高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

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摘要：隨著時(shí)代的快速發(fā)展，現(xiàn)代大環(huán)境對(duì)高層辦公建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)要求不斷地提高，人們也越來(lái)越重視被動(dòng)式節(jié)能建筑方面的需求。本文首先敘述了實(shí)施被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)高層辦公建筑的重要性以及意義；其次具體分析了被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，再次介紹了高層辦公建筑被動(dòng)式節(jié)能的特點(diǎn)，并從蓄熱體的應(yīng)用、建筑開(kāi)窗，還有場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面提出了被動(dòng)式節(jié)能的解決方案；最后詳細(xì)說(shuō)明了主動(dòng)式方法對(duì)被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的補(bǔ)充作用。

關(guān)鍵詞：建筑；被動(dòng)式；節(jié)能；設(shè)計(jì)

全球能源消耗每天都在增長(zhǎng)，其中有很大部分能源用在實(shí)施建筑上。人們對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境要求越來(lái)越高，想盡量減少建筑能源消耗。調(diào)和這種矛盾需要具備相關(guān)因素以及解決問(wèn)題的能力，使用效率高的建筑節(jié)能方法。

1高層辦公建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)概述

能源緊缺已成為全球熱門(mén)話(huà)題，能源危機(jī)給我們帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著人們工作環(huán)境的不斷惡化，城鎮(zhèn)化人口數(shù)量的不斷攀升，工作環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為了現(xiàn)階段最關(guān)心的事情。怎樣才能使資源利用率達(dá)到最優(yōu)化以及處理辦公建筑成為了設(shè)計(jì)師主要考慮的問(wèn)題。節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)高層辦公建筑的能源規(guī)劃起到重要的作用，在對(duì)辦公建筑實(shí)行規(guī)劃時(shí)要把節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用在建筑施工中。高層辦公建筑節(jié)能是指在建筑周期范圍內(nèi)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，整個(gè)過(guò)程包含建筑構(gòu)造、施工現(xiàn)場(chǎng)的操作、材料的獲取和使用、建筑的運(yùn)行維護(hù)等步驟。被動(dòng)式節(jié)能，是指利用非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段，對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)進(jìn)行干預(yù)，主要體現(xiàn)在對(duì)建筑的朝向與建筑結(jié)構(gòu)的保溫隔熱技能上的節(jié)能設(shè)計(jì)，與建筑的朝向建筑的空調(diào)節(jié)能減耗和采暖通風(fēng)都有關(guān)系。運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意這方面問(wèn)題。被動(dòng)式設(shè)計(jì)方法要求設(shè)計(jì)師有較高的職業(yè)素養(yǎng)，不僅專(zhuān)業(yè)能力要夠硬，還要設(shè)計(jì)師充分掌握建筑環(huán)境情況，要活學(xué)活用，不只是套用學(xué)科知識(shí)，更是運(yùn)用自己的智慧與實(shí)際情況相結(jié)合來(lái)對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。因時(shí)代要求建筑規(guī)模不斷地巨大化，利用被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)，可以使建筑環(huán)境取得較大的改善。在設(shè)計(jì)階段建筑師一定要汲取合適的節(jié)能設(shè)計(jì)觀念，正確使用被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的方法，讓環(huán)境對(duì)建筑影響時(shí)盡量地獲取正面因素、避免負(fù)面因素；并且設(shè)備工程師也要使用主動(dòng)式節(jié)能方法，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善對(duì)建筑的環(huán)境協(xié)調(diào)能力。

2建筑節(jié)能的特點(diǎn)

2.1主動(dòng)式建筑節(jié)能。主動(dòng)式建筑節(jié)能以各種非常規(guī)能源的采集與儲(chǔ)存、使用裝置等構(gòu)成完善的強(qiáng)制能源系統(tǒng)來(lái)部分替代常規(guī)能源的使用[1]。但是該節(jié)能方式最主要的能量來(lái)源依然是常規(guī)能源的消耗，而且需要高投資成本、高技術(shù)含量和高維修管理水平，與現(xiàn)在的高層辦公建筑要求不符。2.2被動(dòng)式建筑節(jié)能。被動(dòng)式建筑節(jié)能則利用周?chē)沫h(huán)境和建筑物的朝向的合理設(shè)計(jì)，外部形體與內(nèi)部空間、色彩的巧妙設(shè)計(jì)，及建筑材料的組合與構(gòu)造實(shí)施得當(dāng)[2]，另外結(jié)合一些建筑結(jié)構(gòu)配件設(shè)計(jì)出非常規(guī)能源的采集與使用裝置以達(dá)到建筑物夏季制冷冬季采熱的效果，節(jié)約常規(guī)能源所耗費(fèi)用——即體現(xiàn)在低投資、低技術(shù)傾向。

3建筑設(shè)計(jì)中被動(dòng)式節(jié)能措施

3.1蓄熱體的應(yīng)用。在傳統(tǒng)高層辦公建筑中，大多是對(duì)空氣的直接制冷或者加熱來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。為了維持室內(nèi)溫度可以利用建筑材料具有的熱隨性原理，白天因?yàn)橥饷鏈囟雀呤覂?nèi)溫度低，利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)太陽(yáng)的輻射慢慢輸送熱量向室內(nèi)，晚上再把溫度排散出去，以達(dá)到室內(nèi)一天的溫度比較恒定；冬天則與夏天的方法相反。利用這種方式調(diào)節(jié)溫度溫和穩(wěn)定，比空調(diào)更適合人們的周身體驗(yàn)，這也是一種良好的被動(dòng)式節(jié)能手段，可以降低甚者可以消除因用空調(diào)所消耗的能量。3.2建筑開(kāi)窗。在建筑開(kāi)窗方面，放在第一位的應(yīng)該是出于功能的考慮，以往設(shè)計(jì)中主要有景觀、立面造型、通風(fēng)采光等因素影響到開(kāi)窗的選擇。在我國(guó)大部分地區(qū)往往采用朝南的大面積開(kāi)窗，朝北的小面積開(kāi)窗的做法，是考慮到節(jié)能與采光之間的平衡。3.3場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)。對(duì)于建筑的設(shè)計(jì)，利用場(chǎng)地來(lái)吸收或者是遮擋太陽(yáng)的輻射，并且利用主導(dǎo)風(fēng)向，降低或者增加溫度和濕度。為了實(shí)現(xiàn)環(huán)境利用的最優(yōu)化，可以利用地形、水體、植被以及群體建筑的布局達(dá)到目標(biāo)，并產(chǎn)生節(jié)能的效果。3.4單體設(shè)計(jì)。在隸屬于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)中，對(duì)于單體設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)合理的平面布局來(lái)實(shí)現(xiàn)自然的通風(fēng)和采光。在一定生態(tài)學(xué)的觀念下，為了實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)，可以從建筑相應(yīng)地區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)人工建筑物和自然條件的合理運(yùn)用，積極地組織與順應(yīng)自然風(fēng)的流動(dòng)，利用熱壓、自然風(fēng)壓或者機(jī)械輔助等方法來(lái)達(dá)到目的。3.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱。外墻、地面及屋頂?shù)葒o(hù)結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)是建筑熱工的軟肋，并且與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)緊密關(guān)聯(lián)。依據(jù)建筑建筑內(nèi)部的功能要求以及所在地區(qū)的氣候環(huán)境，保溫和隔熱各有優(yōu)勢(shì)，內(nèi)部保溫效果比不上外部保溫的效果，但是對(duì)于大型建筑供暖問(wèn)題，內(nèi)部保溫效果更優(yōu)于外部。選擇這兩種構(gòu)造設(shè)計(jì)都要注意水蒸氣會(huì)對(duì)建筑材料造成損壞，一定要做好防護(hù)工作以免給以后的工作留下隱患。圍護(hù)結(jié)構(gòu)是高層辦公建筑中極其重要的一項(xiàng)工作，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)一定妥善安排，讓軟肋變硬，功能得以順利發(fā)揮。

4被動(dòng)式節(jié)能的建筑設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

4.1保證建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)。自然通風(fēng)就是要依據(jù)風(fēng)壓原理，設(shè)計(jì)時(shí)合理安排門(mén)窗的相對(duì)位置、辦公桌椅擺設(shè)等對(duì)風(fēng)在建筑內(nèi)部的流通影響，也可擴(kuò)大小亭、天井、樓梯間等建筑內(nèi)部開(kāi)口面積，方便自然通風(fēng)的流動(dòng)[3]。進(jìn)入高層辦公建筑室內(nèi)的氣流會(huì)隨著進(jìn)氣口的構(gòu)造而發(fā)生改變，盡可能地控制進(jìn)入室內(nèi)的氣流使它能吹向辦公區(qū)及人體高度的范圍。當(dāng)風(fēng)壓作用變小時(shí)，利用熱壓原理，設(shè)置中庭產(chǎn)生煙囪效應(yīng)實(shí)現(xiàn)空氣的流通。4.2被動(dòng)式太陽(yáng)能利用。被動(dòng)式太陽(yáng)能具有低技術(shù)、低成本的優(yōu)點(diǎn)，是通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，合理構(gòu)造實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的直接使用。（1）直接受益式系統(tǒng)。就是利用已安裝好的導(dǎo)光板，把光線引入到室內(nèi)，既解決了采光問(wèn)題同時(shí)也搞定了取暖，一舉兩得。其原理是光線照在蓄熱墻體上把熱量存儲(chǔ)起來(lái)，到了晚上再釋放出來(lái)，以供室內(nèi)取暖。（2）附加日光間系統(tǒng)。在建筑南向緩沖區(qū)(走廊、陽(yáng)臺(tái)等)利用透明玻璃成擴(kuò)大透明空間，在此區(qū)間放置一些的貯熱體，在太陽(yáng)照射的作用下，緩沖區(qū)溫度快速提高，貯存一部分，另一部分會(huì)流入辦公室內(nèi)，從而提高辦公建筑的舒適情況。4.3外墻與屋頂?shù)谋粍?dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)。在外墻的隔熱中，用土壤包裹外墻的三面，或者用既有效又環(huán)保的方法是將辦公建筑的墻體掩埋于地下[4]。也可以用植被覆蓋建筑外墻或者接近外墻的區(qū)域，因?yàn)槎焓覂?nèi)需要陽(yáng)光的照射，夏天則要減少陽(yáng)光的照射，所以可以選擇落葉形的植物冬季落葉夏季郁蔥。同樣百葉也是個(gè)不錯(cuò)的選擇打開(kāi)百葉就可以接受陽(yáng)光的照射，不需要時(shí)就關(guān)閉，具有較強(qiáng)靈活性。屋頂被照射的時(shí)間最長(zhǎng)。傳統(tǒng)的方法是用蓋板架空或者使用保溫層蓋住屋頂。但種方法有些鋪張浪費(fèi)，沒(méi)有用植被覆蓋在屋頂上的方法好。

5主動(dòng)式方法對(duì)被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的補(bǔ)充

主動(dòng)式節(jié)能即可再生能源（風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物能等）被不同種類(lèi)的電子機(jī)器構(gòu)成主動(dòng)系統(tǒng)把能量收集、轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存起來(lái)，從而提高了傳統(tǒng)能源的使用效率。由于主動(dòng)式節(jié)能自身存在很大的缺點(diǎn)，比如技術(shù)和設(shè)備的要求比較高、投資成本過(guò)大、使用過(guò)程中會(huì)造成巨大的能源消耗，所以國(guó)家致力于發(fā)展把燃料電池作為重要?jiǎng)恿Φ慕ㄖ犭娎渎?lián)動(dòng)系統(tǒng)，研究開(kāi)發(fā)燃?xì)饪照{(diào)設(shè)備主要耗能是天然氣。現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的熱泵還有太陽(yáng)能為主，天然氣為輔的除濕空調(diào)再生系統(tǒng)以及燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的離心機(jī)，未來(lái)主動(dòng)式節(jié)能設(shè)備一定會(huì)很好的輔助被動(dòng)式設(shè)計(jì)工作。

6結(jié)束語(yǔ)

增加對(duì)建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)的研究分析，對(duì)它取得良好的設(shè)計(jì)效果有著十分重要的意義，因此在以后的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用中，要加強(qiáng)關(guān)注它的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素，并重視其具體設(shè)計(jì)實(shí)施方案的合理性。高層辦公建筑不僅需要具備有專(zhuān)業(yè)能力的設(shè)計(jì)師，同樣還需要設(shè)計(jì)師會(huì)具體運(yùn)用主動(dòng)式與被動(dòng)式兩種方法，以被動(dòng)式為主，主動(dòng)式為輔兩者緊密結(jié)合，妥善處理。只有使兩種方法相得益彰才能進(jìn)一步建造以“節(jié)能”為核心的建筑設(shè)計(jì)，合理利用一切可以利用的資源，節(jié)約一切不必要的材料、能源消耗。在條件優(yōu)越時(shí)盡量運(yùn)用被動(dòng)式設(shè)計(jì)，當(dāng)條件惡劣時(shí)要盡可能的多使用被動(dòng)式設(shè)計(jì)，如果有條件達(dá)不到的情況輔以主動(dòng)式設(shè)計(jì)完成高層辦公建筑工程。

參考文獻(xiàn)：

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作者:李珂 單位:鄭州大學(xué)人才公寓開(kāi)發(fā)與管理中心