超高层建筑节能的设计策略探讨

杨俊华

中图分类号：TU972 文献标识码： A 文章编号：

摘要:超高层建筑在节约土地、树立现代化城市形象、促进经济发展等方面具有重要意义，但另一方面对人居环境构成一定威胁。本文结合高层建筑气候特点以及节能情况，分别从通风、采光以及绿化空间等方面全面阐述超高层建筑节能设计对策。

关键词：超高层建筑 ，节能， 设计方案

Abstract: the tall building in saving land, set up modern city image, promote economic development has important significance, but on the other hand to living environment constitute a certain threat. Combining with the high-rise building and energy saving climate characteristics, separately from the ventilation, lighting and green space aspects of super-tall building energy efficiency design paper countermeasures.

Keywords: super-tall buildings, energy saving, design scheme

1前言

所谓超高层建筑，具体是指楼层数量多于四十层，建筑整体高度高于一百米的建筑。随着人类社会的不断进步和发展，资源短缺问题越来越严重，从环保节能角度来分析，超高层建筑无疑存在着浪费，进而生态节能型建筑的概念也就随之出现，比较具有影响力的有：杨经文以“生物气候大楼”为指导理念设计了马来西亚吉隆坡梅纳拉大厦，对空中开放性空间予以了有效利用，实现了对建筑内外的有效连通，达到了拉近人与自然之间距离的目的。当前，对于超高层建筑设计而言，生态节能已经成为发展的必然趋势。

2气候及节能现状

相比较于一般的高层建筑来说，超高层建筑气候参数会随着楼层高度的上升而发生改变，当楼层高度在高于一百米以后，只有太阳辐射可以视为恒定，除此之外的一系列的气象参数均会出现明显改变。相关资料记载，地面风速主要来自于距离地面高度十米的位置，如果地面风速为每秒中两米，那么按照风速指数规律推算，在距地面一百米的高空风速会达到每秒三米；温度也会随着高度的增加而出现明显的下降趋势。

当前超高层建筑的节能实际情况主要体现在以下几方面：第一，能耗高，当前人类能耗总量中有超过一半的为建筑能耗，与一般的建筑相比，高层建筑，尤其是超高层建筑的能耗要高出六到八倍之多；具体到我国，建筑能耗在能源消耗总量中所占比例在四分之一以上，能耗高、效率低的问题在很多地方都普遍存在；第二，目前节能标准存在一定的局限。当前我国所实行的节能标准是于2005年所颁布实施的《公共建筑节能设计标准》，对于超高层建筑而言，在节能方面存在一定的优势，例如，超高层建筑的体型系数足以确保相关能源节约标准所规定的条件，在节能方面，建筑物节能标准的实施对超高层建筑所产生的束缚力也是有限的；除此之外，我国很多地区至今尚未制定出专门针对超高层建筑能源节约且符合当地实际情况的建筑节能设计规范，因此，也导致在实践中的具体推行存在较大的难度。受建筑节能设计规范约束的相关建筑节能技术对于超高层建筑来说，并不是普遍适用的，比较典型的有，对于超高层建筑而言，诸如遮阳以及通风等相关的建筑技能技术就难以完全适用；其次，由于受到当前能耗模拟工具的计算能力的制约，所采取的模拟评价建筑物全楼整体建模能耗的办法无法充分满足超高层建筑较大的计算规模的现实需求，因此，超高层建筑在节能技术等方面所面临的问题远远超出相关规范的规定。

3节能设计对策

超高层建筑的节能问题是一个涉及诸多方面内容的综合性课题，建筑整体布局、单体建筑设计以及具体的构造方案等均是节能设计中需要重点考虑的问题。笔者在此分别从通风、采光以及绿化等角度对超高层建筑的节能设计方案进行全面阐述。

3.1通风

我国夏季气温高，空气湿度大，常使人有闷热感，合理的通风设计可以降低室温，有效减少空调的使用率，进而达到能源节约的目的。相比较于低层建筑而言，超高层建筑基本没有遮挡，自然风速也会随着建筑层数的增加而增大，有效利用自然通风对于节能具有重要意义。

第一，建筑布局。自然通风效果如何在很大程度上受到建筑群布局的影响，然而一般的超高层均是单体建筑，通风主要受建筑户型以及设计合理性的影响。如果户型是单朝向的，或者没有南北通透的厅，就很难有穿堂风，对此，可以通过调整户型加以改善。对于超高层建筑来说，风压极高，会加大开启门窗的难度，为实际使用带来不便，对此也要在建筑布局设计过程中予以全面考虑，设置合理的门窗开启方式，进而确保不利条件下的通风效果得到一定的改善；第二，玻璃幕墙围护，利用双层玻璃幕墙可以使过高的风压以及热压给超高层建筑通风造成的不便控制予以有效降低。内幕墙和外幕墙之间相隔五厘米，这一空隙具有一定的热量储备作用，为实现节能目标创造条件，此外，室内每层之间的自然通风可以借助可开启的内层玻璃窗实现，外层玻璃对风力具有一定的阻挡作用，这样使得超高层建筑窗户的开启成为可能，便于室外新鲜空气的进入，采取这种方案，可以极大的降低空调使用率，节能效果高达30%；最后，设置竖井空间。依据热压原理对建筑中庭进行设计可以实现自然通风目的，但是对于超高层建筑而言，中庭空间过高，这样很容易导致热压过高问题的出现，对于过大的热压要采取有效控制措施，有效避免了强烈紊流问题的出现，以及底层进气口形成啸叫等噪音。法兰克福商业银行属于超高层建筑，在其设计方案中，针对塔楼高达六十层的中庭空间的自然通风问题，建筑设计人员采取了单元划分的方案，也就是以十二层为一个独立单元，每个独立单元的自然通风均借助热压实现，实践表明自然通风效果极佳。

3.2采光

据相关调查结果显示，当前超高层建筑中，电力消耗总量中约有三分之一的电力都用在了照明上，需要注意的是，照度相当的自然光与人工照明方式相比较而言，前者所带来的热量要远远低于后者，利用自然光照明方式，用来对室内热环境进行调整的能源消耗量将会有很大程度的降低，所以，对于超高层建筑而言，实现节能目标的重要途径之一就是用天然采光方式取代人工照明方式。

3.3绿化

超高层建筑在容积既定的前提下，将所节约的土地有效转化为绿地，培植绿色植被，这对于维持生态平衡意义重大。第一，打造垂直绿化。相比较于超高层建筑的占地面积而言，外表面积可以达到地表面积的五倍甚至更多，所以，有效利用超高层建筑的外墙，开拓新的绿化空间，对于环境保护具有重要意义；第二，发展屋顶绿化，另外一种有效拓展绿化空间的有效方式就是有效利用超高层建筑的楼顶，在公共建筑裙楼发展屋顶绿化具有极大的潜力，要将屋顶绿化质量作为重点工作来抓，大力研发薄膜覆盖型种植新技术；第三，设计空中庭园，近些年来，国外不少超高层建筑都十分亲睐在超高层建筑中设计打造空中庭园，通过超高层空中庭园，来拉近人们与自然间的距离，有效缓解空调依赖症以及生态环境差等不足。超高层建筑底部绿化空间也是城市绿化极为关键的一部分，对其的进一步开发也逐渐引起国内外建筑节能设计人员的关注，本着进一步拉近生活与自然环境之间距离的指导理念，对超高层建筑底部广场以及中庭等公共空间予以有效利用，同时在建筑领域相关法律法规的引导及规范下，实现对超高层建筑区域范围内环境质量的有效控制。

4结语

超高层建筑节能是实现国家可持续发展以及人与自然和谐相处等发展目标的关键举措，超高层建筑具有极强的标志性，在节约土地、树立现代化城市形象、促进经济发展等方面具有重要意义，当前对超高层建筑的节能设计方案进行全面分析及探讨，搞好超高层建筑的节能工作，有助于促进建筑节能事业的进一步发展，进而带动社会建筑节能技术的不断发展。

参考文献

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