超高層建筑工程低能耗設計的探討

摘 要：超高層建筑作為綜合體建筑，分別承載商場、辦公寫字樓、酒店或旅游觀光等不同的商業業態，其具有容納人數眾多以及信息處理量大等特點，并且為了保持其正常運作，超高層建筑在電梯、空調、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。因此為了保障超高層建筑工程建設的有效性，本文闡述了超高層建筑工程的能耗特點以及超高層建筑工程設計問題，對超高層建筑工程的低能耗設計要點進行了探討分析。

關鍵詞：超高層建筑工程;能耗特點;設計問題;低能耗;設計要點

一、 超高層建筑工程的能耗特點分析

超高層建筑具有耗資巨大、技術復雜、體量龐大，其在能耗、環保節能、人文景觀等方面會對環境產生重要影響。主要的能源消耗形式包括電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等，其中供暖空調系統、照明系統、動力系統和辦公設備系統是建筑能耗的四個主要系統。據相關研究分析，供暖空調系統耗電量占到整個建筑能耗的50%以上;照明系統次之，大約為20%;動力系統約為10%;辦公設備系統約為10%。

二、 超高層建筑工程設計問題的分析

超高層建筑因為其容積率過高，不通透，其一系列問題非常值得重視，在超高層建筑建設技術發展過程中，只重視空間的使用、居住的面積，而忽略了生態環境的體驗，導致了一系列問題。為了很好地與現代超高層建筑工程的發展相契合，引入建筑節能的概念，在建筑設計中要充分考慮建筑的形狀變化、建筑的朝向、建筑外圍墻體的保溫功能、建筑所在位置的氣流朝向等環境因素，同時也應該注意與城市周圍環境的融合。

三、 超高層建筑工程的低能耗設計要點分析

（一）超高層建筑工程的低能耗規劃設計分析超高層建筑規劃對建筑與建筑物周圍環境的影響很大，如何根據當地的自然條件，有效利用自然資源來進行低能耗設計，直接決定了該超高層建筑工程的節能效果。具體體現在：（1）合理選擇建筑地址。超高層建筑在選擇建設位置時進行綜合考慮，將自然環境因素考慮進去，比如場地的方位、風向風速以及水土植被等。雖說現在很多的超高層建筑都在城市規劃的調控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規劃設計來提高節能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設施布置在公共走廊中，選址時盡量利用現有的公共設施管網，這種合并能降低場地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場地市政設施走廊應該沿著曾經受到干擾的地區或新修的道路或人行構筑物集中的地方，減少不必要的場地清理和挖溝，維修起來也比較方便。（2）利用外界氣流來組織自然通風。為了減少空調制冷帶來的能源消耗，改善室內空氣環境，設計時才充分利用外界的氣流來設計自然通風。自然通風要通過建筑外面的風壓來實現，因此需要一個比較理想的外部，根據各城市不同的風向來進行設計。比如，建筑的小立面應該面向冬季主導風向，而大立面則應該面向夏季主導風向，這樣的朝向設計能夠使建筑表面有足夠的風壓，通過建筑的窗口形成對流。（3）利用植被進行氣候調節。目前很多超高層建筑都在建筑的樓頂設計花園或水池，一方面是為了美化建筑環境，另一方面也實現了利用植被調節微氣候的目標。

（二）超高層建筑單體低能耗設計分析

（1）建筑體形低能耗設計分析。建筑體形系數是建筑體形設計的重要參數。建筑物的體形系數是指外表面積與外表面積所容納的體積之比，體形系數越小，單位建筑面積對應的外表面積越小，外圍護結構的導熱損失就越小。體形系數還與建筑的造型、布局、采光、通風等緊密相關，建筑物的朝向合理能使建筑在被動式和主動式太陽能系統中充分利用太陽能，對于建筑節能有著很大的影響。對于超高層建筑來說，設計合理的平面進深也是一種有效的被動式節能設計方法。（2）優化外圍結構墻的設計。因為超高層建筑工程的迎光面積很大，所以建筑外墻的保溫隔熱性能很大程度上是由外墻決定的，超高層建筑工程的外圍墻體設計決定了建筑的保溫隔熱性能。在超高層建筑工程的外圍墻體設計中，應有保溫層的設置，通過保溫層的有效設計，就可以有效地減少室內空調的使用，從而大大降低電能的消耗。因為外圍保溫層的結構不是承重結構，所以其材料應該選用導熱系數小的多孔砌塊或加氣混凝土砌塊等，對于北方地區，門窗要采用雙層玻璃，此外對太陽西曬的問題上，也應該引起設計人員的重視。（3）內部空間設計。建筑功能設計時可以選擇開敞式空間，它強調與環境的充分滲透融合，擴大視野，通風效果好，能提供更多的室內外景觀。并且采用這種空間設計方式，具有靈活性，可以根據需要調整室內的布置。但是這種空間設計方式需要根據建筑的實際空間情況來設計，也可設計成熱緩沖邊庭、中庭及室內花園等，有效改善室內的氣候。（4）超高層建筑工程的屋面低能耗設計。合理選擇超高層建筑工程的屋面保溫材料，選擇時應該遵循為了不讓超高層建筑工程的屋面重量以及屋面的厚度過大的原則，所以屋面的材料在同等情況下應該選用密度以及導熱系數小的保溫材料，而這對超高層建筑工程的節能也是具有重大影響的。

四、 結束語

綜上所述，隨著城市化建設的不斷推進，發展超高層建筑勢在必行，而且建筑節能是國家發展的基本國策之一，所以超高層建筑有效的低能耗設計可以有效促進整個社會向環保節能方面發展，因此對超高層建筑工程低能耗設計進行分析具有重要意義。

參考文獻：

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[2]馬野.低碳概念下的建筑設計應對策略[J].住宅與房地產，2017.

[3]梁怡.超高層建筑設計中的綠色策略研究[J].低碳世界，2018.

作者簡介：

黃浩錦，機械工業第四設計研究院有限公司珠海分公司。