深圳市同济人建筑设计有限公司 广东深圳 518000
摘要：在高层建筑中应用绿色设计，不仅可以大大减轻对生态结构造成的破坏，而且有利于人们身心健康，象征着财富和智慧，反映了当代建筑的设计水准与审美趋势，并逐渐成为高层建筑建设的主流。本文结合工程实例，主要探讨了高层建筑中绿色设计的应用策略。
关键词：高层绿色建筑；设计策略；技术决策；资源节约
1 引言
随着社会经济的飞速发展，建筑行业也获得了快速的发展。在城市里，高层建筑已经成为城市建筑建设的主流。但是，在高层建筑普遍化的同时，也存在施工困难、建设能耗大等实际弊端，。因此，必须强化高层建筑设计的关键环节，应用绿色设计策略，重构高层建筑的设计工作，在做好高层建筑关键环节和重点部位节能和绿色设计的前提下，使绿色设计策略的价值得以体现，实现对建筑设计、城市化建设、绿色发展等系列目标的保障作用。
2 项目概况
2.1 项目介绍
某建筑项目由地上38层的主楼、5层附楼以及3层地下室组成。是一座以现代服务业、金融业、高新技术产业为主导的总部型商务领地。项目按照“统一规划，分期建设”原则进行开发。目前完工的总部大厦为一期工程，总建筑面积15万m2。
2.2 节能设计目标
本项目从规划设计阶段就确立了二星级绿色建筑的目标，并展开了绿色节能技术集成研究，从方案阶段就开始综合平衡考虑了各项绿色建筑措施，“绿在起跑线上”，并将研究确定的技术方案全部落实到施工图设计中。项目所解决的主要技术问题为：超高层建筑适宜性绿色建筑技术体系；超高层建筑非传统水源利用技术；超高层建筑中央空调系统综合节能技术与分析、空调排风热回收技术；高效照明与节能控制、智能管理技术；建筑地下室利用光导管补偿照明技术等
3 “适宜”还是“高技"——绿色建筑技术决策
当前社会经济和建筑技术迅猛发展，技术和资本有力的改变了建筑的形态和颜值，各种高技派建筑层出不穷。在绿色建筑的技术领域，是用技术的极致还是用适宜的策略去响应绿色建筑，这事关绿色建筑设计的初衷。
3.1 全寿命周期的绿色建筑
根据绿色建筑的评价标准，绿色是基于建筑全寿命周期的评判，包含节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、施工管理、运营管理的方方面面和上下游环节。不难发现，在普遍的实际工程中，为了达到建筑的舒适型要求，建筑会耗费大量的电能去运行室内庞大的空调系统，会在白昼启动照明系统维护建筑室内的光环境等运营措施。在另外一个维度，为了呈现建筑炫丽的外皮和姿态，挑战技术难度和生产现代时尚的玻璃、金属等材料而耗费巨大能源和资源更无从考量。不忘初心，方得始终。在建筑的全寿命周期内，不仅需要采用低成本、高效用的低技技术措施，也要积极筹划，优先运用被动绿色措施。同时也要关心建筑及材料来源何处以及若干年后归宿何方。每一项色技术措施的运用都是基于绿色建筑平台的系统效用，是总体指标平衡优化的结果。
3.2 面向地域性的绿色建筑
地缘性是建筑的文化基因，不同地域的建筑表现出不同的建构和风貌。在绿色建筑技术策略上，结合此时此地的地方气候特征和地理环境，采用被动优先、主动优化的适宜建构措施和节能技术，平衡人们对建筑的健康舒适要求。在合理安排建筑采光通风的基础上，寒地建筑更多关注建筑保温措施，厚墙及窗墙比小的维护构造是不错的选择，而夏热冬暖地区建筑对夏季隔热有更多的要求，可优先采用综合遮阳及容易成活的南方植被做屋顶绿化、垂直绿化等低成本手段。在乡村，乡建与自然环境结合，采用地方建筑材料和建构手法，运用传统被动绿色技术措施，再造美丽乡村。在城镇，合理规划布局减轻城市热岛效应，整合土地资源集约发展城市配套设施，建筑运用成熟的机电设备系统和构造体系，最大程度做到资源能源节约利用、资本耗费和室内环境舒适度的平衡。
4 适宜的绿色建筑技术
适宜的绿色建筑技术运用是设计致力于取得建筑物多重属性间的完美平衡，从而营造一个安全、经济、高效和舒适的构筑体系。多样化的节能环保材料设备的选用亦极大降低了运营维护的成本，充分利用绿色环保资源，可持续发展的理念和先进设计技术的运用，使建筑物质空间得到升华，创造了新的价值。
4.1 适宜的绿色建筑技术策略
4.1.1 节能
节能是绿色建筑设计的主要内容，本工程从主体节能设计、设备系统、高效照明、能量回收系统等方面展开设计。
（1）围护结构节能设计。建筑采用简洁高效的正方形平面，体型系数为0.1。主体屋顶采用隔热采用40mm挤塑聚苯板+30mm1：8水泥膨胀珍珠岩混凝土。部分屋面结合活动空间布置1米覆土的屋顶绿化。经计算，全楼屋顶平均传热系数为0.54，平均热惰性指标为7.48。建筑主楼2～43层和附楼的幕墙采用Low-E中空玻璃（低透光Low-E+12A+8），传热系数3.50W/m2.K，玻璃自身遮阳系数0.32，窗遮阳系数0.29，可见光透射比0.45。围护结构节能动态权衡计算满足节能要求。（图1）
图1 主楼幕墙设计图
（2）高效空调系统。主楼2-42层采用水环热泵变制冷剂流量多联式空调系统，该空调系统相对于风冷热泵型VRF空调系统，具有更高的COP值和IPLV值。主楼1层和附楼采用2台350RT螺杆式冷水机组，COP=5.4W/W，IPLV≥6.1W/W。主楼2-42层新风采用水源热泵变制冷剂流量新风系统；主楼1层和附楼采用全空气系统和风机盘管加新风的组合系统模式。主楼冷源机房采用机房群控系统，实现对冷却水泵、定压装置、加药装置、冷却塔风机和循环水泵的监测和运行控制；机房群控系统的附楼部分，能根据系统的实际冷负荷需求调整系统的运行水量和冷水机组的运行控制，实现系统的节能运行。
经空调系统节能率分析，主楼核算节能率为62.59%，附楼核算节能率60.05%。
（3）绿色照明。本项目功率密度按规范的目标值进行设计。照明灯具主要采用T5细管径直管型荧光灯管，配电子式镇流器功率因数不低于0.9；部分车道照明采用LED灯管和光导管照明；照明灯具选用高效节能型的灯具，开敞式灯具效率不低于75%，格栅灯具效率不低于60%。本项目公共区域照明控制采用了定时开关和回路控制等智能照明控制系统，实现节能管理措施。经核算，建筑照明系统相对节能率为20.83%。
（4）热回收系统。附楼采用全空气系统的区域配转轮全热回收装置，4台排风热回收机组预计年回收冷量29.32万kWh，年减少能源支出约7.62万元。
通过建筑综合节能分析，建筑总电能耗为参照建筑的78.62%，按照参照建筑的默认节能50%计算，则设计建筑的绝对节能率为60.69%（表1）。
表1 建筑综合节能分析
4.1.2 节水
（1）非传统水源利用。雨水回收利用范围为附楼及塔楼屋面，总收集面积为4293m2，全年最大可收集利用雨水量为5849m3/a。冷凝水回收利用范围为裙楼和塔楼的空调冷凝水，全年可收集空调冷凝水12120m3。非传统水源用于室外绿化用水、景观水体补水及室外道路冲洗用水等。综合计算，非传统水源利用率为5.45%。
（2）雨水回渗与集蓄利用。本项目室外大面积采用绿地，部分铺装采用透水砖、植草砖，室外透水地面面积比为43.19%，雨水可通过大面积的绿地进行就地回渗，可降低高峰期的雨水外排量及对市政雨水管网的冲击。
4.1.3 节材
（1）合理材料利用。本项目现浇混凝土全部采用预拌混凝土，采用高强度HRB400级以上的钢筋质量占受力钢筋总质量的比例达到71.46%，采用可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量比例为10.4%。
（2）土建装修一体化。本项目公共部位土建与装修工程一体化设计施工，其中35～43层为业主自用精装修区域，并为租户提供装修指导。大办公室内采用灵活隔断，灵活隔断使用比例为88.36%，减少重新装修时的材料浪费和垃圾产生。
4.2 被动绿色建筑策略
结合自然环境，合理采用被动绿色建筑技术是绿色建筑设计的关键
4.2.1 自然采光
经日照分析，该项目对周边住宅建筑日照不会产生负面影响。
（1）室内自然采光。本项目是一种典型的核心筒布局方式，中间核心筒、内走道和辅助功能房间，周围采用大空间分隔形式。通过对总部大厦办公区最有利布置形式和最不利布置形式的模拟分析，本项目分别有99%和83%的区域采光系数能满足不低于2%的要求，符合绿色建筑评价标准的要求。
（2）地下室自然采光。本项目地下室一层采用24套光导管和一个采光天窗对车库进行人工照明，经模型分析显示，地下一层的车库采用24套光导管照明，地下整体区域（15214m2）内可以达到20%的区域满足室内天然光临界照度不低于25lx的要求，平均天然光临界照度为42.87lx。
4.2.2 自然通风
（1）室外风环境。建筑为正南向，基本面向夏季和过渡季主导风向。首层均有架空通风通道，经模拟分析显示，在夏季、过渡季和冬季的主导风向下，地面1.5m处风速无大规模涡旋区域，主要人员活动区域风速基本在1.0-3.5m/s，风速放大系数均小于2，无5m/s以上风速区域，风速总体分布较为理想。
（2）室内通风。结合幕墙设计，建筑四面设置排烟窗。在满足消防功能前提下，排烟窗可在平时按需求打开，满足室内通风的需求。
4.3 设计融入自然
4.3.1 多重绿化体系
室外广场采用适宜广东本土的绿化物种，包含乔木、灌木、地被的复层绿化，绿地率为35.57%，总绿地面积为20282.67m2，很好的改善室外生态环境。附楼屋面及主楼屋顶均采取种植屋面，灌木、地被等树种相结合，在屋顶形成错落有致的复层绿化，其中附楼屋顶绿化面积为133m2，主楼屋顶绿化面积为238m2，屋顶可绿化面积比为58.21%。
4.3.2 生态大堂、中庭
建筑设计吸取岭南建筑特色，将景观绿化引入室内空间，从而形成室内外景观环境的互动。大堂外界面采用玻璃肋支撑单层高透光钢化玻璃，通透明亮、与室外滨水绿化景观融为一体，为大堂增添温馨、绿色、阳光的商务氛围。
4.4 绿色管理提升策略
机电系统比选设计是绿色建筑设计的重要保障，为建筑后期运营创造条件。本项目设置完善的智能化系统，满足绿色建筑智能系统的要求，同时提供高效的建筑设备运营系统。
4.4.1 建筑通风、空调自动监控系统
在B2层冷冻机房控制室内设立一个机房集中控制器，实现对附楼的冷水机组、冷冻水循环变频泵、冷却水循环泵及相关辅助设备等组成的冷源系统进行现场监控，并根据系统的实际冷负荷需求调整系统的运行水量和冷水机组的运行控制，实现系统的节能运行。同时设立1台电脑操作站，操作人员可方便地监测系统的运行状况，并在中央监控室内通过网络通信对整套附楼中央空调系统机型远程监测和集中管理的功能。主塔楼VRF水冷多联机空调系统可根据租户的增减，实现分层、分户按需运行。
4.4.2 智能照明控制系统
采用智能照明控制系统，对电梯厅、大堂、公共走道、车库、泛光、园林照明等，按照对各功能区域的不同要求，在照明控制上采用时控和性价比较好的回路控制方式；开关控制模块安装于供电配电箱内，在监控中心实现集中管理和控制。中央控制系统计算机安装于地下一层弱电中心。
4.4.3 能耗监测系统
用电设备回路中均设置了计量电表，通过数据采集功能（电力、照明、空调和水系统的计量表计）、屏幕显示功能、信息处理功能、报表记录打印功能和报警功能。同时系统采用开放的通讯协议，实现能耗系统集中监测。
5 结语
综上所述，高层建筑的绿色设计策略是节能减排的重要突破，不仅能够实现节能降耗的目的，而且能够改善生态环境，是我国建设资源节约型、环境友好型社会的行之有效的途径之一，也是构建生态城市的必经之路，拥有着广阔的前景。因此，我们要不断强化高层建筑设计的关键环节，应用绿色设计策略，执行绿色技术等具体措施和手段，从而建立具有绿色、节能特点的高层建筑，以适应市场需求以及生态社会发展的需要。
参考文献：
[1]周古舜.探究高层建筑绿色设计策略[J].建筑?建材?装饰，2015（7）：63-63
[2]刘蕾.超高层建筑的绿色设计策略研究[D].天津大学，2014
[3]魏俊杰，郭志勇.关于高层建筑绿色设计管理的探究[J].建筑工程技术与设计，2015（28）
论文作者:李任达
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/5
标签：建筑论文; 节能论文; 系统论文; 高层建筑论文; 技术论文; 主楼论文; 项目论文; 《基层建设》2016年11期论文;