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超高層建筑節能設計亟待重視

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    超高層建筑在城市節地、提升城市形象、拉動(dòng)社會(huì )投資、擴大旅游和商貿活動(dòng)等方面有其獨特作用，也遠非普通建筑可以比擬，因此近年來(lái)我國經(jīng)濟實(shí)力雄厚的地區竣工、在建和擬建的超高層建筑如雨后春筍，鋼結構技術(shù)的發(fā)展更是助長(cháng)了建筑超高層化態(tài)勢，高度超過(guò)100米的建筑從1990年代中期的不足200棟一躍發(fā)展到目前的近900棟。據中國建筑科學(xué)研究院的不完全統計，在1996年底，全國超高層建筑物中高度在200米以上的只有8棟，而到1998年底，全國200米以上的建筑增加到了20棟，最高達420米，其中高度超過(guò)300米以上的有深圳地王大廈(325米，世界高樓第十一位)、廣州中信廣場(chǎng)(322米，世界高樓第十二位)和上海金茂大廈(420.5米，世界高樓第三位)。從目前在建的如廣州珠江新城西塔工程（塔身高度432米）、上海環(huán)球金融中心工程（建筑主體高度達492米）、廣州新電視塔工程（塔身高度454米，總高度610米）等一批工程項目來(lái)看，超高層建筑的高度增長(cháng)還會(huì )伴隨著(zhù)結構工程技術(shù)的不斷進(jìn)步而不會(huì )休止。
    　　但目前國內針對超高層建筑工程所探討的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題多是結構的安全，而對于所面臨的建筑節能問(wèn)題研究和技術(shù)投入不夠。在2005年《公共建筑節能設計標準》頒布之前，包括超高層建筑在內的公共建筑，基本沒(méi)有開(kāi)展工程建筑節能的設計和審查，標準頒布之后，盡管一些地區對照建筑節能標準約束了工程設計，但還存在諸如建筑節能模擬優(yōu)化設計技術(shù)障礙、現行建筑節能設計標準約束不及、工程設計依據的節能目標短視等一些關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決。
    　　首先，超高層建筑的建筑節能優(yōu)化設計技術(shù)看，建筑的高度變化導致相關(guān)參數的變異，進(jìn)而影響建筑能耗的變化是一個(gè)不爭的事實(shí)，高度超過(guò)100米以上除太陽(yáng)輻射可以認為基本不變以外，其它的氣象參數都會(huì )發(fā)生很大的變化。通常根據氣象觀(guān)測資料構建的典型氣象年數據中，地面風(fēng)速是取自地面高度10米處，如地面風(fēng)速為2米／秒時(shí)，則在100米的高空風(fēng)速會(huì )依據指數規律提高到3米／秒，若高達400～500米時(shí)風(fēng)速可達到5米／秒以上，溫度隨高度的變化也會(huì )有明顯的降低，通常會(huì )有每百米高度的溫度下降0.6～1.0℃，僅這個(gè)變化足可以相當于把建筑物移動(dòng)了一個(gè)2級氣候區。而依據國內建筑節能的設計能力來(lái)看，大多數設計單位所掌握的用以?xún)?yōu)化建筑圍護結構的建筑能耗模擬軟件，都不能反映氣象參數沿高度的變化規律，也不能夠反映建筑圍護結構沿高度變化的表面熱交換能力的差別，這就勢必無(wú)法準確地計算建筑物的能量消耗，更無(wú)從談及科學(xué)合理地設計建筑物制冷、空調、配電等一系列設備系統。
    　　其次，建筑節能設計標準所能約束的節能技術(shù)還不能夠完全適用于超高層建筑，在現行建筑節能設計標準中涉及到遮陽(yáng)、通風(fēng)等技術(shù)的規定，對超高層建筑無(wú)法適用，標準規定的建筑能耗的權衡判斷方法也是基于建筑物全樓整體建模的一種評價(jià)方法，而受目前能耗模擬工具的計算能力所限，超高層建筑中的計算對象（如房間數量）規模遠遠超出了軟件的計算能力。從根本上說(shuō)，超高層建筑的節能設計問(wèn)題，實(shí)質(zhì)是一個(gè)在技術(shù)上超出了現行國家標準《公共建筑節能設計標準》所能控制的新技術(shù)問(wèn)題，如果草率地執行現行標準，則工程設計的技術(shù)依據顯然不足。
    　　再次，超高層建筑的節能設計僅僅局限于當前建筑節能50％的目標，不符合國家長(cháng)遠發(fā)展要求。應根據當地的技術(shù)經(jīng)濟能力，結合國家建筑節能中長(cháng)期發(fā)展規劃確定出工程的實(shí)際節能能目標（即節能率），只有以此為前提做出的節能設計才能體現行業(yè)進(jìn)步，否則，如此重大工程，在投入使用后的不遠將來(lái)，必然會(huì )面臨國家節能規劃目標的提高而鋃鐺淪為不節能建筑。
    　　目前我國超高層建筑的節能問(wèn)題，已引起了國內外建筑節能界的密切關(guān)注，就上述問(wèn)題而言，僅憑國內建筑設計單位的設計能力也不可能完全解決好，國內的研究力量和設計力量聯(lián)合攻堅的局面尚未形成，還缺乏政府的政策引導，于是就有大量的外國咨詢(xún)公司介入國內的重大項目的節能咨詢(xún)，由于對中國建筑節能標準把握不夠，且不了解地區性的氣候資源、技術(shù)能力、經(jīng)濟水平等，屢屢導致圍護結構選型上出現了不切實(shí)際的不合國情的錯誤設計，如在我國南方地區超高層建筑設計時(shí)片面推介歐、美等高緯度寒冷地區所流行的雙層通風(fēng)玻璃幕墻系統、外墻外保溫系統、智能化內遮陽(yáng)系統等，如果對此不進(jìn)行建筑節能的專(zhuān)項技術(shù)論證，照搬國外技術(shù)必然要存在大量建成后的隱患，那么工程完工之時(shí)也就是它們面臨節能改造之日，這將在國內乃至國際上對國家的建設形象造成極壞的長(cháng)期性影響。
    　　目前，國內的超高層建筑工程的節能設計問(wèn)題，已經(jīng)受到了中國建筑業(yè)協(xié)會(huì )建筑節能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國建筑學(xué)會(huì )建筑物理分會(huì )建筑熱工與建筑節能專(zhuān)業(yè)委員會(huì )等組織和國內外節能專(zhuān)家的廣泛關(guān)注，在2004年10月召開(kāi)的第九屆全國建筑物理學(xué)術(shù)會(huì )議上，國內建筑物理的專(zhuān)家對目前國內建筑界片面追求地標性，忽視節能環(huán)保的傾向表示了擔憂(yōu)。人們不想看到在技術(shù)上超規范的特大型超高層建設項目在我國建成后產(chǎn)生不堪設想的后果。在國家尚未頒布相關(guān)法規之前應當及時(shí)地針對工程個(gè)案采取切實(shí)可行的措施把好超高層建筑的節能設計關(guān)和審查關(guān)。為此建議：1、由當地建設主管部門(mén)牽頭組織相關(guān)力量對超大體量和超高層建設項目，進(jìn)行初步設計前的節能專(zhuān)項論證，糾正錯誤，明確和落實(shí)施工圖節能設計的節能目標和正確的設計方向。在建筑初步設計和施工圖設計階段進(jìn)行專(zhuān)項節能審查，并進(jìn)行重、特大項目的建筑節能設計審查特別備案；2、對超大體量和超高層建設項目所涉及到的節能關(guān)鍵技術(shù)，如超高層建筑（在超過(guò)100米高空的氣象條件下）基于能耗動(dòng)態(tài)模擬的圍護結構節能優(yōu)化選型等一些針對性強的關(guān)鍵技術(shù)，應由建設主管部門(mén)設立專(zhuān)項課題招標研究。
    　　建筑節能是國家發(fā)展的基本國策之一，超高層建筑又是標志性極強的建筑，抓好超高層建筑的節能設計，將會(huì )帶動(dòng)國家和地方的建筑節能事業(yè)，促進(jìn)全社會(huì )建筑節能的技術(shù)進(jìn)步。


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