超高层建筑绿色技术

超高层建筑绿色可持续技术简介2011年9月25号北京启迪德润能源科技咨询中心绿色超高层可持续技术简介绿色超高层建筑中国第一高楼上海中心建筑结构设计的可持续考虑;能源系统(空调\照明\电梯…);商场办公类高层对应的绿色可持续技术;公寓酒店类高层对应的绿色可持续技术;北京地区适宜的绿色可持续技术绿色超高层建筑绿色超高层建筑定义：在建筑全寿命周期内，比常规超高层建筑能耗显著降低、室内环境质量显著提高、对周围环境影响显著下降、高效稳定运行的低碳和可持续发展的超高层建筑。绿色超高层建筑无论从设计、施工、还是运营角度都比普通超高层建筑效果改善。因此可以发展绿色超高层建筑真正能够达到绿色、生态、可持续发展。绿色超高层建筑设计需化解常规高层的劣势;超高层与普通高层的区别—优势与普通高层建筑(100m以下)相比，超高层建筑的优势：1）集约化利用土地资源：超高层建筑通过向更高空发展，在有限的地面上为人类争取到更多的生存空间；2）显著提高工作和生活效率：超高层建筑将工作和生活设施适当集中，一般性工作和生活问题在建筑内部即可解决。极大地方便了人们工作和生活；3）实现资源高度共享，提高投资效益：超高层建筑配套设施规模效应明显，资源利用率高,而实现经营获利；4）带动相关学科发展，促进科技进步。(消防技术…)5)稀缺资源:高层景观和视野地位象征带来高额回报;超高层建筑与普通高层的区别--劣势1）高能耗：超高层建筑的运行能耗巨大，比同等面积的多层建筑消耗更多的资源、人力和财力。超高层办公建筑为保持正常的运作，在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要多消耗大量的能源。以金茂大厦为例，2002年到2007年间，单位面积年耗电量水平在200kWh/m2左右，与统计中的高档办公楼能耗水平相当，是宾馆类建筑平均水平的1～2倍，是一般公共建筑的3～10倍。这说明，随着建筑体型的扩大，建筑高度的增加，实现同水平的室内环境品质，超高层建筑需要消耗更多的能源；2）室内环境质量差：为保证安全性，超高层建造窗户多数采用密闭型，自然通风几乎不可能，只能通过机械通风换气方式，室内空气品质往往降低。室内进深较大，往往导致自然采光较差；3）对城市环境的影响：超高层建筑一般大量采用全玻璃幕墙，其容易在局部区域造成强光反射，形成光污染、使人心情紧张，影响城市交通的安全。超高层建筑聚集人数较多，且多为中高档办公、宾馆类建筑，对室内环境质量要求相对较高，且集中排放负荷大，带来空调、水、电等多方面资源的大量消耗，造成城市局部气温明显高于其他区域，形成“热岛效应”，导致降雨明显增强。4）超高层建筑的维护成本比较高：楼体外立面保洁为例,非主体构件的维护更新;超高层建筑绿色标杆第一高楼[上海中心]绿色超高层建筑国内案例—上海中心“上海中心”的四大环保技术亮点。亮点一，“上海中心”大厦内将形成微气候环境，室内环境达标率１００％；亮点二，能源联供梯级地利用以及利用可再生能源，整幢楼综合节能率大于６０％；亮点三，通过减量、减排设计的优化和控制，把雨污水资源也收集起来，实现非传统水源利用率不低于４０％；亮点四，造楼过程中所用的建筑材料绿色优先，其中可再循环材料的利用率超过１０％。绿色超高层建筑国内案例—上海中心国内尚无真正意义上的绿色超高层建筑;建设中的第一高楼绿色标杆[上海中心]用了一些绿色可持续技术;(1)联供能源站(2)高空风力发电。。。绿色超高层建筑国内案例—上海中心(3)九个空中中庭形成独立的生物气候区，改善大厦内的空气质量;绿色超高层建筑国内案例—上海中心(4)室内环境达标率100%；综合节能率大于60%；有效利用建筑雨污水资源，实现非传统水源利用率不低于40%；可再循环材料利用率超过10%；实现绿色施工；实现建筑节能减排目标。据悉，目前已落实了建筑群风环境CFD模拟评价技术、地下空间综合利用技术、综合节能模拟优化技术等14项技术。[上海中心]的绿色可持续技术1。建筑和城市环境方面：（1）螺旋上升建筑外型设计；（2）超高层微气候环境设计；（3）光污染防治设计；（4）复层绿化生态设计：包括空地最大化,降低屋面热效应,本地物种,室外透水地面面积比大于40%。（5）便捷城市立体交通系统：不超过500米步行距离接入公共交通；（6）低污染低排放施工工艺：包括施工噪声监测，运输松散物料要加以覆盖，砂石堆放于室内，临时道路及门口全部采用低标号混凝土地坪，施工区域与外界的封闭及运输车离场清洗，等等（7）地下空间功能合理开发[上海中心]的绿色可持续技术2。节能方面（1）独特玻璃幕墙构造设计和适宜遮阳节能技术：每年节约成本7万到14万元（2）围护结构节能优化设计（3）自然通风有效利用（4）冰蓄冷技术（5）燃气热电冷联供技术（6）浅层地热利用（7）多系统分功能空调系统优化设计（8）自然冷源利用技术（9）高空风力发电系统（10）二氧化碳监控系统（11）节能电梯智能控制（12）绿色智能照明系统：每年节约能源成本约70万元（13）废热回收制热水技术：每年节约能源成本约35万元（14）能源分项计量与智能管理系统[上海中心]的绿色可持续技术3。节水方面（1）雨水收集系统；（2）高品质中水回用系统；（3）供水水质监测技术；（4）用水系统防漏损技术；（5）绿化灌溉节水技术；（6）高效节水器具应用；（7）用水系统分用途计量；[上海中心]的绿色可持续技术4。节材方面：（1）建筑结构优化设计（2）高性能建筑材料应用；（3）本地化材料应用；（4）3R绿色建材应用；（5）土建装修一体化；（6）建筑空间灵活隔断；（7）废弃材料有效回用绿色超高层可持续技术简介中国第一高楼上海中心建筑结构设计的可持续考虑;能源系统(空调\照明\电梯…);商场办公类高层对应的绿色可持续技术;公寓酒店类高层对应的绿色可持续技术;北京地区适宜的绿色可持续技术建筑结构设计时的可持续考虑—节材[上海中心]总建筑面积为57.6万平方米，其中地上121层，40万平方米；地下5层，17万平方米。在设计中，大楼被描绘成一个“垂直的城市”，具有综合的功能，自下而上划分成八段，每一段都相对独立，包括能源使用、商业和电梯的配置，都是按照这个概念进行构思和设计的。大厦从底层盘旋上升至塔尖,旋转角度接近120度。这种旋转、不对称外立面设计，可使风载降低24%，降低风载荷所节省的建筑结构材料相当于4亿元。中央核心筒结构和分散外核空间布局建筑主体结构形式对自然采光、自然通风的影响：中央核心筒结构：主要使用空间（卫生间、电梯井、消防疏散通道）在中央；分散式外核空间：主要使用空间（卫生间、电梯井、消防疏散通道）分散布局；主要使用空间（卫生间、电梯井、消防疏散通道）分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风，既节约能源，又省去消防所需的加压送风设备，更符合低能耗，可循环的现代设计原则。马来西亚建筑师杨经文设计的高层建筑，不但楼梯、卫生间等全部对外，而且电梯筒壁还被刻意用来遮挡日晒，可谓“分散外核空间构成模式的生态设计方式”。最新设计的“新加坡展览大厦”（ExhibitionTower1999）就都反映出这一设计特征。建筑空间布局时的可持续考虑—节能中央核心筒式布局的筒体周围的内区房间常年需要人工采光和机械通风，总会多少给人带来不适感，最先对核心筒提出革命性建议的是设备专业，他们认为随着建筑设备的日趋增多和越来越复杂，如果把设备用房和管道井从核心筒中分离出来，可能会更有利于管理和维修。而80年代以后，智能化建筑的普及和电信设施的不断增加，导致了在高层建筑中大量应用计算机和电信通讯设备，甚至许多建筑在竣工之后，仍然频繁地改造布线系统和增添新设备。智能化办公楼中的光缆与电脑网络管道井、配线箱以及中继装置等，每层都必须设置三处以上才算合理。这样，建筑上为了满足机电设备经常变动的需要，便开始将“核”分散化，分置多处设备用房和管道井，以便于局部更改。对于结构专业来说，加强建筑周边的刚度也会有效地抵抗地震对高层建筑的破坏，所以如果将垂直交通和设备用房等分散地布置在周边，则无疑也会对结构抗震有利。同时，这种分散的多个外核的空间构成模式，也正好适用于新兴的巨型框架结构（SuperFrame），使这种结构体系中的巨型支撑柱具有了使用功能。主要使用空间分散和分离还可以使楼梯间、卫生间等直接对外自然采光通风，既节约能源，又省去消防所需的加压送风设备，更符合低能耗，可循环的现代设计原则。因此，近几年强调生态、节能的高层建筑多采用这种布局方式。马来西亚建筑师杨经文设计的高层建筑，不但楼梯、卫生间等全部对外，而且电梯筒壁还被刻意用来遮挡日晒，可谓“分散外核空间构成模式的生态设计方式”。围护结构设计---呼吸式幕墙呼吸式幕墙，又称双层幕墙、双层通风幕墙、热通道幕墙:呼吸式幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它的最大特点是由内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，由于此换气层中空气的流通或循环的作用，使内层幕墙的温度接近室内温度，减小温差因而它比传统的幕墙采暖时节约能源42%-52%；制冷时节约能源38%-60%.另外由于双层幕墙的使用，整个幕墙的隔音效果得到了很大的提高。围护结构设计---呼吸式幕墙1.封闭式内循环体系呼吸式幕墙封闭式内循环体系呼吸式幕墙，一般在冬季较为寒冷的地区使用，其外层原则上是完全封闭的，一般由断热型材与中空玻璃组成外层玻璃幕墙，其内层一般为单层玻璃组成的玻璃幕墙或可开启窗，以便对外层幕墙进行清洗。两层幕墙之间的通风换气层一般为100-200毫米。通风换气层与吊顶部位设置的暖通系统抽风管相连，形成自下而上的强制性空气循环，室内空气通过内层玻璃下部的通风口进入换气层，使内侧幕墙玻璃温度达到或接近室内温度，从而形成优越的温度条件，达到节能效果。在通道内设置可调控的百页窗或垂帘，可有效地调节日照遮阳，为室内创造更加舒适的环境。根据英国劳氏船社总部大厦及美国西方化学中心大厦的使用来看，其节能效果较传统单层幕墙相比达50%以上。内循环呼吸式幕墙内循环呼吸式幕墙围护结构设计---呼吸式幕墙内循环双层幕墙系统原理●夏季关闭通往屋内的风管，将双层封闭热通道内大部分热空气排出室外。●冬季将温室效应蓄热的空气通过管道回路系统加热并传到室内，达到节能效果。●系统构成——整体为单元式结构，外层采用封闭中空玻璃，内层为单层玻璃翻窗，中间空气层位置设置遮阳百叶;出风口与建筑空调系统相连。性能●保温性能——具有极佳的保温隔热性能，平均传热系数K值可达到0.96W/m2K。●隔声性能——具有极佳的隔声性能，计权隔声量RW45dB。●机械通风——幕墙系统与暖通空调系统配合，提供新风并实现能量回收，具体的流量根据不同的使用场所确定，最大可达到100m3/h。●舒适度——室内光线充足，温度适宜。建筑设计---呼吸式幕墙2.敞开式外循环体系呼吸式幕墙敞开式外循环体系呼吸式幕墙与“封闭式呼吸式幕墙”相反，其外层是单层玻璃与非断热型材组成的玻璃幕墙，内层是由中空玻璃与断热型材组成的幕墙。内外两层幕墙形成的通风换气层的两端装有进风和排风装置，通道内也可设置百页等遮阳装置。冬季时，关闭通风层两端的进排风口，换气层中的空气在阳光的照射下温度升高，形成一个温室，有效地提高了内层玻璃的温度，减少建筑物的采暖费用。夏季时，打开换气层的进排风口，在阳光的照射下换气层空气温度升高自然上浮，形成自下而上的空气流，由于烟囱效应带走通道内的热量，降低内层玻璃表面的温度，减少制冷费用。另外，通过对进排风口的控制以及对内层幕墙结构的设计，达到由通风层向室内输送新鲜空气的目的，从而优化建筑通风质量。可见“敞开式外循环体系呼吸式幕墙”不仅具有“封闭内循环式体系”呼吸式幕墙在遮阳、隔音等方面的优点，在舒适节能方面更为突出，提供了高层超高层建筑自然通风的可能，从而最大限度地满足了使用者生理与心理上的要求。实例：德国法兰克福的德国商业银行总行大厦德国北莱因——威斯特法伦州鲁尔河畔埃森市的