超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

【摘 要】建筑節(jié)能是我國基本國策之一，隨著商業(yè)用地的增長，建筑商為了讓原有的面積創(chuàng)造更多的財(cái)富，只有將建筑物設(shè)計(jì)得越來越高，因此節(jié)能問題隨之而來。本文基于這一現(xiàn)象，分析了超高層建筑設(shè)計(jì)上面臨的困難，并針對這些問題提出了幾點(diǎn)建議，旨在幫助設(shè)計(jì)師更好地設(shè)計(jì)出安全適用的超高層建筑。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑；設(shè)計(jì)；節(jié)能

2005年，“公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”頒布，設(shè)計(jì)師們開始注意到建筑節(jié)能問題。但幾年改善下來，超高層建筑的節(jié)能工作仍舊存在著許多不足，一些設(shè)計(jì)上的障礙還沒有得到行之有效的解決。

一、我國超高層建筑的節(jié)能現(xiàn)狀

（1）耗能大。據(jù)調(diào)查，當(dāng)今建筑耗能的平均能耗量幾乎占到了人類總耗能的一半以上，高層建筑，尤其是超高層建筑的能耗普遍為一般建筑的6～8倍。就我國而言，不少高層建筑都處于低效率、高耗能狀態(tài)。（2）標(biāo)準(zhǔn)的局限性。就目前而言，許多地區(qū)并沒有出臺(tái)針對超高層公共建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)師們在設(shè)計(jì)時(shí)沒有一個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)去比照，所以在設(shè)計(jì)上實(shí)施節(jié)能有一定難度。在現(xiàn)有的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，像通風(fēng)、遮陽等標(biāo)準(zhǔn)就顯然不適應(yīng)于超高層建筑。另外，能耗模擬軟件的設(shè)計(jì)尚未完善，限制了建筑物在整體建模上的能耗模擬評(píng)價(jià)方法，超高層建筑更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了軟件的所能計(jì)算的范圍。因此，超高層建筑的節(jié)能工作在技術(shù)層面就不達(dá)標(biāo)。

二、利用自然條件的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）自然通風(fēng)。第一，建筑布局設(shè)計(jì)。超高層建筑多為單體建筑，因此這里主要研究單體建筑的通風(fēng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)上，單朝向、進(jìn)深大與沒有南北貫穿的結(jié)構(gòu)難以達(dá)到穿堂風(fēng)效果，可以在設(shè)計(jì)上注意這一點(diǎn)，進(jìn)行局部調(diào)整。值得注意的是，過大的風(fēng)速會(huì)影響高樓層窗戶的開啟與冬季的保溫，因此在門窗設(shè)計(jì)上應(yīng)注意可調(diào)節(jié)性。第二，形成豎井空間。中庭空間在過高時(shí)容易產(chǎn)生強(qiáng)烈絮流，形成過大熱壓。在設(shè)計(jì)上要尤其注意這一點(diǎn)，不要因?yàn)槊烙^影響了居民的正常生活。第三，玻璃幕墻圍護(hù)。高層建筑面臨著過高的熱壓與風(fēng)壓問題，而雙層玻璃的出現(xiàn)有效緩解了這一難題。玻璃層間間距在白天能夠起到蓄熱作用，開啟內(nèi)層能夠?qū)崿F(xiàn)層間的自然通風(fēng)。這種設(shè)計(jì)能夠使自然通風(fēng)率達(dá)到70%，有效節(jié)能。（2）天然采光。據(jù)研究，自然光照在白天完全能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ鞯男枰耶a(chǎn)生的熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人工照明，可以減少室內(nèi)熱環(huán)境的調(diào)節(jié)造成的能源消耗。因此，在超高層建筑的采光設(shè)計(jì)上，可以拓寬陽臺(tái)或是加寬落地窗，讓陽光進(jìn)入室內(nèi)，以減少白天照明能耗。

三、建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）朝向設(shè)計(jì)。據(jù)研究，地球每年能夠從太陽那接收60億億千瓦的能量，太陽能若是能夠得到有效利用，可以節(jié)省許多人工能耗。在相對寒冷的城市，高層規(guī)劃上若是注意朝向問題能夠節(jié)約很大一部分供暖消耗。在冬至左右，太陽由于高度角的變化，房間所能接收到的熱量也有所變化。因此在朝向設(shè)計(jì)上，應(yīng)先調(diào)查太陽的高度角，做出合理的日照影像圖，以此確定在冬季建筑得到日照的有效時(shí)間；同時(shí)在能夠滿足采光需求的前提下，可以盡量拓寬南向開窗面積、減少東北向面積，這樣可以在獲得更多日照輻射的同時(shí)避免室內(nèi)熱量過分流失。（2）高度設(shè)計(jì)。建筑高度的變化會(huì)影響到一些相關(guān)參數(shù)的變化，從而引起能耗的變動(dòng)，當(dāng)建筑高度超過百米，其受到的所有氣象參數(shù)都會(huì)發(fā)生明顯改變。建筑物若是設(shè)計(jì)的過高會(huì)影響居民的正常生活，導(dǎo)致供暖需求加大，從而加大了能量消耗。在建筑高度設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師們最好能夠根據(jù)詳細(xì)的、具體的參數(shù)來研究高度規(guī)劃，找出一個(gè)最優(yōu)值，將建筑高度控制在最優(yōu)值之內(nèi)。

四、建筑材料的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）高性能鋼的利用。高性能鋼主要有高張力鋼、低屈服點(diǎn)鋼、TMCP鋼與SN鋼。隨著我國80年代末超高層建筑的發(fā)展，建筑材料上對鋼材的性能要求也越來越高。通常表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是鋼材的強(qiáng)度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性；二是鋼材的可焊性，在精度深加工時(shí)的性能。于是高性能的鋼材應(yīng)運(yùn)而生，有效保障了建筑的安全穩(wěn)固性，節(jié)約建造材料與能源。（2）新RC結(jié)構(gòu)。新RC結(jié)構(gòu)指的是鋼筋混凝土的改良?；炷恋膹?qiáng)度能夠達(dá)到78.4mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)混凝土強(qiáng)度。這兩種新材料在超高層建筑的施工中占有重要地位，在設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用其耐久、穩(wěn)固的特性修改其他建筑部位參數(shù)，減少建筑材料的使用以達(dá)到節(jié)能要求。

超高層建筑的標(biāo)志性強(qiáng)，是未來建筑的發(fā)展趨勢。抓好超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)能夠有效帶動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)社會(huì)高層建筑節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]孫秀榮，金建勇.淺談高層與超高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)[J].中國城市經(jīng)濟(jì).2010（12）

[2]屈萬英.超高層建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)策略探討[J].中國科技信息.2010（18）

[3]安國文.超高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)若干問題淺析[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）.2009（3）