城市高層綜合體綠色建筑設(shè)計(jì)思路探索

文/高姍 安陽市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院 河南安陽 455000

長期以來，在大城市土地資源過度緊張、環(huán)境污染較為嚴(yán)重的形勢(shì)下，城市高層綜合體的出現(xiàn)雖然在美化城市形象、城市功能復(fù)合、新商業(yè)模式構(gòu)建等方面存在一定的優(yōu)勢(shì)。然而，若是從國家節(jié)能減排的戰(zhàn)略部署角度來看，建設(shè)高層綜合體的前期過程中會(huì)加劇能源、資源的消耗程度。除此之外，現(xiàn)階段的所謂“高層綜合體綠色建筑”是運(yùn)用了部分保護(hù)性材料，在美觀性及經(jīng)濟(jì)性等層面存在一定的不足。為此，在當(dāng)前高層綜合體的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用“綠色建筑”原則，對(duì)于我國城市乃至生態(tài)文明建設(shè)都能起到重要意義。

1、城市高層綜合體的基本概述

同常規(guī)類別的城市高層建筑物相比而言，高層綜合體通常來說都指的是相對(duì)高度達(dá)百米以上，具有使用壽命較高、對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境影響較小、室內(nèi)功能較為全面等顯著特點(diǎn)。事實(shí)上，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前我國的一二線城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了城市高層綜合體的全覆蓋，并且涵蓋了酒店、公寓、寫字樓、辦公應(yīng)用等實(shí)際功能。

但是，學(xué)界及建筑界關(guān)于高層綜合體一直存在不同程度的爭論。一方面，有專家認(rèn)為過度集中資源的高層綜合體必然會(huì)加劇人和外界的隔絕，在實(shí)際建造過程中也可能會(huì)加劇資源的消耗。另一方面，則是從現(xiàn)階段的城市規(guī)劃角度來看，在合理的土地單位面積資源承載前提下，城市高層綜合體的出現(xiàn)，完全可以減輕交通需求、資源利用，甚至還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等新能源的有效運(yùn)用。客觀上來看，完全具有綠色建筑功能的潛質(zhì)及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。但是，針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)及實(shí)施以外，為更好地順應(yīng)高層綜合體的未來發(fā)展趨勢(shì)，還會(huì)需要在設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)踐探索。

2、城市高層綜合體的技術(shù)體系及設(shè)計(jì)重點(diǎn)

2.1 高層綜合體的主要技術(shù)

（1）節(jié)能措施

從高層綜合體的綠色節(jié)能角度來看，無外乎主要還是分為電梯、照明及空調(diào)三個(gè)部分。首先，受高層綜合體的樓層密度及相對(duì)高度的屬性限制，除了要增加電梯井的數(shù)量以外，更是要保障這種大功率設(shè)備的全天候運(yùn)作。為此，在綠色建筑的設(shè)計(jì)過程中，需要運(yùn)用勢(shì)能電梯的能量轉(zhuǎn)化思路，盡可能地降低電梯運(yùn)作過程中的消耗，以達(dá)到綠色環(huán)保的總體要求。其次，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，城市高層建筑的照明能源消耗大約占據(jù)總體的4成。同樣，若是通過照明燈具的節(jié)能置換，比如大規(guī)模運(yùn)用LED燈、感應(yīng)燈等設(shè)備，或者運(yùn)用巧妙地設(shè)計(jì)思路來擴(kuò)大日照光的利用，同樣可以有效地降低照明能耗。除了照明及電梯以外，以往種類繁多的空調(diào)設(shè)備作為高層綜合體能耗的“大戶”，更是平均達(dá)到總能耗的近半左右。究其原因，主要還是在于空調(diào)種類過于繁多、中央空調(diào)利用率不足以及能耗標(biāo)準(zhǔn)控制不嚴(yán)等問題。為此，完全可以在設(shè)計(jì)方案中應(yīng)用新能源空調(diào)及空調(diào)集中管理等等。

（2）節(jié)水措施

一般來說，高層綜合體的人口承載能力相對(duì)較高，甚至還有個(gè)別超高層綜合體甚至能夠形成內(nèi)部生態(tài)循環(huán)。正因如此，水資源便成為高層綜合體的剛性需求之一。從節(jié)水角度來看，具體可以從以下幾個(gè)方面入手：一是整體運(yùn)用高效、性價(jià)比高的節(jié)水器具，并采用多種的水循環(huán)建設(shè)設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)降水及中水的利用；二是擴(kuò)大高層綜合體內(nèi)部的植被覆蓋面積。比如說，位于北部水資源較為緊張的高層綜合體要盡可能地避免種植熱帶植物，而是盡可能地使用本地綠植，從而在維持綠化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，以達(dá)到減少綠化灌溉的用水消耗。

（3）節(jié)材措施

一是在高層綜合體設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用設(shè)計(jì)裝修一體化的思路，如此，在具體的實(shí)踐操作過程中，便能有效地減少施工材料的浪費(fèi)及裝修的返工率；二是靈活運(yùn)用板材隔斷。絕大多數(shù)的高層綜合體設(shè)計(jì)中，由于商業(yè)區(qū)與辦公區(qū)難免會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)變動(dòng)，這與居住區(qū)的固定屬性存在顯著差異。為此，出于節(jié)約成本、降低能耗的要求，便需要建筑設(shè)計(jì)者靈活地運(yùn)用隔斷板材的方式，從而實(shí)現(xiàn)建筑材料的重復(fù)利用及成本的降低。另外，在材料方面上，也同樣需要根據(jù)要求運(yùn)用3R建筑材料，諸如環(huán)保玻璃、輕型鋁合金等。以建筑外墻玻璃為例，為避免光能浪費(fèi)及城市光污染的出現(xiàn)，還可以在玻璃中縫加入吸光設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)日照光的能源轉(zhuǎn)化。另外，在部分非承重建筑部分，也可以運(yùn)用循環(huán)可降解材料代替高污染、非可降解建材，從而進(jìn)一步地發(fā)揮高層綜合體的環(huán)境效益。

3、城市高層綜合體綠色設(shè)計(jì)的難點(diǎn)所在

3.1 有效利用風(fēng)能能源

前文所述，城市高層綜合體的相對(duì)高度大都為百米以上，而風(fēng)能作為人類歷史上開發(fā)最早、應(yīng)用最廣泛的可再生能源之一，截至目前已經(jīng)初步具備了成熟的技術(shù)體系。為此，建筑師在進(jìn)行高層綜合體的設(shè)計(jì)過程中，還需要充分參照工程師們的專業(yè)意見，為安裝大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及相關(guān)設(shè)備預(yù)留出空間。如此一來，高層綜合體在滿足自身用電需求的同時(shí)，還能有效地緩解城市能源需求的壓力。

3.2 高空冷能循環(huán)利用

從物理學(xué)的角度來分析高層綜合體，不難發(fā)現(xiàn)，即便是在較為炎熱的夏季南方，高層綜合體的上層及頂部之間的室內(nèi)與室外存在一定的溫差。當(dāng)前，通過筆者對(duì)相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)資料的梳理，發(fā)現(xiàn)國外已經(jīng)有室外冷能利用的技術(shù)成功案例。為此，建筑師在設(shè)計(jì)過程中，便可以利用相關(guān)設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)高層綜合體的頂部加以改造，使得室內(nèi)的空氣濕度與溫度達(dá)到人體舒適要求標(biāo)準(zhǔn)。直觀地來看，這種方式完全可以幫助高層綜合體有效節(jié)約能源。但出于此類技術(shù)在國內(nèi)城市高層綜合體的案例相對(duì)較少的緣故，以至于在具有的設(shè)計(jì)過程中，仍然存在一定的爭議。

3.3 建筑調(diào)試

一般來說，城市高層建筑物的空調(diào)、照明、供水、電力等系統(tǒng)往往較為復(fù)雜。因此，調(diào)試團(tuán)隊(duì)需要在建筑設(shè)計(jì)過程中介入，從而估算出建筑設(shè)計(jì)開發(fā)可能會(huì)出現(xiàn)的問題。另外，高層綜合體全封閉的特性，也導(dǎo)致其內(nèi)部的熱量容易出現(xiàn)集聚現(xiàn)象，繼而表現(xiàn)出內(nèi)部環(huán)境溫度上升、不同區(qū)域溫差較大等實(shí)際問題。所以，這需要科學(xué)地運(yùn)用能耗分析模型，通過反復(fù)且多次地實(shí)驗(yàn)和對(duì)比，進(jìn)而估算出最終的節(jié)能效果。

4、相關(guān)案例分析

本文以某城市的T中心項(xiàng)目為研究案例對(duì)象，T中心項(xiàng)目建成于2013年，100層，總高度為462m，建筑面積為422619m2。其中，該項(xiàng)目充分利用了綠色建筑的設(shè)計(jì)思路，初步地符合城市高層綠色綜合體的相關(guān)要求。

4.1 室內(nèi)外環(huán)境

綠化植物：植物均采用鄉(xiāng)上或適合當(dāng)?shù)厣L的植物，采用喬灌草結(jié)合的復(fù)層綠化。

屋頂綠化：武漢中心為超高層建筑，塔樓屋頂不宜設(shè)置綠化，項(xiàng)目在塔樓與裙樓連廊上部以及裙房屋面上設(shè)置了屋頂花園，常綠的植物。

透水地面：透水地面面積占室外面積的比例＞40%。

建筑方位：若按照常規(guī)正南正北的布局方式，建筑只有1/4的南面朝向及1/4的良好景觀面，因此將建筑順應(yīng)基地現(xiàn)狀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)45°，以獲取更多的有利朝向與景觀。

4.2 節(jié)能及能源利用

冷熱源：酒店客房區(qū)、酒店部分餐飲區(qū)等合用一個(gè)冷源系統(tǒng)，另外利用裙房區(qū)域的樁基設(shè)置地源熱泵系統(tǒng)，產(chǎn)生的熱量與蓄能系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。

高效節(jié)能燈具：通過合理確定照明指標(biāo)，選擇高效節(jié)能型光源、燈具及附件來減少在照明上的電能消耗;設(shè)計(jì)高效的照明控制系統(tǒng)，避免照明能源的浪費(fèi)。

空調(diào)末端系統(tǒng)形式：辦公部分區(qū)域采用全空氣變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，內(nèi)區(qū)設(shè)置單風(fēng)道變風(fēng)量末端，外區(qū)設(shè)四管制風(fēng)機(jī)盤管;酒店客房、公寓、商鋪等小空間用房采用四管制風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng);商業(yè)、宴會(huì)廳、大堂等大空間用房采用全空氣定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。

4.3 節(jié)水及節(jié)材

節(jié)水器具：節(jié)水器具是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)的首要考慮因素。

中水系統(tǒng)：收集賓館、酒店式公寓每天產(chǎn)生的大量可二次利用的中水，設(shè)置中水處理系統(tǒng)，用于辦公區(qū)域室內(nèi)沖廁。

靈活隔斷：辦公區(qū)域可變換功能的室內(nèi)空間，30%以上功能區(qū)域采用靈活隔斷;

高性能鋼、高性能混凝土：鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)使用HRB400級(jí)(或以上)鋼筋作為主筋占總量的70%以上。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)：設(shè)置樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯和冷熱源系統(tǒng)的各種設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理管理，達(dá)到節(jié)約人力、節(jié)約能源和減少維護(hù)費(fèi)用的目的。

智能照明控制系統(tǒng)：在“T中心”的高檔辦公室及酒店高級(jí)套房、宴會(huì)廳等場(chǎng)所可以設(shè)置智能照明控制系統(tǒng)。

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