，甚至需要特殊的空氣除濕技術(shù)[6]。超高層建筑物如何循環(huán)利用大型集中除濕系統(tǒng)生產(chǎn)的冷凝水，是超高層建筑物節(jié)能、節(jié)水的關(guān)鍵。再生水是指從茶水間、洗手池等處排放的洗滌水，其污染含量低，處理工藝簡(jiǎn)單，不同于生活污水處理。超高層建筑再生水資源豐富，需水量多。這些地方的洗滌水簡(jiǎn)單處理之后可形成循環(huán)利用系統(tǒng)[4]。例如，酒店或公寓與辦公室相結(jié)合，有利于將酒店或公寓的洗浴廢水用于辦公室沖洗。此外，再生水還可用于綠化灌溉和冷卻塔補(bǔ)水。最后，與其他建筑和設(shè)施一樣，超高層建筑應(yīng)利用用于雨水收集和循環(huán)使用。在達(dá)到節(jié)約用水的前提下，超高層建筑與其他建筑和設(shè)施相比較，雨水收集能夠最大的程度蓄積雨水落下來(lái)的勢(shì)能[3]。超高層建筑物巨大的立面面積非常便于雨水收集裝置的安裝及使用，使收集到的雨水有更多的利用途徑。

5結(jié)語(yǔ)

超高層建筑可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于綠色設(shè)計(jì)和循環(huán)利用技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。超高層建筑在施工過(guò)程中及運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程需要耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力及相應(yīng)的資源，才能最終形成一個(gè)具有使用功能的超高層。但是從另一個(gè)角度來(lái)看，超高層建筑物能夠節(jié)約大量的土地，很好的緩解目前愈益增加的人口與土地使用之間的矛盾，緩解了交通壓力，同時(shí)從長(zhǎng)期來(lái)看能夠減少對(duì)環(huán)境的污染和影響。超高層建筑物的形成和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于綠色設(shè)計(jì)和循環(huán)利用技術(shù)的結(jié)合，其意義在于人類與大自然協(xié)調(diào)的探索，在不對(duì)自然環(huán)境造成太大影響的前提下，提高城市建筑的效率，使其可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]GB50378-2006.綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].[2]建科[2012]76號(hào).綠色超高層建筑評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則[S].

[3]原智華.綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)在超高層建筑施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2016(33)：77-78.

[4]武云坤.論建筑工程設(shè)計(jì)中的綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（5）：137-138.

[5]鐘昌富，章燕清，等.超高層建筑施工中的綠色節(jié)能技術(shù)[J].綠色施工，2015，37（4）：492-494.

[6]趙長(zhǎng)國(guó).綠色節(jié)能建筑施工技術(shù)應(yīng)用分析[J].江蘇科技信息，2014（23）：88-89.

作者：王宏宇 李笑 秦志遠(yuǎn) 單位：中國(guó)建筑第二工程局有限公司