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文檔簡介
1、<p> 超高層建筑節(jié)能的設計策略探討</p><p> 摘 要:隨著我國經濟的快速發(fā)展,超高層建筑在各大城市中隨處可見,超高層建筑有其獨特的優(yōu)勢,在節(jié)約土地方面有不可代替的價值。但在設計中有很多弊端,比如破換居住環(huán)境。本文針對超高層建筑的氣候特征和節(jié)能現狀,從節(jié)能、綠色環(huán)保等方面做了細致說明,為以后的超高層建筑的設計做了借鑒。 </p><p> 關鍵詞:超高層建筑;建筑
2、節(jié)能;設計策略 </p><p> 中圖分類號: TU 文獻標識碼: A 文章編號: </p><p><b> 1 概述 </b></p><p> 1972 年 8 月在美國賓夕法尼亞洲的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上,專門討論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《高層建筑混凝土結構技術規(guī)
3、程》(JGJ3 - 2002)里規(guī)定:當建筑高度超過 100m 時,稱為超高層建筑。隨著近年來資源短缺問題的出現,全球提出了可持續(xù)發(fā)展,而超高層建筑就環(huán)保節(jié)能方面來說是很浪費的,隨之就出現了“生態(tài)節(jié)能型”建筑的概念,如氣候設計大師楊經文貫徹“生物氣候大樓”思想,設計的馬來西亞吉隆坡梅納拉大廈體現了利用空中開放,空間連通建筑內外,盡可能地拉近了人與自然的距離,較好地完成了室內外空間的過渡與銜接,同時對形成良好的城市空間環(huán)境也是一種深化,“
4、生態(tài)節(jié)能型”成為超高層建筑設計的一個新方向。 </p><p><b> 2 氣候特征 </b></p><p> 超高層與一般多層建筑相比,隨著高度的變化,相應的氣候參數也會發(fā)生變化,高度超過100 米以上除太陽輻射可以認為基本不變以外,其它的氣象參數都會發(fā)生很大的變化。根據氣象觀測資料構建的典型氣象年數據中,地面風速是取自地面高度 10 米處,如地面風速為2
5、米/秒時,則在 100 米的高空風速會依據指數規(guī)律提高到 3 米/秒,若高達400~500 米時風速可達到 5 米/秒以上,溫度隨高度的變化也會有明顯的降低,通常會有每百米高度的溫度下降 0.6~1.0℃,僅這個變化足可以相當于把建筑物移動了一個2 級氣候區(qū)。而依據國內建筑節(jié)能的設計能力來看,大多數設計單位所掌握的用以優(yōu)化建筑圍護結構的建筑能耗模擬軟件,都不能反映氣象參數沿高度的變化規(guī)律,也不能夠反映建筑圍護結構沿高度變化的表面熱交換能
6、力的差別,這就勢必無法準確地計算建筑物的能量消耗,更無從談及科學合理地設計建筑物制冷、空調、配電等一系列設備系統(tǒng)。 </p><p><b> 3 節(jié)能現狀 </b></p><p><b> (1) 能耗大 </b></p><p> 當今世界上的建筑耗能占人類總耗能的50%以上,而高層建筑特別是超高層建筑的耗能又
7、是一般建筑的6~8倍。我國建筑耗能占全國總能量的25.6% ,不少方面處于高能耗、低效率的狀況。 </p><p> ?。?) 現有節(jié)能標準的局限性 </p><p> 2 0 0 5 年《公共建筑節(jié)能設計標準》標準頒布之后,由于超高層的某些方面具有節(jié)能的優(yōu)勢,比如體型系數是完全可以滿足各節(jié)能規(guī)范的要求,對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公共建筑的節(jié)能設計標準,尤
8、其是超高層建筑,所以實施起來更為困難。建筑節(jié)能設計標準所能約束的節(jié)能技術也不能夠完全適用于超高層建筑,例如遮陽、通風等技術的規(guī)定,對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價方法,受目前能耗模擬工具的計算能力所限,超高層建筑中的計算對象規(guī)模遠遠超出了軟件的計算能力。所以,超高層建筑的節(jié)能技術方面的問題超過了規(guī)范的規(guī)定。對于當前建筑節(jié)能50%的目標,不符合國家長遠發(fā)展要求。超高層建筑為重大工程,如果按照這個標準,在投入使用后
9、的不遠將來,必然會面臨國家節(jié)能規(guī)劃目標的提高而淪為不節(jié)能建筑。 </p><p><b> 4 節(jié)能措施 </b></p><p> 超高層建筑節(jié)能是個綜合性的課題,從建筑設計角度講,群體布局、單體設計、構造處理都是節(jié)能的關鍵。以下根據超高層建筑的特點談談節(jié)能設計策略。 </p><p><b> ?。? )自然通風 </b
10、></p><p> 武漢地區(qū)夏季濕熱,汗液不易揮發(fā),容易感到悶熱,組織良好的自然通風可以降低室內溫度,帶走熱量達到人體舒適,從而減少空調使用,節(jié)約能源。高層住宅與多層和低層住宅相比受到的遮擋少,隨著層數增加風速更大,利用自然通風致涼具有先天的優(yōu)勢條件,因此如果達到 65% 的節(jié)能目標,高層住宅自然通風設計的節(jié)能作用顯得十分重要 。 </p><p> a 建筑布局的設計 <
11、;/p><p> 建筑群的布局對自然通風的影響效果很大,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計問題。單體建筑中戶型的選擇與合理設計對超高層建筑的通風影響甚大。對于單朝向戶型,或者進深大、沒有南北貫通的廳,實現穿堂風存在一定困難,可以通過對戶型等進行局部調整,可起到一定的改善作用。但超高層建筑過高的風壓會使建筑的門窗難于開啟,給建筑室內的使用帶來不便,而且不利于冬季保溫。所以在超高層建筑
12、布局設計中應綜合考慮,通過合理門窗開啟形式,具備一定的可調節(jié)性,可以加強不利條件下的通風效果。 </p><p><b> b 形成豎井空間 </b></p><p> 利用熱壓原理設置中庭來組織自然通風,而太高的中庭空間則會形成過大的熱壓,如不能有效控制,則會產生強烈的紊流,甚至在底層進氣口產生令人不安的嘯叫。在法蘭克福商業(yè)銀行的設計過程中,針對塔樓60層高度中
13、庭空間的自然通風狀況,福斯特及其合作者將每 12 層作為一個獨立的單元,各自利用熱壓實現自然通風,取得良好的效果。 </p><p> c 玻璃幕墻圍護結構 </p><p> 為了減少過高的風壓和熱壓對高層建筑自然通風的不利影響,1990年英恩霍文在波恩電話大樓的設計中發(fā)展了雙層玻璃幕墻,這一革命性的設想,在埃森RWE辦公大樓得以實現。幕墻內外層玻璃間隔500mm,即形成可蓄熱的空腔
14、,提供了節(jié)能的可能性,又可以通過內層可開啟的玻璃窗實現室內各層間的自然通風。由于外層的玻璃阻擋了高空的風力,人們第一次可以在高層建筑中打開窗戶,讓室外的新鮮空氣流入室內。這一新異的構想使大樓基本上放棄了昂貴的機械空調,使自然通風率達到70% ,節(jié)能 30%。 </p><p><b> ?。? )天然采光 </b></p><p> 現代超高層寫字樓中的建筑照明所消
15、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所產生的熱量要小得多,可以減少調節(jié)室內熱環(huán)境所消耗的能源。因此,采用天然采光解決照明是節(jié)能的有效途徑之一。 </p><p> ?。? )綠色環(huán)保設計 </p><p> 超高層建筑節(jié)省了土地,不只是提高容積、增多建筑面積,更重要的是在滿足了一定容積的情況下,把節(jié)省下來的土地轉化為綠地,保護并培植對維持生態(tài)平衡起重要作用的
16、綠色植被。 </p><p> a 開辟垂直綠化:與高層建筑的用地面積相比,其外表面積是地面的 4~5 倍或更多,因此在外墻上開拓綠化,將對綠化環(huán)境的形成起很大作用。 </p><p> b 發(fā)展屋頂綠化:開拓綠化空間, 另一種辦法是發(fā)展占天不占土的屋頂綠化。在公共建筑群開辟屋頂花園潛力很大,應進一步提高屋頂花園的質量,發(fā)展薄覆蓋型種植技術。 </p><p>
17、 c 營造空中庭園:為了改善人遠離自然,易導致空調綜合癥、生態(tài)環(huán)境差的缺點,在高層建筑之內營造空中庭園,這是近些年來國外某些高層建筑追求與探索的新課題。如諾曼?福斯特設計的法蘭克福商業(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。 </p><p> 作為城市綠化的重要組成部分,國外近年來十分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,中庭等公共空間中盡可能布置綠
18、化空間,并通過建筑法規(guī)的制定和實施,控制高層區(qū)環(huán)境質量。 </p><p><b> 5 結語 </b></p><p> 建筑節(jié)能是國家發(fā)展的基本國策之一,超高層建筑又是標志性極強的建筑,研究超高層建筑的設計策略和節(jié)能技術措施,抓好超高層建筑的節(jié)能設計,將會帶動建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展,促進全社會建筑節(jié)能的技術進步。 </p><p><
19、b> 參考文獻 </b></p><p> ?。? ]鄧元慶,薛明.可持續(xù)發(fā)展意識與高層建筑[J ].建筑科學.2000.2 </p><p> [2 ]郭飛,王時原.上海高層住宅自然通風節(jié)能設計研究[J ] .建筑學報.2008.11 </p><p> ?。? ]高層建筑中的自然通風問題. 中國綠色建筑網.2010.5.13 </p&
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