綠色建筑技術在高層辦公建筑節能優化中的應用

莊洪亮

（天津市交通科學研究院路馳咨詢公司，天津 300000）

1 前言

利用綠色建筑技術建設高層辦公建筑的主要目的有兩種，一是為了節約能源資源，并實現對資源的高效利用。二是方便人們的生活，提高人們的生活質量。文章主要介紹了綠色建筑技術在現代高層辦公建筑中的應用，有效解決高層辦公建筑能量消耗大的問題。

2 綠色建筑設計理念概述

2.1 綠色建筑設計理念內涵

建設高層辦公建筑實際上是一種破壞自然環境的行為，不僅會造成自然資源的大量消耗，而且還會改變自然環境，影響自然生態，導致生態環境惡化。所以在設計高層辦公建筑時利用綠色建筑技術，可以將建筑施工對自然環境造成的危害降到最低。設計師在設計建筑方案時，需要對建筑和環境的關系進行重點思考，將環境和建筑看作一個整體，還應該對建筑內部各組成部分的關系進行全面考慮。根據調查可以發現，在建筑施工時引入綠色建筑設計理念，可以對建筑能耗進行控制，在不破壞自然環境的大前提下，實現能源的節約。

2.2 綠色建筑設計的原則

首先，全程監控建筑施工的是一項內容復雜的管理工作，為了在綠色節能設計的標準下建設高層辦公住宅，需要對建筑設計進行重點關注，選擇綠色建材，并且將綠色建筑設計理念融入到建筑施工當中，以綠色施工為標準全程監控施工過程，將低能耗、自然環保作為建筑方案設計、建筑材料選擇的主要標準，建設綠色節能環保的高層辦公建筑。

其次，對各類資源進行綜合利用。在實際施工時需要通過運用綠色建筑技術來整合施工的原材料，這樣可以實現對各類資源的優化配置，不僅可以避免浪費大量的建筑資源，而且可以將各類資源綜合運用到建筑施工中，使建筑物的使用時間延長。

最后，實現對建筑的節能設計。節能設計是綠色建筑的主要體現，按照規定標準來規劃建筑的設計方案，并在進行建筑施工時引進先進的技術手段，實現對項目施工全過程的管控，對在施工時浪費的能源量進行控制。在設計方案時，可以充分利用自然界可再生的光、熱、風等能源來代替建筑的采暖和制冷設備，對建筑材料、設備的應用進行合理規劃，利用全新的環保材料進行建筑施工，建設綠色節能建筑。

3 在高層辦公建筑當中運用綠色建筑技術，實現建筑的節能優化

3.1 構建建筑的信息環境模型

3.1.1 標準化高層辦公建筑

信息環境模型當中包含了高層辦公建筑的建筑信息和建筑施工所需要使用的材料，設計人員需要測量大樓外窗的形狀參數，并根據相關參數來進行高層辦公大樓信息環境模型的建設。首先，可以使用多邊形建筑平面來包圍建筑庭院，設置可以調整的平面圖形參數，通過對建筑的深度參數進行調整，可以將辦公建筑的形態轉換為平面形態，進而通過適當調整高層辦公建筑的參數來對模型基的形狀進行改變。其次，設置可以對參數進行調整的庭院平面空間圖，對高層建筑大樓的各部分空間內容進行設置，滿足高層辦公大樓建設對于不同造型的需求。

3.1.2 柔性非標高層辦公建筑

在收集幾何信息時，可以通過控制建筑的平面形狀和三維形狀來進行高層辦公建筑信息環境模型的建設，此時設計人員可以采用點集控制形式來控制建筑的平面形狀，利用漸變控制形式來控制三維形狀。通過對建筑的中點和端點組成的點集進行控制，對辦公大樓的實際平面形狀進行控制的方法叫做平面形狀控制角度，可以單獨調整不同點的參數，進而對調整和分割子點集進行約束，構建更加靈活的平面形狀結構。三維形態控制角度就是借用梯度控制法來對建筑的每一層形態進行傾斜和旋轉控制，對建筑層進行適當的調整，使建筑可以更加準確地反映出環境對其造成的影響。

3.2 基礎節能優化

將高層辦公建筑與綠色建筑技術融為一體，需要設計人員考慮建筑的日照情況，并對建筑物的陰影范圍進行確認，合理設置高層辦公建筑的樓間間距和朝陽方向，能夠讓建筑將自然季風利用起來，實現建筑內部的良好通風，降低辦公建筑內部的噪聲，還需要分析風環境和噪聲，降低辦公區域的噪聲污染。可以在高層辦公建筑的外圍區域設置綠化帶，隔絕交通噪聲對內部辦公環境造成的噪聲污染，然后在建筑區域內設置收集雨水裝置，在后續使用收集到的雨水來對綠化帶進行灌溉。在對高層辦公建筑進行節能設計時，可以設置鋼筋混凝土的結構框架，而且為了避免在施工時產生噪音污染，破壞生態環境，可以在預拌混凝土時使用商品混凝土，實現建筑施工和裝飾作業的同步進行。

3.3 對照明系統進行節能設計

通過分析建筑辦公大樓的分布格局可以發現，只要擴大建筑辦公大樓的采光區域，就可以實現對建筑照明系統的節能設計，所以在設計辦公大樓的照明系統時，需要合理設置采光區域和工作照度，利用天然能源打造節能照明系統。

3.3.1 使用LED節能系統

在建設高層辦公大樓時，可以通過結合智能控制和紅外感應設備，打造LED燈具節能系統，能夠降低高層辦公建筑的能源消耗量。通過測量該建筑的現場用電可以發現，相比其他照明系統，LED燈具節能系統每年的用電量可以降低25%左右，與國家節能照明系統的設計要求相匹配，所以可以應用到高層辦公建筑的照明系統設計中。

3.3.2 利用自然采光，降低電量的消耗

第一，設置水載體光煤系統。在設計高層辦公建筑時，可以在適當的區域設置水池，不僅可以對辦公大樓的環境進行裝飾和美化，還可以通過水池將陽光引入到地下空間，通過對設備層采光玻璃進行設置，還可以通過水池將陽光引入到地下二層區域，實現對光源的最大程度利用。

第二，設置光導照明系統。設計師可以組合設計采光器和導光管等形成光導照明系統，符合綠色設計的理念要求。設計師可以通過設計光導照明系統向高層建筑的地下空間送入陽光，對地下空間的照明問題進行處理，滿足地下室的照明要求。

第三，安裝反光板系統。在設計反光板系統時，核心主題就是需要向室內引入自然光，使用自然光照亮室內空間，這與辦公建筑的節能設計要求相符合。利用反光板系統可以對室外的多余照明進行控制，并與淺色頂棚相結合，向辦公區域的縱深空間反射陽光，利用自然光照亮室內區域，符合照明系統節能設計的根本要求。

3.4 自然通風設計系統

在設計高層辦公建筑的通風系統時，設計師需要考慮高層辦公建筑的舒適性要求，并且分析建筑所在地區的氣象數據，通過分析相關數據來設置節能通風系統，確保高層辦公建筑內部的舒適性，降低空調的運轉負荷和高層辦公建筑的空調消耗。

3.4.1 根據立面風壓的分布情況來對開窗方式進行選擇

在進行建筑設計時，為了實現對設計方案的精細化處理，設計師需要了解室外的風場規律和風場的分布位置，以風壓分布情況為基礎，對不同樓層的開窗位置和形式進行合理設置，擴大外窗的可開啟面積，增大窗口的通風效果。

3.4.2 “呂字形”平面設計

設計人員需要提前對高層建筑場地內的自然通風環境進行調查研究，了解該地區的風向，確定高層建筑外部的壓力場分布情況，然后根據獲取到的數據來進行開窗設計，使建筑外的壓力場能夠兩兩相對，可以在夏季利用自然風帶走室內的熱量，降低空調的制冷負荷，實現對通風系統的節能設計。

3.5 建筑圍護結構的節能設計

3.5.1 雙層智能型幕墻

雙層幕墻是根據“玻璃溫室”建設所提出的一類新型設計概念，引入雙層智能型幕墻建設建筑外圍結構，可以實現對高層辦公建筑環境舒適的改善，使傳統環境舒適度有限的局限性被打破。雙層智能幕墻和中空玻璃鋁合金窗搭配設計，既可以實現設計的節能性要求，而且還可以避免在靠窗區域辦公由于陽光直射而帶來的眩光和高輻射，保證辦公人員的舒適度。

3.5.2 外墻復合系統

在對辦公大樓的外墻進行設計時，可以采用多種措施來進行保溫隔熱設計，比如可以使用鋁板加聚苯板來設置保溫墻，或者是使用聚氨酯泡沫噴涂材料復合墻板來建設保溫外墻，設計外墻復合系統能夠使外墻的傳熱系數降低，而且在冬季維持室內溫度，在夏季時避免室外熱量傳入室內。

3.6 可再生能源的利用

3.6.1 太陽能光伏建筑一體化技術

技術人員需要事先對辦公樓接受的日照強度進行仔細分析，根據分析結果在辦公樓的頂層位置設置太陽能光板，將太陽能光幕墻安裝在辦公樓雙通道幕墻的外側位置，并在辦公樓的東側和南側安裝光電幕墻，建設太陽能光伏建筑一體化系統。在設計辦公大樓時運用太陽能光伏建筑一體化技術，可以使太陽能發電板的運轉效率有所提升，使用太陽能發電降低電量的消耗。

3.6.2 風渦輪發電機和風能發電

建筑的樓層高度越高，風速和溫度參數就越高，而太陽輻射是不會有變化的，所以為了節省建筑的電源消耗，可以使用風能發電技術。利用風能發電來支撐建筑內的用電，可以將電源的消耗降低20%，是一種可以廣泛應用于建筑節能設計的綠色建筑技術。

3.7 空調風系統

為了降低空調的運行負荷，減少因為長期運行空調而造成的能量浪費，需要在標準辦公層建設變風量空調系統，建設變風量空調系統可以降低能耗，方便辦公人員控制，而且在進行送風時，可以自動感應空調負荷的變化情況，并以此為依據對送風量進行調整，可以減低風機在運行時產生的能耗。

3.7.1 修正新風量

為了控制全空氣系統在運行時產生的新風能耗，需要對辦公樓層不同區域的空調新風量進行修正，滿足樓層對新風量的要求，對全空氣系統的新風比進行控制，控制空調風系統產生的能耗，實現系統的節能設計。在修正空調的新風量之后，全空氣系統的新風保持在2500 m3/h。

3.7.2 回收排風熱

空調在工作時會排出大量的能量，如果將排風熱回收再利用，則可以實現能源的節約，并且可以保護環境。利用空氣熱回收設備可以對排風和新風進行集中熱處理，將空調在夏季和冬季產生的冷量和熱量回收起來，實現對能量的再利用。在回收空調的排風熱時，需要將排風和新風集中引入到樓層的固定區域，這就需要在樓層設置進行熱交換的管道，減小了樓層的可使用面積，如果在辦公區域直接進行熱交換，則會污染環境衛生，所以為了對這一問題進行處理，就需要降低熱回收的效率。現如今，技術人員在進行排風熱回收處理時，會使用液體循環式回收法，操作更加方便靈活，而且能夠在進行能量回收時進行新風預冷或預熱處理，從而實現對系統的節能設計。

3.8 立體綠化系統設計

由于建筑的頂部會直接受到太陽的輻射，熱量會進入到建筑內部，所以，為了避免因為室內溫度過熱開空調降溫而產生的能量消耗，可以在屋頂部位鋪設隔熱板，隔絕外界太陽光的直接輻射，也可以在頂部設置通風層，或者是采用植物隔熱法來降低太陽輻射。為此，在建設高層辦公建筑時，可以在上層搭建一個開放的共享綠化區域，方便辦公人員在綠化開放空間里休息交流。另外，對高層辦公建筑的綠化系統進行多層次立體設計，可以降低熱島效應對建筑的影響。

4 結論

在進行高層辦公建筑施工時引入綠色建筑技術，應該將節能理念貫徹建筑施工的整個過程，從方案設計一直到竣工驗收，不同技術的應用方式存在差異，最終展現出的形態也有所不同。所以，應該通過實驗驗證和模擬分析來對綠色建筑技術在高層辦公建筑中的應用進行探究，進而創新節能技術的應用，實現建筑與技術的完美融合。最后，要求相關工作人員應該遵循綠色設計理念來對建筑生命全周期進行管理，并堅持節能設計原則來進行建筑設計施工，這樣才能夠持續發展綠色建筑，更好地運用綠色建筑技術。