超高層建筑綠色節能技術與設計探析

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【摘要】超高層建筑具有耗材多、能耗大、對環境影響大的特點，而超高層在建設過程中如何做到綠色可持續發展是目前急需探索的方向，文章對綠色建筑設計與在超高層建筑中可持續發展的技術方案進行探索，介紹了能在超高層建筑的設計實踐中的應用實例。

【關鍵詞】超高層建筑；綠色節能；技術；設計

1引言

改革開放以來我國城市化的發展逐漸加快，高層建筑和超高層建筑的建筑垂直高度顯著提高。針對此類建筑，住房和城鄉建設部參照現行GB50378-2006《綠色建筑評價標準》[1]，對超高層建筑設計、施工和運營情況進行調查研究制定并頒布了《綠色超高層建筑評價技術規程》（建[2012]76號），遵循綠色建筑評價標準評價體系的六大類，根據超高層建筑的特點進行了調整[2]。

2室外環境的設計

2.1光污染的控制。超高層的建筑物外墻防護一般是采用大面積的玻璃幕墻，玻璃幕墻材質較為輕質，對可見光有著極高的反射率，所以光污染是超高層建筑對周邊環境最大的一個影響，在設計的過程中需要針對光的因素設計優化方案，減少光對周圍環境的不利影響。超高層建筑在設計之初，通過分析可見光在幕墻上的反射，可以避免一定時間內反射光的過度集中，特別是如何避免對周邊居民區或敏感區的影響。建筑幾何朝向的選擇將直接影響玻璃幕墻的反射角。因此，在方案選擇過程中，需要考慮如何使反射光的方向偏離城市的主要街道和行人視線。幕墻的細節（如圖1所示的平滑、交錯等）會在很大程度上決定著光的反射方向以及對光的吸收之后再反射造成的光污染情況，以昆明西山萬達幕墻分析為實例結果表明，與光滑結構相比，交錯結構使光污染強度明顯降低。最后選擇交錯式幕墻結構。2.2室外風環境的控制。與傳統的方形建筑形式相比，許多超高層建筑通常是采用流線型構造，相比傳統構造除了創新之外，最主要的目的是降低空氣流動的阻力。在降低風荷載的情況下，還能最大限度的將建筑物與自然融合，使建筑物對周圍風環境的不利影響降低到最低。在建筑主體更加光滑、轉角位置更加平順外，還需要在建筑物部分樓層增加風道，使建筑物盡量融入自然，減少風荷載和對周圍環境的影響。2.3立體綠化。從目前來看，超高層建筑大多采用立體綠化與空中庭院相結合的形式。例如，工行總部是由于其綠化方式越來越高，外部環境不適合植物生長的超高層建筑最可行的立體綠化方式。

3節能與能量再利用

3.1遮陽系統。太陽是能量的起源，超高層建筑物在日常使用的過程中因為玻璃幕墻的原因，導致光和熱能量大面積的進入建筑物內，造成超高層建筑物的冷負荷高于普通建筑物。所以如何有效的阻擋陽關的進入，是通過遮陽系統有目的地不同程度地阻擋進入室內的光和熱能量，從而降低建筑的制冷能耗。遮陽系統的形式和材料多種多樣，主要有水平和垂直兩種，最常見的材料是金屬板或百葉窗，遮陽系統也可以與光伏太陽能板組合，在遮擋陽光的同時獲得太陽能。3.2風能的利用。風能是一種重要的可再生能源。高度越高，風的阻力就越小。所以超高層建筑對風能最主要的利用方式就是進行風力發電。3.3太陽能的利用。超高層建筑物在太陽能的利用上面具有絕對的優勢，有大面積的太陽輻射面積，只需要將光伏太陽能電池板轉化為建筑電能，太陽能就能得到很好的利用。3.4自然采光。超高層建筑通常具有較大的埋深，因此如何將自然光引入，降低因照明引起的能耗，已成為超高層建筑節能亟待解決的問題[5]。一般來說，幕墻的透光面積和不透明面積需要保持一定的比例，才能使太陽輻射熱增量最小，增加自然采光。但是，兩者之間的關系并非是相反的，遮陽系統是討論如何減少總熱量，盡量防止室內出現的串光這與陽光直射關系更為密切。自然采光是針對如何更多的引進室內，它與漫射光密切相關。

4節材、節水等方面的設計

4.1材料的選擇和回收再利用。超高層建筑物的體量巨大，所以存在各種不利于結構穩定性的因素，導致超高層建筑總消耗量和評估消耗量的增加。另一方面，超高層建筑大多位于城市核心，同時超高層的建設大多數是在舊建筑拆除的基礎上，要考慮使用再生材料進行施工。從使用壽命來看，它減少了新材料生產過程中的資源消耗和能源消耗。所以，材料的可再生的選擇符合可持續原則的綠色施工技術。如何減少超高層建筑生產建設過程中材料、能源的消耗，或者使用綠色可再生的材料有利于城市的可持續發展。4.2冷凝水及中水回收。超高層建筑通常進深較深，針對室內內部空氣質量不佳的情況，超高層建筑物普遍對制冷有很大的需求，特別是平均溫度較高的城市（比如重慶，武漢等），無論采用什么類型的制冷方式，對空調系統的壓力都會較大，比較容易帶來大量的冷凝水降低熱量。在濕熱地區，甚至需要特殊的空氣除濕技術[6]。超高層建筑物如何循環利用大型集中除濕系統生產的冷凝水，是超高層建筑物節能、節水的關鍵。再生水是指從茶水間、洗手池等處排放的洗滌水，其污染含量低，處理工藝簡單，不同于生活污水處理。超高層建筑再生水資源豐富，需水量多。這些地方的洗滌水簡單處理之后可形成循環利用系統[4]。例如，酒店或公寓與辦公室相結合，有利于將酒店或公寓的洗浴廢水用于辦公室沖洗。此外，再生水還可用于綠化灌溉和冷卻塔補水。最后，與其他建筑和設施一樣，超高層建筑應利用用于雨水收集和循環使用。在達到節約用水的前提下，超高層建筑與其他建筑和設施相比較，雨水收集能夠最大的程度蓄積雨水落下來的勢能[3]。超高層建筑物巨大的立面面積非常便于雨水收集裝置的安裝及使用，使收集到的雨水有更多的利用途徑。

5結語

超高層建筑可持續發展的關鍵在于綠色設計和循環利用技術的結合運用。超高層建筑在施工過程中及運營使用過程需要耗費大量人力、物力、財力及相應的資源，才能最終形成一個具有使用功能的超高層。但是從另一個角度來看，超高層建筑物能夠節約大量的土地，很好的緩解目前愈益增加的人口與土地使用之間的矛盾，緩解了交通壓力，同時從長期來看能夠減少對環境的污染和影響。超高層建筑物的形成和持續發展的關鍵在于綠色設計和循環利用技術的結合，其意義在于人類與大自然協調的探索，在不對自然環境造成太大影響的前提下，提高城市建筑的效率，使其可持續發展。

參考文獻

[1]GB50378-2006.綠色建筑評價標準[S].

[2]建科[2012]76號.綠色超高層建筑評價技術細則[S].

[3]原智華.綠色節能建筑施工技術在超高層建筑施工中的應用[J].城市建設理論研究(電子版)，2016(33)：77-78.

[4]武云坤.論建筑工程設計中的綠色節能技術應用[J].科技創新與應用，2018（5）：137-138.

[5]鐘昌富，章燕清，等.超高層建筑施工中的綠色節能技術[J].綠色施工，2015，37（4）：492-494.

[6]趙長國.綠色節能建筑施工技術應用分析[J].江蘇科技信息，2014（23）：88-89.

作者:王宏宇 李笑 秦志遠 單位:中國建筑第二工程局有限公司