綠色建筑設計在超高層民用建筑設計中的應用分析

徐同殿

（山東省建筑設計研究院有限公司，濟南 250001）

1 引言

隨著我國社會經濟的高速發展，國內城市化進程不斷推進，為了應對城市發展與建設用地之間的矛盾，各大城市中大量高層甚至超高層民用建筑如同雨后春筍般拔地而起。目前，我國超高層民用建筑根據用途大致可分為居住、商務辦公、酒店等類型[1]，但無論何種類型的民用超高層建筑，都將成為該區域乃至整個城市的地標。同時，由于國家提倡節約型社會建設和健康環保理念，民眾對于民用建筑在設計施工期間的環境和室內環境的健康要求越來越高，綠色建筑的呼聲也隨之水漲船高。

2 相關概念

2.1 綠色建筑設計

綠色建筑設計通常是指在進行建筑設計時，通過運用各類先進材料或施工工藝，將建筑建造期間對周邊環境的不利影響降至最低，或是減少建筑物運營階段日常消耗的各類資源數量。同時，綠色建筑設計還更加關注建筑內部空間的健康與舒適度，從而使人類活動、建筑、自然環境三者和諧共處。因此，進行綠色建筑設計時，應根據建筑所在地的自然環境、氣候條件、地形地貌等因素對建筑結構、施工材料、施工工藝等進行綜合考慮，從而實現綠色建筑的設計指標。

2.2 綠色建筑設計的必要性

綠色建筑設計的目的在于實現人與自然的和諧共存，而基于這一宏偉目標，在進行綠色建筑設計的過程中必須妥善解決建設行業高能耗和建筑物和諧共生兩大問題。

近幾年，隨著我國建筑行業設計和施工水平的穩步提升，建筑行業高能耗的“老大難”問題已經有所緩解，但受到行業內部人才培養和重視程度不足等因素的影響，我國建筑設計行業中依舊存在重設計速度，輕運行能耗的現象。據相關數據顯示，我國“十三五”規劃期間，全國國有建設用地累計供應3.061×106hm2，而其中達到綠色建筑設計標準的建筑比例不足10%，從而導致我國建筑在整個生命周期內所消耗的資源與能量總數超過西方發達國家的30%[2]。如此龐大的資源消耗量與我國所提倡的“青山綠水便是金山銀山”和可持續發展戰略相違背，故必須在設計中注重和倡導綠色建筑設計，進而實現建筑行業的綠色可持續發展。

2.2 超高層民用建筑綠色設計的應用原則

通過對大量綠色建筑設計案例的分析和比較，大部分設計者將綠色建筑設計的對象集中在建筑材料的綠色化與建筑整體設計的節能化兩大方面。

建筑材料的綠色化主要是指在建筑施工中所應用的各類材料具備如下特征：（1）建筑材料在生產加工過程中對周邊環境不會產生較大的破壞；（2）建筑材料本身在使用過程中不會向建筑內部空間散發不利于人類健康的物質；（3）建筑材料能夠被多次使用，從而降低生產加工環節對自然資源的需求量。除了上述3 項必備條件外，建筑使用者還希望建筑施工所使用的材料能夠為其營造更加舒適的生活環境，使其能夠在快節奏社會活動中為營造一處溫馨的港灣。

雖然超高層民用建筑在節約城市建設用地空間和打造城市地標方面具有較好的效果，但該類型的建筑也存在著高空空氣懸浮顆粒物濃度較高、空氣質量較差、高壓反應嚴重等問題。因此，在進行綠色建筑設計時，應努力克服上述不利因素，揚長避短地提高建筑整體的節能效果[3]。例如，充分發揮超高層建筑的自然采光優勢，將自然光作為建筑內部照明系統的重要組成部分，合理調節建筑內部的光環境；充分考慮水資源的綜合利用，盡量降低給排水設施在運行期間的能耗，并進一步利用中水和雨水作為清潔用水的補充；充分利用超高層建筑的風能與氣壓，通過設置室內外通風設備和建筑內部空間的合理分隔，將風能與氣壓轉化為正向因素，發揮風力資源在改善室內空氣質量和調節室內溫度的作用。

3 案例分析

3.1 項目概況

某項目位于濟南市高新區的漢峪金融商務中心，整個商務中心分為南北兩區，目前商務中心的北區作為先行開發區域已開展了相關建設。本項目名稱為漢峪金融商務中心A5 地塊綜合樓及附屬設施項目二期——云鼎大廈，項目由地上69層的超高層塔樓及3 層裙樓組成，建筑總高度為339 m，總建筑面積為253 854.32 m2，其中，地上部分183 148.25 m2，地下部分70 706.07 m2。

該項目的地上部分主要用于商務辦公與高端酒店，其中，高端酒店位于建筑主樓的1~3 層、51 層及以上樓層。51 層為酒店健身康體層，52 層為酒店空中大堂和全日餐廳，53 層局部夾層為酒店行政辦公及大堂吧，54~58 層、60~68 層為酒店客房層，剩余其他樓層均為商務辦公。

3.2 綠色建筑設計理念在項目建筑材料中的應用

首先，作為城市金融中心的一座地標性建筑，無論是商務辦公還是高端酒店，都對建筑外觀設計提出了較高的要求，但本項目在進行建筑設計時充分考慮了建筑結構的成本，尤其是在兼顧建筑外觀的同時，大大降低了建筑中裝飾性構件的數量，裝飾性構件造價僅為285 萬元，只占到了整個建筑7.5億元的造價0.38%。如此低的裝飾性構件數量不但大大降低了建筑的建設投資，而且降低了建筑自重，從而降低了對承重構件的強度的設計要求。

其次，在施工中應用了大量的商品混凝土，幾乎涵蓋了建筑施工中各標號的混凝土類型，從而減少了現場拌制混凝土造成的資源浪費和環境污染。同時，大規模商品混凝土的應用還可以提高施工過程中混凝土的澆筑速度和澆筑質量，避免現場拌制混凝土過程中混凝土質量不穩定的問題，進而達到節約水泥、砂石料等礦產資源的目的。

最后，建筑設計時充分采用高強建筑結構材料，如梁、柱、剪力墻?？v向受力普通鋼筋采用400 MPa 級及以上鋼筋，據統計，本項目在不同結構部位所使用的高強度鋼筋占到了總用鋼筋量的89.82%。

3.3 綠色建筑設計理念在項目照明設計的應用

該項目建筑內部的功能主要有商務辦公和高端酒店兩大類型，無論是何種空間功能，其對于建筑室內照明的要求均高于其他類型民用建筑，為了降低建筑內部空間在照明需求上的能耗，設計者采用了更加合理的空間布局方式并配以節能燈具以及高效照明控制系統，從而盡量減少建筑照明能耗。

主樓平面布局近似于正八邊形，較高的建筑高度十分有利于建筑的自然采光。因此，在建筑空間布局中多采用“回”字形的布局方式，將人員辦公、住宿等對于光照要求較高的功能空間集中在臨窗一側，并將交通組織、清潔衛生、餐飲、會議會務等配套服務空間集中在建筑中心區域，從而最大限度地利用自然光照對人員活動較為密集功能空間進行照明。據相關設計模型驗算，本項目主要功能空間天然采光達標面積比例達87%。

對于部分自然采光能力較弱的建筑空間，可采用人工燈光進行照明，為了降低照明能耗，照明燈具的選擇基本采用直接照明的方式，而所有的照明燈具、光源及照明系統電氣配件其性能指標都選擇優于國家一級能耗標準的品牌及型號，尤其是熒光燈具，選用了能效因數、能效值不低于國家標準的管型熒光燈、自鎮流熒光燈。在建筑物北側的辦公區域，由于受到空間位置的限制，其采光效果略低于建筑南側區域，故在上述辦公空間內采用了T5 直管三基色熒光燈進行照明。另外，在建筑內部走廊、前室、樓梯間等交通組織空間內，鑒于建筑室內層高的限制，采用了LED 吸頂燈進行照明。

除了采用節能照明燈具外，還通過采用智能照明控制系統對門廳、走廊、地下車庫等室內公共區域和外部環境照明進行自動控制和集中管理，并根據照明空間的環境特點和照明需求，分別采用分組、照度、人體感應、減光等實時控制方式對照明燈光進行自動調節，最大限度地降低建筑物的照明能耗。

3.4 綠色建筑設計理念在項目通風系統的應用

自然通風是改善建筑室內空氣質量或調節溫度的重要舉措，為了給在建筑內部進行商務辦公和就餐、住宿的用戶營造更加舒適和健康的室內環境，設計者對空間布局和相關設備進行了優化。

首先，為了更加合理地布局建筑內部空間，設計者采用PKPM 軟件對參評建筑的室外風環境進行模擬分析，分析結果顯示該建筑在典型風速和風向條件下，建筑物周圍人行區風速低于5 m/s，室外風速放大系數小于2，而在過渡季、夏季典型風速和風向條件下，50%以上可開啟外窗室內外表面的風壓差大于0.5 Pa。通過上述模型測試保證了后續設計工作更加科學合理，符合建筑現場的風強特征。

其次，除變電站、廚房以外，所有組合式空調機組、數字化節能組合式空調機組、數字化轉輪熱回收新風機組、空調箱均設置一級靜電過濾+袋式除塵器，并預留空氣凈化功能段，以便后期根據不同功能空間對于空氣質量的需求選擇性地加裝空氣凈化設備，而酒店部分所有空調機組均設置初效及中效過濾器。除變電站、廚房等場所空調機組外，其余空調機組內均加設紫外線殺菌、光觸媒等電子凈化裝置。所有風機盤管的回風管處均設置回風式微靜電凈化裝置，通過設備內部的循環系統殺滅空氣中的細菌病毒微生物、分解TVOC 等有害物質、消除異味。同時，回風式微靜電凈化裝置能實現與風機盤管高、中、低三檔保持電聯動，連鎖運行、同步啟停，進而起到降低系統能耗的目的。

3.5 綠色建筑設計理念在項目建筑給排水的應用

超高層民用建筑在運營過程中所需消耗的水源以及建筑內部在配給水源過程中說消耗的能源，也是綠色建筑設計中關注諸多重點之一。

供水水源為城市供水管網，其內部的供水壓力不小于0.30 MPa，根據不同樓層的出水點高程和出水壓力需求，設計者采用了分區配水的原則，將整個建筑分為高、中、低三大供水體系，并在地下室內設置變頻加壓系統，對3 個分區進行加壓供水。通過分區供水、變頻加壓等手段，保證了每個樓層最不利出水點的壓力不小于0.10 MPa、最低用水點最大靜水壓力不大于0.45 MPa，同時，還在每處供水壓力大于0.20 MPa的支管上安裝了減壓閥，以避免管道內過高的水壓對管道造成破壞。

為了減少建筑物衛生器具的用水量，所有的衛生器具和配件均采用節水型設備，其中，坐便器為兩檔式水箱，總沖洗水量不大于6 L。另外，不同性質的給水、熱水系統分別設置計量裝置，并按照不同功能分區和用途設水表，冷卻塔補水、公共洗浴用水、廚房用水、空調集中補水等單獨設水表計量，從而實現按付費或管理單元，統計用水量。

3.6 其他綠色建筑設計舉措

選用配備高效電機及先進控制技術的電梯，其能效應符合國家相關標準中節能評價值的規定。建筑內部的自動扶梯與自動人行道應具有節能拖動及節能控制裝置、并設置感應傳感器，而當2 臺及以上客梯集中布置時，客梯控制系統應具備按程序集中調控和群控的功能。上述多項舉措較大程度地降低了建筑內部垂直交通設施的耗電量。

4 結語

該項目建設完成后相關綠色建筑評價單位依據相關標準從室內環境、能源利用、水資源利用、材料資源利用、室內環境質量等方面對建筑物進行評價，評價結果顯示該項目最終得分為65.6，達到二星級綠色建筑設計標識的標準。