高層辦公建筑節能設計的問題

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【摘要】針對高層辦公建筑節能設計常見的問題，結合實際案例，做了簡單的論述，提出了設計優化策略，共享給相關人員參考。經過工程實例研究發現，當前節能設計自然資源沒有被充分利用、外圍結構設計還需要優化等問題的存在，影響著節能設計的效果，因此提出增加自然資源的利用、提高節能技術水平等措施，進而提高建筑的節能環保水平。

【關鍵詞】高層辦公建筑；節能設計；采光率；照明系統

1建筑節能設計分析

從高層辦公建筑綠色設計的角度來說，建筑節能設計為重要組成部分，通過將建筑以及設備節能相互結合，構建高效率的節能系統，充分發揮節能體系的使用優勢，獲得更多的節能效益。在建筑物設計中，可開展節能設計的部分很多，例如材料和門窗等，都能夠采用節能設計手段，積極使用新能源，提高能源利用率。做好圍護結構部分的節能設計把控，進而保證建筑節能的效果。

2高層辦公建筑節能設計問題的分析

2.1自然資源未能充分開發

從建筑運行能源消耗的角度來說，照明和取暖以及通風等都是能源消耗的主要部分。依靠電燈照明或者空調取暖等，毋庸置疑會造成大量電力資源被使用和浪費。基于節能設計理念，在高層辦公建筑內積極推廣運用采光技術以及太陽能技術等，提高自然資源的利用率，減少照明和取暖以及通風等的能源消耗。不過當前高層辦公建筑節能設計中，自然資源尚未被充分開發利用[1]。

2.2節能設計沒有全面落實

目前，國家積極提倡在高層辦公建筑中實施節能設計，比如照明節能設計以及通風節能設計等，不過因為節能設計理念尚未完全落實，使得電力資源被嚴重浪費的問題依舊存在。相比西方國家，我國建筑領域的節能設計，尤其是通風系統以及照明系統，設計水平相對來說依舊落后。

2.3外圍結構設計需要優化

從建筑運行的角度來說，很多高層辦公建筑都存在著外圍結構性能不強的問題，即保溫隔熱性能不強的問題。一般來說，建筑的外圍結構具體包括屋面和外墻等。建設的高層辦公建筑，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構保溫隔熱的能力。在建筑設計中，若沒有做好外圍結構設計的把控，使得結構不具有保溫隔熱能力，很容易增加空調供暖系統運行的能源消耗[2]。

3高層辦公建筑節能設計策略的總結

3.1案例概述

以某高層辦公建筑節能設計為例，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議室等，建筑面積大約25298.16m2，建筑高度為99.9m。現結合其能源消耗分析，總結節能設計優化策略，進行如下論述。

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風機能源消耗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加濕設備能源消耗0.008kWh/m2•a；⑨熱回收設備能源消耗11.57kWh/m2•a（數據已經全部轉換為一次能源結果，能源指標值使用的為建筑面積）。

3.3能源消耗分析

選擇參照建筑進行對比分析，參照建筑依據的是我國1980年公共建筑的做法，具體包括圍護結構以及暖空空調系統等。參照建筑的能源消耗情況如下（參考美國ASHRAAE90.1-2010標準要求，需要計算參照建筑經過0°、90°、180°以及270°后的全年建筑動態能源消耗，選擇平均值作為能源消耗計算結果）：①旋轉0°。照明能源消耗252.267kWh/m2•a；電器設備能源消耗81.671kWh/m2•a。②旋轉90°。照明能源消耗252.267kWh/m2•a；電器設備能源消耗81.671kWh/m2•a。③旋轉180°和270°上述兩個指標沒有變化。相比參照建筑能源消耗，該建筑能源消耗共計降低了266.902kWh/m2•a，降幅比較明顯。從此建筑的能源消耗實際來說，水泵占比較大，其他能源消耗比較低。此建筑空調系統設計選擇的冷熱源為一體式直燃機，能源消耗比較小。相比參照建筑，此建筑的照明設備能源消耗大幅度降低，降低了172.943kWh/m2•a。基于此，總結出此建筑節能優化空間很大的部分主要包括照明系統和圍護結構以及空調系統。

3.4節能優化設計策略的總結

3.4.1充分利用自然資源

在進行節能設計時，要注重對自然資源的開發和利用，充分利用太陽能資源和風能等，來增強建筑取暖和采光以及保溫保濕效果，實現對建筑室內空氣的凈化。太陽能資源來源于太陽輻射，可以產生熱量，引起化學反應，進而能夠用于發電，為建筑運行提供能量。使用太陽集熱器，能夠實現太陽能的收集和轉化，為供暖和供冷等提供資源。從實際應用的效果來說，使用太陽能設備不需要使用燃料，具有清潔性而且衛生，不會造成任何污染，能夠達到節能環保的基本要求[3]。

3.4.2提高節能技術

若想不斷降低照明系統以及通風系統運行的能源消耗，必須要不斷提高節能技術水平。在具體實踐中，若想優化照明系統，首要任務是提高自然采光的利用率，通過設計交叉式平面布置以及板式建筑。除此之外，通過中庭式或者內院式的建筑設計，都能夠增強自然采光的效果。通過在邊庭種植植物的方式，能夠營造不錯的采光條件，實現對環境的美化，提高空氣的質量。在具體應用中，充分運用太陽能發電技術，結合使建筑•節能用三基色節能燈實現照明，節約電力資源。對于通風系統的優化設計，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約土地資源，還能夠減少污染，建筑的通風條件比較好，而且抗風抗壓以及抗震能力比較強。開展通風設計，必須要注重控制門窗的面積，確保能夠產生對流作用，形成穿堂風，合理利用室外空氣，進而降低空調系統運行的能源消耗。除此之外，科學組裝以及維護暖通空調系統，能夠有效降低能源消耗，可實現對室內溫度與濕度的有效調節，保證環境質量，促進空氣流通[4]。

3.4.3做好建筑結構的優化設計

在進行建筑空間結構的優化調整時，必須要做好建筑內部優化設計，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，科學的窗墻比為0.3。在選擇玻璃幕墻時，要從采光和隔聲等方面入手，做好嚴格的把控。除此之外，要做好外圍結構的設計把控。若想不斷增強建筑外圍結構的性能，提升其保溫隔熱整體水平，要做好圍護結構方面的把控。使用具有較小導熱性系數的材料，比如多孔空心磚等，結合把控門窗比等，最大程度上減少外圍結構造成的能源消耗。若設計的為透明圍護結構，需要控制玻璃幕墻的使用數量，同時要做好窗墻比的把控等，進而保證結構的保溫性能[5]。

4結束語

綜上所述，高層辦公建筑節能設計的常見問題的有效應對，要結合建筑能源消耗特點，采取相應的優化措施，不斷降低能源消耗。文中結合某高層辦公建筑節能設計實例，分析了其能源消耗，總結了其采取的建筑節能優化措施。

參考文獻

[1]李珂.高層辦公建筑被動式節能設計[J].住宅與房地產，2018（19）：88+111.

[2]肖軼群，蘇波.高層辦公建筑綠色設計的難點與解決方法研究[J].產業與科技論壇，2017，16（19）：60-61.

[3]石楊.武漢辦公建筑外窗外遮陽效果模擬及優化設計研究[D].吉林建筑大學，2017.

[4]劉立.基于能耗模擬的寒冷地區高層辦公建筑節能整合設計研究[D].天津大學，2017.

[5]朱瑞海.公共辦公建筑節能設計研究[D].湖北工業大學，2017.

作者：杜杰 單位：柳州市建筑設計科學研究院