節能視角審視高層建筑設計范文

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低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，是人類社會繼農業文明、工業文明之后的又一次重大進步。低碳經濟實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP的問題，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變［1］。在“低碳經濟”提出背景下，“碳足跡”、“低碳經濟”、“低碳技術”、“低碳發展”、“低碳生活方式”、“低碳社會”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策應運而生。高層建筑作為城市中耗能最高的建筑個體，在“低碳”及“節能”的設計手法上具有廣闊的發展空間［1］。

1廣州珠江大廈概述

現代高層建筑常常被視為一個城市財富和地位的象征，雖然各國之間最高大廈的競爭一直沒有停止過，但現在又加進了新的內容———挑戰最節能大廈。珠江大廈作為全球首個零能耗的超高層，盡管2010年才是它完整現身廣州的時間，但其可持續發展的獨特的設計思想已經引起了全世界非常多人的關注。71層的珠江大廈代表了未來超高層企業總部建設的趨勢，這是一座標志性的高效建筑物，設計過程與環境實現了高度的和諧，產生的能源與其能耗基本持平。與SOM其他那些深刻影響當代的建筑成就相比，這座大廈更具令人感動之處(圖1)．這是因為在不如人意的中國房地產中，我們面對的現狀是:建造和使用建筑所消耗的能源占社會總能耗的46%．對于中國這個能耗大、資源相對缺乏的國家而言，節能及可持續發展的思想顯得尤為迫切與重要。實現完全零耗能的珠江大廈并不是建筑師或地產商嘩眾取寵的項目，而是真正成為了中國節能戰略的一個重要環節，更多人將欣賞到它在降低建筑能耗、發展綠色建筑方面的里程碑意義。本文將針對珠江大廈的節能設計理念進行解析，希望為今后更多的綠色界節能高層建筑提供參考。

2造型藝術與節能創作的有效結合

從建筑形式直至選址，這座309米高塔樓設計的各個方面都對風能和太陽能進行了充分利用。大廈的獨特的曲線型外觀是在考慮了廣州本地的天氣和復雜且嚴謹的風能系統的基礎上形成的。大廈的朝向與形態完全契合廣州本地四季的主要風向，當建筑物與風向形成最佳角度時，不僅能確保風力渦輪系統獲得最多的風能，也能減輕風力對建筑結構的負面影響(見圖2)．

通過兩層高的天橋相連接，且其下部可通車，緩解了高層四周的交通壓力。裙房有三層并在底層架空形成開放式，不僅對底層人形成開闊的視野，也有利于通風。裙房的屋面與天橋的屋面均做了屋頂綠化(圖4)，保護了屋頂維護結構，也有利于保溫隔熱，進一步減少屋頂的能源的損耗。

3能源利用分析

根據凈消耗能源為零的模型，珠江大廈的設計大大地減少了建筑對城市基礎設施的依賴。大廈的設計將最大程度地利用周圍的能源，大廈的整體形式是基于海綿理論，即吸收和利用周圍的能源，而不是使其流失。大廈將利用太陽的輻射和風能，減少對人工能源的依賴。實際上，這也是風力渦輪機第一次真正被安裝到建筑體上。珠江大廈盡可能使用自然光照、減少空調區域的陽光吸收、回收雨水以及利用太陽能提供熱水等措施都降低了能耗。堆疊的通風口、反射性板材降溫、沉箱熱槽等設備用來降低建筑的溫度。電流則由立面上的太陽能收集器來產生(見圖5)．

3．1珠江大廈中太陽能的利用

利用太陽能是這棟大廈降低能耗的一個重要方面，它也是大眾非常熟悉的一種獲取能量的途徑，都市生活里到處可見。而珠江大廈的建筑表面是一種更為優化的設計，大部分的雙幕墻中設置了內部遮光裝置接收光電池的能源，即收集太陽輻射再轉化為能量。同時，這樣的表面覆蓋也實現了最大限度利用自然光，在室內采光方面有著非常顯著的節能作用。在大廈內部形態多樣的節能設計中，還不得不說優于空氣冷卻效果的水冷卻系統，冷水管被設置在天花板的部位，這對降低層高、增加使用面積也產生直接影響。

3．2珠江大廈中風能的利用

珠江大廈中最吸引眼球的節能技術則是首次被實際使用的風力渦輪機(WindTubines)系統。人們都很清楚，在超高層建筑規劃中，設計師必須非常小心地應對風力對于建筑物的影響。珠江大廈的建筑結構中設以風力渦輪機系統正是極為安全地利用了風力，掌控到如何捕捉風、并為大廈提供高效能源。這種節能創新設計是在建筑體上設置多個風力渦輪機開口，這種的獨特建筑造型可將風引至設備層的一對開口處，確保風將從開口進入大廈的管道系統、被提速近三倍，然后被轉換為能量，分別用于辦公大樓內部的熱能、通風、除濕和溫度調節等方面的能量需求。另外，那些流通過后的空氣還有任務，它們將負責加熱沿途經過的上層地面，當然，路線是被精心設計過的。這些建筑體上的開口使風穿越大廈而過，避免了直接對外墻施壓，減輕了結構負載。這種設計緩解了迎風面承受的壓力，并減小了建筑物背面破壞性的負壓。這對開口還減少了風力對建筑表面的壓力，建筑相對面上可能造成破壞的壓力也因此而減輕，建筑會更加穩固更加舒適。

3．3珠江大廈中的其他技術

珠江大廈的每一個設計特點都是創新想法的體現。其建筑室內由流經天花板內金屬板的冷凍水進行冷卻，代替流經管道的空氣冷卻。由于水比空氣制冷更有效率，采用這種方式將極大降低能源消耗，并允許層高從常規的4．2m降低到3．9m，在同樣高度限制的條件下這樣就增加了150000平方英尺的面積。通過這樣的方式極大節約了設備的數量和尺寸。此外，雨水將被收集起來，用于大廈的取暖、通風和空調系統，而大廈結構則通過豎管通風、輻射樓板降溫和沉井熱換的方式散熱(見圖6)．

4可持續理念的體現

當前節能、對環境友好的可持續設計已然成為建筑設計的潮流。在目前所有設計的建筑中，SOM將推廣可持續性建筑視為己任，把各種節能環保技術融入設計。“社會責任是建筑設計師的第一要義”。建筑師SilasChiow強調，作為專業人士，SOM的建筑師不應僅僅停留于建筑設計以滿足功能化需求的層面，更重要的是懷揣社會責任感，關注當地、所在國甚至整個地球的生態環境，并憑借自己的專業知識和理念回饋社會。目前中國正面臨城市化高速發展，每年有20億m2新建筑建成，建筑過程和使用消耗的能源正與日俱增。可持續發展不應該僅作為一種口號，而更應該是一種實際行動。在珠江大廈中所包含的可持續理念。不僅僅考慮建筑本身是否環保、可持續發展，還關注諸如材料的生產運輸給社會和環境帶來的能耗。比如珠江大廈要考慮選擇一種建材，南京和廣州都有生產廠商。在同等質量，同樣能滿足需求的前提下，SOM會采用來自廣州的產品。因為必須還把建筑材料在運輸過程中產生的資源消耗考慮在內。珠江大廈的節能設計成為改善建筑周邊的環境、提升建筑本身的價值典范，推動建筑的可持續發展。面對各界對于在珠江大廈中所使用的可持續建筑成本的關注，在SilasChiow看來，任何新技術、新產品在推廣之初鑒于前期研發投入、生產規模的原因，價格都會比較高，但可持續技術是今后建筑的發展方向。隨著建筑可持續技術、設備產品的推廣、普及，尤其在中國政府的推動下，可持續技術將日趨平民化。正如在珠江大廈中首次使用的風力渦輪機(WindTubines)系統及其它高技一樣，雖然現階段看其成本相當的昂貴，但是由于這些技術與設計的可持續性會使建筑在未來的建筑領域占有得天獨厚的優勢，那就是節約能源，其零能耗的設計與實施將成為為當今及未來高層建筑中的典范［2，4］。

5結語

中國是世界上最大的建筑市場之一，也是世界上碳排放量最多的國家之一。中國社會科學院2009年6月在北京的《城市藍皮書》指出:中國城市發展報告(NO．2)》指出，在全球氣候變化的大背景下，發展低碳經濟正在成為各級部門決策者的共識。節能減排，促進低碳經濟發展，既是救治全球氣候變暖的關鍵性方案，也是踐行科學發展觀的重要手段。由此可以推斷建筑節能應該是未來高層建筑發展的主要方向，珠江大廈的設計為我們提供了一個優秀的示范，值得大家學習和借鑒，另包括建筑風能、太陽能在內的眾多可持續建筑技術和設備不斷引入，低碳建筑的建造具有漫長的發展道路，建筑師以低碳、節能為核心設計觀才能夠設計出優秀的高層建筑作品，推動中國的建筑走向可持續發展之路。