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超高层建筑节能设计亟需重视

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超高层建筑节能设计亟需重视

超高层建筑在城市节地、提升城市形象、拉动社会投资、扩大旅游和商贸活动等方面有其独特作用,也远非普通建筑可以比拟,因此近年来我国经济实力雄厚的地区竣工、在建和拟建的超高层建筑如雨后春笋,钢结构技术的发展更是助长了建筑超高层化态势,高度超过100米的建筑从1990年代中期的不足200栋一跃发展到目前的近900栋。

据中国建筑科学研究院的不完全统计,在1996年底,全国超高层建筑物中高度在200米以上的只有8栋,而到1998年底,全国200米以上的建筑增加到了20栋,最高达420米,其中高度超过300米以上的有深圳地王大厦(325米,世界高楼第十一位)、广州中信广场(322米,世界高楼第十二位)和上海金茂大厦(420.5米,世界高楼第三位)。从目前在建的如广州珠江新城西塔工程(塔身高度432米)、上海环球金融中心工程(建筑主体高度达492米)、广州新电视塔工程(塔身高度454米,总高度610米)等一批工程项目来看,超高层建筑的高度增长还会伴随着结构工程技术的不断进步而不会休止。

但目前国内针对超高层建筑工程所探讨的关键技术问题多是结构的安全,而对于所面临的建筑节能问题研究和技术投入不够。在20**年《公共建筑节能设计标准》颁布之前,包括超高层建筑在内的公共建筑,基本没有开展工程建筑节能的设计和审查,标准颁布之后,尽管一些地区对照建筑节能标准约束了工程设计,但还存在诸如建筑节能模拟优化设计技术障碍、现行建筑节能设计标准约束不及、工程设计依据的节能目标短视等一些关键问题没有得到很好解决。

首先,超高层建筑的建筑节能优化设计技术看,建筑的高度变化导致相关参数的变异,进而影响建筑能耗的变化是一个不争的事实,高度超过100米以上除太阳辐射可以认为基本不变以外,其它的气象参数都会发生很大的变化。通常根据气象观测资料构建的典型气象年数据中,地面风速是取自地面高度10米处,如地面风速为2米/秒时,则在100米的高空风速会依据指数规律提高到3米/秒,若高达400~500米时风速可达到5米/秒以上,温度随高度的变化也会有明显的降低,通常会有每百米高度的温度下降0.6~1.0℃,仅这个变化足可以相当于把建筑物移动了一个2级气候区。而依据国内建筑节能的设计能力来看,大多数设计单位所掌握的用以优化建筑围护结构的建筑能耗模拟软件,都不能反映气象参数沿高度的变化规律,也不能够反映建筑围护结构沿高度变化的表面热交换能力的差别,这就势必无法准确地计算建筑物的能量消耗,更无从谈及科学合理地设计建筑物制冷、空调、配电等一系列设备系统。

其次,建筑节能设计标准所能约束的节能技术还不能够完全适用于超高层建筑,在现行建筑节能设计标准中涉及到遮阳、通风等技术的规定,对超高层建筑无法适用,标准规定的建筑能耗的权衡判断方法也是基于建筑物全楼整体建模的一种评价方法,而受目前能耗模拟工具的计算能力所限,超高层建筑中的计算对象(如房间数量)规模远远超出了软件的计算能力。从根本上说,超高层建筑的节能设计问题,实质是一个在技术上超出了现行国家标准《公共建筑节能设计标准》所能控制的新技术问题,如果草率地执行现行标准,则工程设计的技术依据显然不足。

再次,超高层建筑的节能设计仅仅局限于当前建筑节能50%的目标,不符合国家长远发展要求。应根据当地的技术经济能力,结合国家建筑节能中长期发展规划确定出工程的实际节能能目标(即节能率),只有以此为前提做出的节能设计才能体现行业进步,否则,如此重大工程,在投入使用后的不远将来,必然会面临国家节能规划目标的提高而锒铛沦为不节能建筑。

目前我国超高层建筑的节能问题,已引起了国内外建筑节能界的密切关注,就上述问题而言,仅凭国内建筑设计单位的设计能力也不可能完全解决好,国内的研究力量和设计力量联合攻坚的局面尚未形成,还缺乏政府的政策引导,于是就有大量的外国咨询公司介入国内的重大项目的节能咨询,由于对中国建筑节能标准把握不够,且不了解地区性的气候资源、技术能力、经济水平等,屡屡导致围护结构选型上出现了不切实际的不合国情的错误设计,如在我国南方地区超高层建筑设计时片面推介欧、美等高纬度寒冷地区所流行的双层通风玻璃幕墙系统、外墙外保温系统、智能化内遮阳系统等,如果对此不进行建筑节能的专项技术论证,照搬国外技术必然要存在大量建成后的隐患,那么工程完工之时也就是它们面临节能改造之日,这将在国内乃至国际上对国家的建设形象造成极坏的长期性影响。

目前,国内的超高层建筑工程的节能设计问题,已经受到了中国建筑业协会建筑节能专业委员会、中国建筑学会建筑物理分会建筑热工与建筑节能专业委员会等组织和国内外节能专家的广泛关注,在20**年10月召开的第九届全国建筑物理学术会议上,国内建筑物理的专家对目前国内建筑界片面追求地标性,忽视节能环保的倾向表示了担忧。人们不想看到在技术上超规范的特大型超高层建设项目在我国建成后产生不堪设想的后果。

在国家尚未颁布相关法规之前应当及时地针对工程个案采取切实可行的措施把好超高层建筑的节能设计关和审查关。为此建议:

1、由当地建设主管部门牵头组织相关力量对超大体量和超高层建设项目,进行初步设计前的节能专项论证,纠正错误,明确和落实施工图节能设计的节能目标和正确的设计方向。在建筑初步设计和施工图设计阶段进行专项节能审查,并进行重、特大项目的建筑节能设计审查特别备案;

2、对超大体量和超高层建设项目所涉及到的节能关键技术,如超高层建筑(在超过100米高空的气象条件下)基于能耗动态模拟的围护结构节能优化选型等一些针对性强的关键技术,应由建设主管部门设立专项课题招标研究。

建筑节能是国家发展的基本国策之一,超高层建筑又是标志性极强的建筑,抓好超高层建筑的节能设计,将会带动国家和地方的建筑节能事业,促进全社会建筑节能的技术进步。

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篇2:建筑节能设计先行

一谈到“节能建筑”,就好象与“高技术”、“高造价”紧密相连,让人感觉“高”不可攀。“这是一个误区。”广州瀚华建筑设计有限公司总建筑师冼剑雄明确指出,在节能建筑设计上不可一味倡导能源单一的高技术,必须注重地域和气候特点,因地制宜,从设计便开始入手做好建筑节能。

“根据当前中国的经济状况,应该提倡一种低成本、高效益的节能技术推广,即以建筑节能设计为主要手段,而非盲目花费很大的成本、人力和物力,运用欧洲的高科技、新型材料”。同时,冼剑雄也表示,合理的节能投资回报期也是值得关注的,高投入的节能措施不是没有效,但假如节能设备的回报期和建筑物的使用期限相同,会对发展商的开发造成透支,起不到很好的推广作用。

冼剑雄以广东为例,阐述了如何从设计入手开始节能。他指出,广东地处南方,以炎热潮湿气候为主,气温常年保持在20到30摄氏度。“因此广东地区的建筑节能设计,不应像北方一样,只强调保温,同时应该强调遮阳和对流”。

南方建筑在平面布置上应尽可能地以南北朝向为主,形成内部的对流,并且可以做一些内置的花园设计,这样可以提供很多侧面的采光,使真正的外墙和外窗的面积减少,形成很好的通风对流。南向的进深则可以加大,而北向进深要减少,因为相同的季节,北方的朝向和采光普遍要差一些。

而对一些高层的建筑设计,冼剑雄认为,甚至可以将内部的院落分开,分解成两部分,这样即使是一层六个单位,也会有好的对流和采光。在外边缘可以采用侧开的阳台,中间设置一个花园,这样可以使内部的住户有很好的通风,大大改善空间的采光。如果通风采光设计良好的话,在春秋两季这段时间中,就不需要人工的通风和照明,从而达到减少开空调,降低电能的消耗的效果。“因此在建筑中要尽量地利用自然风,尤其是南方地区特有的‘穿堂风’”。

在立面设计上,应该根据不同的朝向区别设计,因为不同的朝向下情况是完全不同的。比如在南向设置水平板用来遮阳;而北向采用遮阳设施是浪费人力物力,相反是应该减少它的进深,增加更多的采光面;至于东西向,应该采用侧向垂直板遮阳,这样可以尽量少开窗户,从而降低能耗。冼剑雄说,“采光和保温其实是矛盾的,如果为了保温,把窗户变得很小,然后再用灯具照明,同样也是一种耗能。”

剖面设计,则应该注重竖向空间的对流。“其实建筑不是封闭的实体,应该理解成一个生态的有机体。就像人的呼吸一样,他也是有呼吸的。”例如,一个综合住宅的空中花园,在设计时就要注重不同层次的对流,这样才能够更有效地发挥空气对流的作用。侧向的空中花园,可以减少南向采光,并且适当地进行遮阳。同时,空中花园里面侧向的开窗面积可以增加,南向要减少。这样的话,可以节省公共空间的照明和通风方面的能耗。

屋顶节能方面,采用隔栅来遮阳,是一种有效的节能设施,并且还可以采用屋顶绿化来起到隔热的作用。此外,还可以利用太阳能、风力等可再生能源,尤其在大城市,建筑物都以高层和超高层为主。高层屋顶的气流和地面五六米的气流差距是很大的,高层建筑屋顶的风力利用有很大的空间。“例如,可以建立小型的发电站,来补充供应公共空间的照明,也节约了电力能源”,冼剑雄说道。

篇3:绿色节能建筑:绿色建筑设计对策

  绿色节能建筑--绿色建筑的设计对策

  绿色建筑是一个宏观的概念,材料的循环再利用,新能源开发等很多问题都不应停留在个体建筑上,建筑师应该着眼大局,将其放在城市整体规划中进行思考;绿色建筑中出现的许多技术问题,比如污水处理、太阳能的采集和利用,不仅仅是建筑专业范围内的问题,还需要建筑师和其他专业的工程师相互配合,共同解决。

  从设计目标上看,绿色建筑在满足功能和空间需求的前提下,还应该强调集约资源、减少污染。设计师在工作中应该遵循绿色建筑的基本原则:尊重自然,强调建筑与自然的协调统一。应该尊重当地的生态环境,增加对自然环境的理解,使人们的行为与自然环境的发展协调统一起来。

  因地制宜地利用一切可以利用的因素和高效地利用自然资源,正确处理节能、节地、节水、节材、环保及满足建筑功能之间的辩证关系。建筑师在建筑过程中,应当注意结合公众需要,按照当地的气候采取相应的设计策略、利用简单的实用技术、使用节能的建筑材料。

  加强资源节约与综合利用,减轻环境负荷,营造舒适与健康的环境。避免使用易破坏环境、产生废物的建筑材料;完善建筑空间的灵活性,坚持越小越好,将建设运行的资源和不利因素降到最少;减少建筑过程中对环境的损害,为所有人提供舒适的空间环境。

  发展绿色建筑,应注重地域性,尊重民族习俗,依据当地自然资源条件、经济状况、气候特点等因素,因地制宜地创造出具有时代特点和地域特征的绿色建筑。尊重当地的历史,加强对已建成环境和历史文脉的保护和再利用,尽量在建筑中融入当地独特的人文风情。

  技术的选择决定绿色建筑的设计水平,一般绿色技术包括两种情况,一种是在传统的技术基础上,按照资源和环境的要求,共同改造重组所做成的新技术,第二种是把其他领域的新技术,包括信息技术、电子技术等,按照要求移植过来。一般来讲,简单技术和常规技术属于普及推广型,高新技术属于研究开发型,从我国目前的实际来看,经济发展总体水平不高,技术和材料不太完善,还不能把整个生态技术发展建立在高新技术的基础上,在建设中还应该以常规技术为主体。

  由于绿色建筑不同于一般建筑的绿色特性,它的目标是使建筑得到充分利用和适应气候条件。因此,建设者在工作中应当因地制宜,合理利用环境资源,以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的居住环境,使建筑有效地成为环境的过滤器和调节器,创造出健康舒适的室内外环境。

篇4:住宅小区项目方案设计说明:建筑节能设计专篇

  住宅小区项目方案设计说明:建筑节能设计专篇

  一、工程概况

  本项目位于漳州市芗城区东南角、芗城区与龙文区的连接地带,东侧是城市主干道-九龙大道,南侧是规划中的下洲路和诗浦中、小学。西临规划中的丹霞路,北侧是建设中的住宅区及已建成的闽南综合大市场。

  本项目总用地面积为89578.0平方米,规划总建筑面积268000平方米,地下室建筑面积为14996平方米。本次规划为zz小区一期的Ⅱ、Ⅲ区,一期总用地面积为35176.93平方米,地上总建筑面积为85913.7平方米。本次方案包括底层带商业网点的小高层、高层住宅; 12-18层二类高层住宅及相关配套公建会所、八班幼儿园。

  二、建筑节能设计

  (一)设计依据

  《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-20**。

  国家及地方相关的规范、标准、法规。

  (二)建筑设计

  1、在总平面规划上,综合考虑朝向、风向的关系,力求达到良好的自然通风,充足的日照,并强调室内通风及蓄热,尽可能多地将住宅布置成南北向。

  2、在满足住宅部分平面功能合理的同时,尽量减少外墙面的凹凸,使得高层部分(塔式住宅或单元式住宅)体形系数不大于0.4。

  3、在单体设计时在满足住宅功能及立面造型需要同时,注重控制外窗的面积,并从以下几个方面进行窗的节能设计。

  a)开窗面积已考虑节能要求,窗墙面积比符合《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》规定的指标;窗墙面积比,为南向≤50%,北向≤45%,东向≤30%,西向≤30%。超过指标者均采用双层玻璃解决。

  b)外门窗采用断热铝合金型材门窗,达到节能要求。

  c)外门窗安装中,其门窗框与洞口之间菌采用发泡填充剂堵塞,以避免形成冷桥。

  d)外门窗的气密性为Ⅱ级,符合节能要求。

  4、本工程对建筑外围护结构和材料进行了节能设计,采用新材料,新墙体,提高建筑室内热环境综合指标。外围护结构热工设计,由于本工程外墙采用190厚粘土多孔砖[传热系数K≤1.8w/(m2.k)]不能满足节能要求,故在外墙内表面均抹30厚水泥膨胀珍珠岩砂浆,经热计算可满足节能要求K≤1.5w/(m2.k)。采用节水型洁具,节约水资源。

  5、住宅平屋顶采用倒置式屋面做法,设计25厚挤塑泡沫板保温隔热层,其传热系数K≤1.0w/(m2.k)符合节能要求,局部屋面采用绿化措施,以达到降温、隔热效果。

  6、合理设置空调机位置,减少空调工作距离风机选择高效率、低能耗的产品。

  7、综合考虑建筑物维护结构的热工性能,窗墙面积比和体形系数,最大限度地提高建筑物的综合节能指标。

  三、给排水节能设计

  1.洁具采用节水型卫生洁具。

  2、生活给水系统采用变频给水加压供水设备,以保证用水压力稳定、合理、节能。

  四、暖通节能设计

  1.选用高效节能的风机及水泵,其性能参数在运行曲线的高效率点上。

  2.一层店面采用各个店面可独立控制开启的水冷式吊式空调机,公共用电仅冷却水泵,各个店面可根据各自需求决定空调温度,采用这种空调方式比可达到同样控制方式的分体空调节能许多。

  本项目方案设计综合考虑建筑物维护结构的热工性能,充分考虑《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》对窗墙面积比和体形系数的要求结合设备专业的节能措施,最大限度地提高建筑物的综合节能指标。以期能满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》的规范要求。

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