青海瀚

（天津美新建筑設(shè)計有限公司廣州分公司，廣東廣州 510000）

現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在一定限度上造成社會中不可再生能源的使用危機，辦公類建筑在市場內(nèi)的占有量持續(xù)提升，建筑產(chǎn)業(yè)高層化成為必然趨勢。與常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑具有高能耗、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，需要均衡社會資源消耗、產(chǎn)業(yè)持續(xù)化發(fā)展兩者之間的平衡關(guān)系，確保此類建筑結(jié)構(gòu)在市場內(nèi)的賦存。文章在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對此類建筑在設(shè)計中存在的節(jié)能問題展開研究，制定與之匹配的建筑節(jié)能設(shè)計發(fā)展對策。

1 高層辦公建筑耗能組成

與市場內(nèi)低層結(jié)構(gòu)建筑相比，高層辦公建筑可以容納的有效人數(shù)更多，需要同時作業(yè)的電氣設(shè)備更多。為了確保建筑的正常運轉(zhuǎn)，在建筑設(shè)計與開發(fā)階段會布置大量的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備是造成建筑高耗能的主要原因，本文對建筑高耗能組成與耗能分配標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述。

建筑高耗能組成與耗能分配標(biāo)準(zhǔn)如圖1所示。

圖1 建筑高耗能組成與耗能分配標(biāo)準(zhǔn)

由圖1可知，高層辦公建筑結(jié)構(gòu)中，耗能最高的電氣設(shè)備為供電空調(diào)，通過對類似建筑的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分開發(fā)商在進(jìn)行建筑設(shè)計時，沒有考慮此方面問題，導(dǎo)致開發(fā)與設(shè)計的高層辦公建筑存在高耗能現(xiàn)象。

2 高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計常見問題

2.1 建筑外墻保溫性能低

高層辦公建筑的特點是垂直地面方向上的表面積遠(yuǎn)大于與地面水平方向上的表面積，這一結(jié)構(gòu)特點使外墻結(jié)構(gòu)和窗戶整體的保溫隔熱性能差。

通過對現(xiàn)有高層辦公建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析得出，外墻結(jié)構(gòu)通常采用加氣混凝土砌塊堆疊的方式施工，缺少保溫層的設(shè)置使辦公建筑的供暖能耗進(jìn)一步增加，不符合節(jié)能設(shè)計的實際需要。

高層辦公建筑中大多數(shù)未采用科學(xué)合理的方式調(diào)節(jié)供暖空調(diào)能耗，造成能耗進(jìn)一步增加。

2.2 室內(nèi)通風(fēng)條件差

低層或多層辦公建筑設(shè)計中，通常采用板型平面結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式，通過增設(shè)廊道結(jié)構(gòu)的方式實現(xiàn)對其他建筑單元的連接。

高層辦公建筑板型結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。

圖2 高層辦公建筑板型結(jié)構(gòu)平面

使用高層辦公建筑板型結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠在一定限度上為建筑內(nèi)部提供自然通風(fēng)條件。但高層辦公建筑類型的空間為大進(jìn)深類型，外墻能夠開啟的面積有限，將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層辦公結(jié)構(gòu)設(shè)計中，會造成室內(nèi)空氣的流通不順暢，需要通過增加其他設(shè)備實現(xiàn)通風(fēng)，在一定限度上會導(dǎo)致這一方面的能耗增加。

2.3 可再生能源利用率低

當(dāng)前高層辦公建筑中能源消耗的方式均為常規(guī)能源，未實現(xiàn)對可再生能源的有效利用。受到地基結(jié)構(gòu)的限制，大部分高層辦公建筑所采用的結(jié)構(gòu)以方形、圓形或矩形為主，其長度與寬度之間相差比例較小。照度會隨著距離的增加呈現(xiàn)出逐漸遞減的趨勢，這種結(jié)構(gòu)的光線不足，會造成窗戶的采光能力降低，無法滿足大進(jìn)深高層辦公建筑的需要，缺少對自然光的合理利用，使可再生能源利用率進(jìn)一步降低。

3 對策

3.1 建筑外墻保溫材料選擇與遮陽結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了解決此類建筑在開發(fā)與設(shè)計中存在的問題，對建筑外墻保溫材料進(jìn)行優(yōu)化選擇，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑的遮陽結(jié)構(gòu)設(shè)計。

大部分高層建筑的外圍部分屬于非承重部分，選擇材料時應(yīng)按照靈活性的選擇方式，優(yōu)先選擇空心砌體磚塊作為墻體導(dǎo)熱材料，針對北方地區(qū)或季節(jié)變化較為分明的地區(qū)，盡量避免使用玻璃幕墻作為外墻保溫材料。

完成對材料的選擇后，根據(jù)建筑整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，增設(shè)外部遮陽結(jié)構(gòu)，降低空調(diào)在建筑室內(nèi)調(diào)節(jié)溫度時的耗能。常規(guī)的遮陽結(jié)構(gòu)包括垂直結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)與綜合結(jié)構(gòu)，可以在建筑設(shè)計中結(jié)合工程需求進(jìn)行設(shè)計。

在設(shè)計中，通過豐富與完善建筑立面進(jìn)行城市景觀設(shè)計的優(yōu)化。

3.2 完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的通風(fēng)節(jié)能條件

為了進(jìn)一步實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)中室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境的優(yōu)化，可參照“雙層樓板”結(jié)構(gòu)，進(jìn)行建筑整體結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)節(jié)能條件的設(shè)計。

樓板通風(fēng)系統(tǒng)原理如圖3所示。

圖3 樓板通風(fēng)系統(tǒng)原理

由圖3可知，黑色區(qū)域為“雙層樓板”結(jié)構(gòu)，此區(qū)域可以存儲夜間的涼風(fēng)，該方式可以降低建筑室內(nèi)環(huán)境的溫度。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相對比，該設(shè)計方式可以有效存儲夜間冷量。

3.3 基于可再生能源利用的建筑電氣節(jié)能優(yōu)化

可以使用清潔能源代替不可再生能源進(jìn)行建筑發(fā)電，例如使用風(fēng)能、太陽能、潮汐能、生物質(zhì)能進(jìn)行發(fā)電，使用蒸氣、熱水等物質(zhì)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行供電?？梢栽鲈O(shè)建筑地源熱泵，降低電氣在使用中的能耗；使用新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行社會自然條件的調(diào)節(jié)。

4 節(jié)能效果應(yīng)用分析

針對上述高層辦公建筑設(shè)計過程中常見的幾點問題，提出相應(yīng)的對策后，對其實際應(yīng)用后的節(jié)能效果進(jìn)行分析。將上述提出的對策應(yīng)用到某高層辦公建筑設(shè)計中，為了方便論述，選擇上述常見問題中的建筑外墻保溫性能低作為應(yīng)用分析的重點，對引入對策后的建筑外墻保溫性能進(jìn)行記錄，驗證節(jié)能效果。

選擇將建筑外墻的導(dǎo)熱系數(shù)作為指標(biāo)，導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值越大，表明溫度傳遞越快，保溫性能越差，節(jié)能效果越不理想；導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值越小，表明溫度傳遞越慢，保溫性能越優(yōu)，節(jié)能效果越理想。記錄應(yīng)用策略后的導(dǎo)熱系數(shù)。

高層辦公建筑外墻導(dǎo)熱系數(shù)記錄如表1所示。

表1 高層辦公建筑外墻導(dǎo)熱系數(shù)記錄

由表1中可知，應(yīng)用節(jié)能設(shè)計對策，高層辦公建筑的外墻導(dǎo)熱系數(shù)均小于0.030 W/（m·K），具有良好的保溫性能，滿足建筑節(jié)能設(shè)計需要。

5 結(jié)語

本文以高層辦公建筑為例，結(jié)合此類建筑在設(shè)計中存在的節(jié)能問題，提出三個方面的對應(yīng)解決措施。完成此方面的設(shè)計與規(guī)劃后，以建筑工程實例為依托，對接本文提出的節(jié)能改造設(shè)計方案，證明節(jié)能措施在建筑工程實際應(yīng)用中可以起到較好的節(jié)能效果。在現(xiàn)代化與智能化技術(shù)高速發(fā)展的時代下，研究高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計策略，降低建筑在市場投入使用的能耗，將可持續(xù)發(fā)展理念貫穿于建筑設(shè)計的全過程中，達(dá)到節(jié)能減排的目的。