论文部分内容阅读
【摘要】现阶段，随着我国城市可利用土地资源的日渐紧缺，在城市化加速推进的过程中，难免会出现人口过度集聚、城市管理压力较大等现实问题，客观上催生了一大批超高层综合体。也正是如此，出于城市高层综合体具体耗材巨大、能耗较高等限制，在广受社会各界一致关注的同时，如何在高层设计实践中贯穿绿色可持续设计思想，进而实现用户居住体验和能源节约的双重提升，成为宜居性、环境友好型城市建设的必然要求。基于此，本文在结合前人研究的基础上，通过对城市高层综合体绿色建筑设计进行研究分析，并从建筑专业实践的角度进行归纳总结，以期望为相关领域的实际研究提供有效参考及实践意义。
【关键词】城市综合体；超高层建筑；绿色建筑技术；绿色设计
长期以来，在大城市土地资源过度紧张、环境污染较为严重的形势下，城市高层综合体的出现虽然在美化城市形象、城市功能复合、新商业模式构建等方面存在一定的优势。然而，若是从国家节能减排的战略部署角度来看，建设高层综合体的前期过程中会加剧能源、资源的消耗程度。除此之外，现阶段的所谓“高层综合体绿色建筑”是运用了部分保护性材料，在美观性及经济性等层面存在一定的不足。为此，在当前高层综合体的设计过程中应用“绿色建筑”原则，对于我国城市乃至生态文明建设都能起到重要意义。
1、城市高层综合体的基本概述
同常规类别的城市高层建筑物相比而言，高层综合体通常来说都指的是相对高度达百米以上，具有使用寿命较高、对周边自然生态环境影响较小、室内功能较为全面等显著特点。事实上，随着社会经济的发展，目前我国的一二线城市已经实现了城市高层综合体的全覆盖，并且涵盖了酒店、公寓、写字楼、办公应用等实际功能。
但是，学界及建筑界关于高层综合体一直存在不同程度的争论。一方面，有专家认为过度集中资源的高层综合体必然会加剧人和外界的隔绝，在实际建造过程中也可能会加剧资源的消耗。另一方面，则是从现阶段的城市规划角度来看，在合理的土地单位面积资源承载前提下，城市高层综合体的出现，完全可以减轻交通需求、资源利用，甚至还能实现风能、太阳能等新能源的有效运用。客观上来看，完全具有绿色建筑功能的潜质及设计基础。但是，针对现有的技术及实施以外，为更好地顺应高层综合体的未来发展趋势，还会需要在设计领域进行实践探索。
2、城市高层综合体的技术体系及设计重点
2.1高层综合体的主要技术
（1）节能措施
从高层综合体的绿色节能角度来看，无外乎主要还是分为电梯、照明及空调三个部分。首先，受高层综合体的楼层密度及相对高度的属性限制，除了要增加电梯井的数量以外，更是要保障这种大功率设备的全天候运作。为此，在绿色建筑的设计过程中，需要运用势能电梯的能量转化思路，尽可能地降低电梯运作过程中的消耗，以达到绿色环保的总体要求。其次，根据相关数据表明，城市高层建筑的照明能源消耗大约占据总体的4成。同样，若是通过照明灯具的节能置换，比如大规模运用LED灯、感应灯等设备，或者运用巧妙地设计思路来扩大日照光的利用，同样可以有效地降低照明能耗。除了照明及电梯以外，以往种类繁多的空调设备作为高层综合体能耗的“大户”，更是平均达到总能耗的近半左右。究其原因，主要还是在于空调种类过于繁多、中央空调利用率不足以及能耗标準控制不严等问题。为此，完全可以在设计方案中应用新能源空调及空调集中管理等等。
（2）节水措施
一般来说，高层综合体的人口承载能力相对较高，甚至还有个别超高层综合体甚至能够形成内部生态循环。正因如此，水资源便成为高层综合体的刚性需求之一。从节水角度来看，具体可以从以下几个方面入手：一是整体运用高效、性价比高的节水器具，并采用多种的水循环建设设计思路，实现降水及中水的利用；二是扩大高层综合体内部的植被覆盖面积。比如说，位于北部水资源较为紧张的高层综合体要尽可能地避免种植热带植物，而是尽可能地使用本地绿植，从而在维持绿化标准的同时，以达到减少绿化灌溉的用水消耗。
（3）节材措施
一是在高层综合体设计过程中运用设计装修一体化的思路，如此，在具体的实践操作过程中，便能有效地减少施工材料的浪费及装修的返工率；二是灵活运用板材隔断。绝大多数的高层综合体设计中，由于商业区与办公区难免会经常出现变动，这与居住区的固定属性存在显著差异。为此，出于节约成本、降低能耗的要求，便需要建筑设计者灵活地运用隔断板材的方式，从而实现建筑材料的重复利用及成本的降低。另外，在材料方面上，也同样需要根据要求运用3R建筑材料，诸如环保玻璃、轻型铝合金等。以建筑外墙玻璃为例，为避免光能浪费及城市光污染的出现，还可以在玻璃中缝加入吸光设备，以实现日照光的能源转化。另外，在部分非承重建筑部分，也可以运用循环可降解材料代替高污染、非可降解建材，从而进一步地发挥高层综合体的环境效益。
3、城市高层综合体绿色设计的难点所在
3.1有效利用风能能源
前文所述，城市高层综合体的相对高度大都为百米以上，而风能作为人类历史上开发最早、应用最广泛的可再生能源之一，截至目前已经初步具备了成熟的技术体系。为此，建筑师在进行高层综合体的设计过程中，还需要充分参照工程师们的专业意见，为安装大型风力发电机及相关设备预留出空间。如此一来，高层综合体在满足自身用电需求的同时，还能有效地缓解城市能源需求的压力。
3.2高空冷能循环利用
从物理学的角度来分析高层综合体，不难发现，即便是在较为炎热的夏季南方，高层综合体的上层及顶部之间的室内与室外存在一定的温差。当前，通过笔者对相关领域文献资料的梳理，发现国外已经有室外冷能利用的技术成功案例。为此，建筑师在设计过程中，便可以利用相关设备的技术优势，从而对高层综合体的顶部加以改造，使得室内的空气湿度与温度达到人体舒适要求标准。直观地来看，这种方式完全可以帮助高层综合体有效节约能源。但出于此类技术在国内城市高层综合体的案例相对较少的缘故，以至于在具有的设计过程中，仍然存在一定的争议。 3.3建筑调试
一般来说，城市高层建筑物的空调、照明、供水、电力等系统往往较为复杂。因此，调试团队需要在建筑设计过程中介入，从而估算出建筑设计开发可能会出现的问题。另外，高层综合体全封闭的特性，也导致其内部的热量容易出现集聚现象，继而表现出内部环境温度上升、不同区域温差较大等实际问题。所以，这需要科学地运用能耗分析模型，通过反复且多次地实验和对比，进而估算出最终的节能效果。
4、相关案例分析
本文以某城市的T中心项目为研究案例对象，T中心项目建成于2013年，100层，总高度为462m，建筑面积为422619m2。其中，该项目充分利用了绿色建筑的设计思路，初步地符合城市高层绿色综合体的相关要求。
4.1室内外环境
绿化植物：植物均采用乡上或适合当地生长的植物，采用乔灌草结合的复层绿化。
屋顶绿化：武汉中心为超高层建筑，塔楼屋顶不宜设置绿化，项目在塔楼与裙楼连廊上部以及裙房屋面上设置了屋顶花园，常绿的植物。
透水地面：透水地面面积占室外面积的比例>40%。
建筑方位：若按照常规正南正北的布局方式，建筑只有1/4的南面朝向及1/4的良好景观面，因此将建筑顺应基地现状进行旋转45°，以获取更多的有利朝向与景观。
4.2节能及能源利用
冷热源：酒店客房区、酒店部分餐饮区等合用一个冷源系统，另外利用裙房区域的桩基设置地源热泵系统，产生的热量与蓄能系统联合运行。
高效节能灯具：通过合理确定照明指标，选择高效节能型光源、灯具及附件来减少在照明上的电能消耗；设计高效的照明控制系统，避免照明能源的浪费。
空调末端系统形式：办公部分区域采用全空气变风量空调系統，内区设置单风道变风量末端，外区设四管制风机盘管；酒店客房、公寓、商铺等小空间用房采用四管制风机盘管+新风系统；商业、宴会厅、大堂等大空间用房采用全空气定风量空调系统。
4.3节水及节材
节水器具：节水器具是项目实现节水目标的首要考虑因素。
中水系统：收集宾馆、酒店式公寓每天产生的大量可二次利用的中水，设置中水处理系统，用于办公区域室内冲厕。
灵活隔断：办公区域可变换功能的室内空间，30%以上功能区域采用灵活隔断；
高性能钢、高性能混凝土：钢筋混凝土主体结构使用HRB400级（或以上）钢筋作为主筋占总量的70%以上。
楼宇自动化系统：设置楼宇自动化系统对空调系统、给排水系统、照明系统、电梯和冷热源系统的各种设备进行科学合理管理，达到节约人力、节约能源和减少维护费用的目的。
智能照明控制系统：在“T中心”的高档办公室及酒店高级套房、宴会厅等场所可以设置智能照明控制系统。
参考文献：
[1]扈龑喆，李乐.低碳理念的城市综合体功能复合策略研究[J].住宅科技，2016，36（12）：31-35.
[2]王丽，王萌.高层综合体绿色设计策略分析[J].住宅与房地产，2017（15）：38.
[3]廖森林.超高层五星级酒店和办公综合体绿色建筑研究[J].山西建筑，2012，38（29）：36-37.
【关键词】城市综合体；超高层建筑；绿色建筑技术；绿色设计
长期以来，在大城市土地资源过度紧张、环境污染较为严重的形势下，城市高层综合体的出现虽然在美化城市形象、城市功能复合、新商业模式构建等方面存在一定的优势。然而，若是从国家节能减排的战略部署角度来看，建设高层综合体的前期过程中会加剧能源、资源的消耗程度。除此之外，现阶段的所谓“高层综合体绿色建筑”是运用了部分保护性材料，在美观性及经济性等层面存在一定的不足。为此，在当前高层综合体的设计过程中应用“绿色建筑”原则，对于我国城市乃至生态文明建设都能起到重要意义。
1、城市高层综合体的基本概述
同常规类别的城市高层建筑物相比而言，高层综合体通常来说都指的是相对高度达百米以上，具有使用寿命较高、对周边自然生态环境影响较小、室内功能较为全面等显著特点。事实上，随着社会经济的发展，目前我国的一二线城市已经实现了城市高层综合体的全覆盖，并且涵盖了酒店、公寓、写字楼、办公应用等实际功能。
但是，学界及建筑界关于高层综合体一直存在不同程度的争论。一方面，有专家认为过度集中资源的高层综合体必然会加剧人和外界的隔绝，在实际建造过程中也可能会加剧资源的消耗。另一方面，则是从现阶段的城市规划角度来看，在合理的土地单位面积资源承载前提下，城市高层综合体的出现，完全可以减轻交通需求、资源利用，甚至还能实现风能、太阳能等新能源的有效运用。客观上来看，完全具有绿色建筑功能的潜质及设计基础。但是，针对现有的技术及实施以外，为更好地顺应高层综合体的未来发展趋势，还会需要在设计领域进行实践探索。
2、城市高层综合体的技术体系及设计重点
2.1高层综合体的主要技术
（1）节能措施
从高层综合体的绿色节能角度来看，无外乎主要还是分为电梯、照明及空调三个部分。首先，受高层综合体的楼层密度及相对高度的属性限制，除了要增加电梯井的数量以外，更是要保障这种大功率设备的全天候运作。为此，在绿色建筑的设计过程中，需要运用势能电梯的能量转化思路，尽可能地降低电梯运作过程中的消耗，以达到绿色环保的总体要求。其次，根据相关数据表明，城市高层建筑的照明能源消耗大约占据总体的4成。同样，若是通过照明灯具的节能置换，比如大规模运用LED灯、感应灯等设备，或者运用巧妙地设计思路来扩大日照光的利用，同样可以有效地降低照明能耗。除了照明及电梯以外，以往种类繁多的空调设备作为高层综合体能耗的“大户”，更是平均达到总能耗的近半左右。究其原因，主要还是在于空调种类过于繁多、中央空调利用率不足以及能耗标準控制不严等问题。为此，完全可以在设计方案中应用新能源空调及空调集中管理等等。
（2）节水措施
一般来说，高层综合体的人口承载能力相对较高，甚至还有个别超高层综合体甚至能够形成内部生态循环。正因如此，水资源便成为高层综合体的刚性需求之一。从节水角度来看，具体可以从以下几个方面入手：一是整体运用高效、性价比高的节水器具，并采用多种的水循环建设设计思路，实现降水及中水的利用；二是扩大高层综合体内部的植被覆盖面积。比如说，位于北部水资源较为紧张的高层综合体要尽可能地避免种植热带植物，而是尽可能地使用本地绿植，从而在维持绿化标准的同时，以达到减少绿化灌溉的用水消耗。
（3）节材措施
一是在高层综合体设计过程中运用设计装修一体化的思路，如此，在具体的实践操作过程中，便能有效地减少施工材料的浪费及装修的返工率；二是灵活运用板材隔断。绝大多数的高层综合体设计中，由于商业区与办公区难免会经常出现变动，这与居住区的固定属性存在显著差异。为此，出于节约成本、降低能耗的要求，便需要建筑设计者灵活地运用隔断板材的方式，从而实现建筑材料的重复利用及成本的降低。另外，在材料方面上，也同样需要根据要求运用3R建筑材料，诸如环保玻璃、轻型铝合金等。以建筑外墙玻璃为例，为避免光能浪费及城市光污染的出现，还可以在玻璃中缝加入吸光设备，以实现日照光的能源转化。另外，在部分非承重建筑部分，也可以运用循环可降解材料代替高污染、非可降解建材，从而进一步地发挥高层综合体的环境效益。
3、城市高层综合体绿色设计的难点所在
3.1有效利用风能能源
前文所述，城市高层综合体的相对高度大都为百米以上，而风能作为人类历史上开发最早、应用最广泛的可再生能源之一，截至目前已经初步具备了成熟的技术体系。为此，建筑师在进行高层综合体的设计过程中，还需要充分参照工程师们的专业意见，为安装大型风力发电机及相关设备预留出空间。如此一来，高层综合体在满足自身用电需求的同时，还能有效地缓解城市能源需求的压力。
3.2高空冷能循环利用
从物理学的角度来分析高层综合体，不难发现，即便是在较为炎热的夏季南方，高层综合体的上层及顶部之间的室内与室外存在一定的温差。当前，通过笔者对相关领域文献资料的梳理，发现国外已经有室外冷能利用的技术成功案例。为此，建筑师在设计过程中，便可以利用相关设备的技术优势，从而对高层综合体的顶部加以改造，使得室内的空气湿度与温度达到人体舒适要求标准。直观地来看，这种方式完全可以帮助高层综合体有效节约能源。但出于此类技术在国内城市高层综合体的案例相对较少的缘故，以至于在具有的设计过程中，仍然存在一定的争议。 3.3建筑调试
一般来说，城市高层建筑物的空调、照明、供水、电力等系统往往较为复杂。因此，调试团队需要在建筑设计过程中介入，从而估算出建筑设计开发可能会出现的问题。另外，高层综合体全封闭的特性，也导致其内部的热量容易出现集聚现象，继而表现出内部环境温度上升、不同区域温差较大等实际问题。所以，这需要科学地运用能耗分析模型，通过反复且多次地实验和对比，进而估算出最终的节能效果。
4、相关案例分析
本文以某城市的T中心项目为研究案例对象，T中心项目建成于2013年，100层，总高度为462m，建筑面积为422619m2。其中，该项目充分利用了绿色建筑的设计思路，初步地符合城市高层绿色综合体的相关要求。
4.1室内外环境
绿化植物：植物均采用乡上或适合当地生长的植物，采用乔灌草结合的复层绿化。
屋顶绿化：武汉中心为超高层建筑，塔楼屋顶不宜设置绿化，项目在塔楼与裙楼连廊上部以及裙房屋面上设置了屋顶花园，常绿的植物。
透水地面：透水地面面积占室外面积的比例>40%。
建筑方位：若按照常规正南正北的布局方式，建筑只有1/4的南面朝向及1/4的良好景观面，因此将建筑顺应基地现状进行旋转45°，以获取更多的有利朝向与景观。
4.2节能及能源利用
冷热源：酒店客房区、酒店部分餐饮区等合用一个冷源系统，另外利用裙房区域的桩基设置地源热泵系统，产生的热量与蓄能系统联合运行。
高效节能灯具：通过合理确定照明指标，选择高效节能型光源、灯具及附件来减少在照明上的电能消耗；设计高效的照明控制系统，避免照明能源的浪费。
空调末端系统形式：办公部分区域采用全空气变风量空调系統，内区设置单风道变风量末端，外区设四管制风机盘管；酒店客房、公寓、商铺等小空间用房采用四管制风机盘管+新风系统；商业、宴会厅、大堂等大空间用房采用全空气定风量空调系统。
4.3节水及节材
节水器具：节水器具是项目实现节水目标的首要考虑因素。
中水系统：收集宾馆、酒店式公寓每天产生的大量可二次利用的中水，设置中水处理系统，用于办公区域室内冲厕。
灵活隔断：办公区域可变换功能的室内空间，30%以上功能区域采用灵活隔断；
高性能钢、高性能混凝土：钢筋混凝土主体结构使用HRB400级（或以上）钢筋作为主筋占总量的70%以上。
楼宇自动化系统：设置楼宇自动化系统对空调系统、给排水系统、照明系统、电梯和冷热源系统的各种设备进行科学合理管理，达到节约人力、节约能源和减少维护费用的目的。
智能照明控制系统：在“T中心”的高档办公室及酒店高级套房、宴会厅等场所可以设置智能照明控制系统。
参考文献：
[1]扈龑喆，李乐.低碳理念的城市综合体功能复合策略研究[J].住宅科技，2016，36（12）：31-35.
[2]王丽，王萌.高层综合体绿色设计策略分析[J].住宅与房地产，2017（15）：38.
[3]廖森林.超高层五星级酒店和办公综合体绿色建筑研究[J].山西建筑，2012，38（29）：36-37.