高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的問題

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【摘要】針對(duì)高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)常見的問題，結(jié)合實(shí)際案例，做了簡(jiǎn)單的論述，提出了設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，共享給相關(guān)人員參考。經(jīng)過工程實(shí)例研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前節(jié)能設(shè)計(jì)自然資源沒有被充分利用、外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要優(yōu)化等問題的存在，影響著節(jié)能設(shè)計(jì)的效果，因此提出增加自然資源的利用、提高節(jié)能技術(shù)水平等措施，進(jìn)而提高建筑的節(jié)能環(huán)保水平。

【關(guān)鍵詞】高層辦公建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；采光率；照明系統(tǒng)

1建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析

從高層辦公建筑綠色設(shè)計(jì)的角度來說，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)為重要組成部分，通過將建筑以及設(shè)備節(jié)能相互結(jié)合，構(gòu)建高效率的節(jié)能系統(tǒng)，充分發(fā)揮節(jié)能體系的使用優(yōu)勢(shì)，獲得更多的節(jié)能效益。在建筑物設(shè)計(jì)中，可開展節(jié)能設(shè)計(jì)的部分很多，例如材料和門窗等，都能夠采用節(jié)能設(shè)計(jì)手段，積極使用新能源，提高能源利用率。做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分的節(jié)能設(shè)計(jì)把控，進(jìn)而保證建筑節(jié)能的效果。

2高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)問題的分析

2.1自然資源未能充分開發(fā)

從建筑運(yùn)行能源消耗的角度來說，照明和取暖以及通風(fēng)等都是能源消耗的主要部分。依靠電燈照明或者空調(diào)取暖等，毋庸置疑會(huì)造成大量電力資源被使用和浪費(fèi)?；诠?jié)能設(shè)計(jì)理念，在高層辦公建筑內(nèi)積極推廣運(yùn)用采光技術(shù)以及太陽(yáng)能技術(shù)等，提高自然資源的利用率，減少照明和取暖以及通風(fēng)等的能源消耗。不過當(dāng)前高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，自然資源尚未被充分開發(fā)利用[1]。

2.2節(jié)能設(shè)計(jì)沒有全面落實(shí)

目前，國(guó)家積極提倡在高層辦公建筑中實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)，比如照明節(jié)能設(shè)計(jì)以及通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)等，不過因?yàn)楣?jié)能設(shè)計(jì)理念尚未完全落實(shí)，使得電力資源被嚴(yán)重浪費(fèi)的問題依舊存在。相比西方國(guó)家，我國(guó)建筑領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計(jì)，尤其是通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)，設(shè)計(jì)水平相對(duì)來說依舊落后。

2.3外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要優(yōu)化

從建筑運(yùn)行的角度來說，很多高層辦公建筑都存在著外圍結(jié)構(gòu)性能不強(qiáng)的問題，即保溫隔熱性能不強(qiáng)的問題。一般來說，建筑的外圍結(jié)構(gòu)具體包括屋面和外墻等。建設(shè)的高層辦公建筑，其橫向屋面面積同豎向表面表面相比而言很小，所以墻體和建筑窗戶的保溫隔熱能力直接影響著建筑外圍結(jié)構(gòu)保溫隔熱的能力。在建筑設(shè)計(jì)中，若沒有做好外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的把控，使得結(jié)構(gòu)不具有保溫隔熱能力，很容易增加空調(diào)供暖系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗[2]。

3高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略的總結(jié)

3.1案例概述

以某高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)為例，地下部分2層，地上部分25層，主要房間類型包括辦公室和會(huì)議室等，建筑面積大約25298.16m2，建筑高度為99.9m?，F(xiàn)結(jié)合其能源消耗分析，總結(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，進(jìn)行如下論述。

3.2能源消耗情況

從能源消耗的情況來說具體如下：①照明能源消耗79.324kWh/m2•a；②電器設(shè)備能源消耗81.671kWh/m2•a；③制冷能源消耗21.043kWh/m2•a；④制熱能源消耗11.608kWh/m2•a；⑤風(fēng)機(jī)能源消耗4.165kWh/m2•a；⑥水泵能源消耗44.7kWh/m2•a；⑦冷卻塔能源消耗1.637kWh/m2•a；⑧加濕設(shè)備能源消耗0.008kWh/m2•a；⑨熱回收設(shè)備能源消耗11.57kWh/m2•a（數(shù)據(jù)已經(jīng)全部轉(zhuǎn)換為一次能源結(jié)果，能源指標(biāo)值使用的為建筑面積）。

3.3能源消耗分析

選擇參照建筑進(jìn)行對(duì)比分析，參照建筑依據(jù)的是我國(guó)1980年公共建筑的做法，具體包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及暖空空調(diào)系統(tǒng)等。參照建筑的能源消耗情況如下（參考美國(guó)ASHRAAE90.1-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，需要計(jì)算參照建筑經(jīng)過0°、90°、180°以及270°后的全年建筑動(dòng)態(tài)能源消耗，選擇平均值作為能源消耗計(jì)算結(jié)果）：①旋轉(zhuǎn)0°。照明能源消耗252.267kWh/m2•a；電器設(shè)備能源消耗81.671kWh/m2•a。②旋轉(zhuǎn)90°。照明能源消耗252.267kWh/m2•a；電器設(shè)備能源消耗81.671kWh/m2•a。③旋轉(zhuǎn)180°和270°上述兩個(gè)指標(biāo)沒有變化。相比參照建筑能源消耗，該建筑能源消耗共計(jì)降低了266.902kWh/m2•a，降幅比較明顯。從此建筑的能源消耗實(shí)際來說，水泵占比較大，其他能源消耗比較低。此建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇的冷熱源為一體式直燃機(jī)，能源消耗比較小。相比參照建筑，此建筑的照明設(shè)備能源消耗大幅度降低，降低了172.943kWh/m2•a?；诖?，總結(jié)出此建筑節(jié)能優(yōu)化空間很大的部分主要包括照明系統(tǒng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及空調(diào)系統(tǒng)。

3.4節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)策略的總結(jié)

3.4.1充分利用自然資源

在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)自然資源的開發(fā)和利用，充分利用太陽(yáng)能資源和風(fēng)能等，來增強(qiáng)建筑取暖和采光以及保溫保濕效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)空氣的凈化。太陽(yáng)能資源來源于太陽(yáng)輻射，可以產(chǎn)生熱量，引起化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而能夠用于發(fā)電，為建筑運(yùn)行提供能量。使用太陽(yáng)集熱器，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能的收集和轉(zhuǎn)化，為供暖和供冷等提供資源。從實(shí)際應(yīng)用的效果來說，使用太陽(yáng)能設(shè)備不需要使用燃料，具有清潔性而且衛(wèi)生，不會(huì)造成任何污染，能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的基本要求[3]。

3.4.2提高節(jié)能技術(shù)

若想不斷降低照明系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗，必須要不斷提高節(jié)能技術(shù)水平。在具體實(shí)踐中，若想優(yōu)化照明系統(tǒng)，首要任務(wù)是提高自然采光的利用率，通過設(shè)計(jì)交叉式平面布置以及板式建筑。除此之外，通過中庭式或者內(nèi)院式的建筑設(shè)計(jì)，都能夠增強(qiáng)自然采光的效果。通過在邊庭種植植物的方式，能夠營(yíng)造不錯(cuò)的采光條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的美化，提高空氣的質(zhì)量。在具體應(yīng)用中，充分運(yùn)用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，結(jié)合使建筑•節(jié)能用三基色節(jié)能燈實(shí)現(xiàn)照明，節(jié)約電力資源。對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可選擇圓管型建筑或者懸掛建筑。此類高層建筑不僅可以節(jié)約土地資源，還能夠減少污染，建筑的通風(fēng)條件比較好，而且抗風(fēng)抗壓以及抗震能力比較強(qiáng)。開展通風(fēng)設(shè)計(jì)，必須要注重控制門窗的面積，確保能夠產(chǎn)生對(duì)流作用，形成穿堂風(fēng)，合理利用室外空氣，進(jìn)而降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的能源消耗。除此之外，科學(xué)組裝以及維護(hù)暖通空調(diào)系統(tǒng)，能夠有效降低能源消耗，可實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度與濕度的有效調(diào)節(jié)，保證環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)空氣流通[4]。

3.4.3做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整時(shí)，必須要做好建筑內(nèi)部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，通過控制窗墻比，做好窗戶面積的把控，確保采光效果和保暖效果。一般來說，科學(xué)的窗墻比為0.3。在選擇玻璃幕墻時(shí)，要從采光和隔聲等方面入手，做好嚴(yán)格的把控。除此之外，要做好外圍結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)把控。若想不斷增強(qiáng)建筑外圍結(jié)構(gòu)的性能，提升其保溫隔熱整體水平，要做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面的把控。使用具有較小導(dǎo)熱性系數(shù)的材料，比如多孔空心磚等，結(jié)合把控門窗比等，最大程度上減少外圍結(jié)構(gòu)造成的能源消耗。若設(shè)計(jì)的為透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)，需要控制玻璃幕墻的使用數(shù)量，同時(shí)要做好窗墻比的把控等，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)的保溫性能[5]。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的常見問題的有效應(yīng)對(duì)，要結(jié)合建筑能源消耗特點(diǎn)，采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，不斷降低能源消耗。文中結(jié)合某高層辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)例，分析了其能源消耗，總結(jié)了其采取的建筑節(jié)能優(yōu)化措施。

參考文獻(xiàn)

[1]李珂.高層辦公建筑被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（19）：88+111.

[2]肖軼群，蘇波.高層辦公建筑綠色設(shè)計(jì)的難點(diǎn)與解決方法研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017，16（19）：60-61.

[3]石楊.武漢辦公建筑外窗外遮陽(yáng)效果模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].吉林建筑大學(xué)，2017.

[4]劉立.基于能耗模擬的寒冷地區(qū)高層辦公建筑節(jié)能整合設(shè)計(jì)研究[D].天津大學(xué)，2017.

[5]朱瑞海.公共辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2017.

作者：杜杰 單位：柳州市建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院