高層辦公建筑的節能設計分析

李芳芳

摘要：近年來，我國建筑行業快速發展，各個建筑的高層辦公建筑越來越多，與此同時高層辦公建筑巨大的能耗也引起了人們的廣泛關注。高層辦公建筑設計復雜性和功能的多樣性對于自然環境和能源都有著重要的影響，因此必須結合高層辦公建筑的實際情況，不斷完善和優化高層辦公建筑的節能設計，推動我國建筑行業可持續發展。本文分析了高層辦公建筑的能耗以及能耗特點，闡述了高層辦公建筑的節能設計分析。

關鍵詞：高層辦公建筑；節能設計

隨著現代化城市建設的逐漸深入，城市的土地資源日益緊張，高層建筑的占地面積小，使用價值高，逐漸成為我國建筑行業的重要發展趨勢。但是高層建筑對于資源和能源的消耗非常大，難以滿足我國可持續發展的戰略目標，因此通過深入分析和研究高層辦公建筑的節能設計，正確處理經濟發展和環境保護之間的關系，推動高層辦公建筑的生態化和節能化發展。

一、高層辦公建筑的能耗介紹以及特點分析

1、高層辦公建筑的主要能耗

高層辦公建筑比同等面積的多層和地層建筑，功能更加完整，能夠容納更多的辦公人員。為了確保高層辦公建筑的穩定運行，高層辦公建筑在管理、供暖、供水、空調、電梯等方面都需要耗費大量的資源，高層辦公建筑主要消耗的能源有集中供熱的熱水和蒸汽、天然氣、煤炭、電等能源，最主要的消耗系統是高層辦公建筑內部的辦公設備系統、動力系統、照明系統和空調供暖系統。有調查顯示，辦公設備系統占整個高層辦公建筑能耗的12%，動力系統占15%，照明系統占23%，空調供電系統占50%[1]。

2、高層辦公建筑的能耗特點

和普通的酒店、商場等公共辦公建筑相比，高層辦公建筑的照明能耗雖然比商場照明能耗，但是明顯高于酒店辦公建筑的照明能耗，并且酒店和商場建筑內部的辦公設備較少，工作人員數量相對較少，而高層辦公建筑內部的人員密度很高，辦公設備和照明系統比例很大，使得高層辦公建筑內部的發熱量很大。另外，高層辦公建筑能耗具有間歇性的特點，由于辦公人員具有正常的作息規律和固定的辦公時間，因此高層辦公建筑在夜間能耗較低，基本無人使用，在白天能耗很高，使用頻率也較高。

二、高層辦公建筑的節能設計分析

1、采光設計

結合高層辦公建筑地基的實際情況，高層辦公建筑可以采用交叉式和板式的標準平面層布置，提高高層辦公建筑的自然通風采光率。其次，優化高層辦公建筑的平面組織形式，采用中庭式或者內院式的平面布置方式，可以有效地增加自然通風和采光。另外，還可以采用立面邊庭的布置方式，在高層辦公建筑的不同樓層設置通高邊庭，和室外環境連通起來，充分利用邊庭位置種植綠化，不僅可以美化高層辦公建筑環境，優化自然景觀，改善建筑內部控制質量，還可以獲得良好的采光條件。當高層辦公建筑的某些區域實在達不到自然采光條件時，要充分考慮到人工照明的能耗問題，選擇和使用節能燈具，降低照明系統的能量損耗。例如，西安市內部的西洋辦公大夏，其內部照明系統95%都是采用節能燈具，照明系統的能耗僅占整個高層辦公建筑能耗的12.3%左右，具有明顯的節能效果[2]。

2、通風設計

不同地區的高層辦公建筑在進行節能設計時，要充分考慮到當地的氣候條件，例如我國的北方地區，12月份到隔年的1月份是最寒冷的季節，7～8月份比較炎熱，高層辦公建筑在一年當中60%左右的時間都可以在自然通風的環境中維持舒適的室內環境[3]，特別是在春季和秋季，可以完全利用自然通風，提供一個舒適的辦公環境。充分利用自然通風，一方面能夠降低高層辦公建筑空調供暖系統的能耗，充分利用室外空氣來通風降溫；另一方面自然通風有利于高層辦公建筑內部工作人員的身心健康。

高層辦公建筑在進行通風設計時，要注意分析高層辦公建筑的空間形式，盡可能使然通風形成穿堂風。一方面，對于點式結構的高層辦公建筑，可以將自然通風引入到垂直墻面的兩面窗戶中，組織自然通風要求高層辦公建筑具有較大的窗墻面積比，為自然通風形成良好的通路。如果高層辦公建筑采用的多是玻璃幕墻，要盡量增加玻璃幕墻的開啟面積。另一方面，由于高層辦公建筑能耗具有間歇性的特點，可以充分利用清晨和夜間的室外空氣，來改善建筑物內部的控制質量，降低空氣溫度，將冷量儲存在高層辦公建筑的室內陳設和圍護結構中。北方的高層辦公建筑可以采用雙層樓板的平面布置結構來實現夜間和清晨的自然通風降溫，在建筑樓層板中填充相變材料，提高自然通風的蓄冷量。另外，我國北方地區，夏季炎熱，晝夜溫差較大，特別是白天的溫度非常高，因此高層辦公建筑還可以充分利用清晨和夜間的自然通風，采用雙層玻璃幕墻的方式來實現自然通風降溫。

3、外圍護結構設計

當前，我國高層辦公建筑多采用透明的外圍護結構和實體的外圍護結構，由于高層辦公建筑主要以非承重的外圍護結構為主，可以靈活選取施工材料。對于實體的高層辦公建筑外圍護結構，可以采用加氣、空心砌塊、多孔并且導熱系數較小的混凝土結構材料，結合合理的高層辦公家住的窗墻和外墻面積比，降低高層辦公建筑外圍護結構的能量損耗，強化隔熱保溫效果，對于一些冬冷夏熱地區的城市，高層辦公建筑要盡量避免過多的使用玻璃幕墻。

當實體的高層辦公建筑外圍護結構達到建筑的隔熱保溫要求之后，設置透明的外圍護結構時，要盡量遵循以下原則：其一，高層辦公建筑中透明的外圍護結構要盡量選擇節能的窗框材料和玻璃，嚴格控制外圍護結構的密封性能；其二，設置合理的高層辦公建筑窗墻面積比例，盡量擴大窗戶的可開啟面積，實現自然通風；其三，避免過多的在外墻結構中使用玻璃幕墻。

高層辦公建筑在設計外圍護結構時，除了要選擇節能的外圍護結構材料，還要設置必要的遮陽措施，最大程度地降低高層辦公建筑的空調供暖能耗。高層辦公建筑可以采用綜合遮陽、垂直遮陽、水平遮陽等方式，結合高層辦公建筑的立體設計結構，優化遮陽設計，重點注意高層辦公建筑的西向遮陽，盡可能減少建筑能耗。充分借鑒香港、馬來西亞等熱帶城市中的高層辦公建筑設計，通過科學的遮陽措施，不僅可以獲得良好的遮陽效果，還可以優化高層辦公建筑的外觀形象。

4、充分利用可再生資源

高層辦公建筑的節能設計，要充分利用可再生資源，如生物質能、水能、風能、地熱能、太陽能等，利用沼氣發電、利用地熱和太陽能熱、垃圾發電、太陽能發電、風力發電等，來替代傳統的熱水、蒸汽、電等二次能源和天然氣、煤炭等自然能源。高層辦公建筑可以在夏季利用太陽能帶動空調制冷系統，在冬季使用太陽能熱水系統和光電系統，還可以采用熱泵，降低建筑能耗，如果高層辦公建筑中使用了水冷機組，可以在空調系統上設置蓄冷裝置，有效地降低空調供暖系統的能源損耗。

結束語

近年來，我國國民經濟的快速發展，各個領域的能源損耗越來越多，在當前城市土地資源稀缺的背景下，各個地區的高層辦公建筑工程蓬勃發展，與此同時人們也更加關注高層辦公建筑的能耗問題，因此必須要對高層辦公建筑進行節能設計，結合不同地區的實際氣候特點，充分利用自然通風、采光設計和可再生資源，最大程度地降低高層辦公建筑的能源損耗，為人們提供一個舒適、優美、健康的辦公環境，推動我國建筑行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]李雪平. 高層辦公建筑的節能設計[J]. 工業建筑，2010，12：13-15.

[2]成輝，朱新榮，劉加平，潘文彥. 高層辦公建筑節能設計常見問題及對策[J]. 建筑科學，2011，04：13-18.

[3]梁珍，趙加寧，郭駿. 高層辦公建筑能耗調查與節能潛力分析[J]. 節能技術，2001，01：19-22.