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摘要: 本文利用調研測試結果,設計出廣州地區典型的辦公樓建筑模型及其通風空調方案,針對目前常用的24種窗戶節能方案,利用美國能源部開發的DOE-2軟件對各方案進行建筑物全年的能耗計算。對比分析各方案的計算結果,定量分析了不同窗戶節能措施對建筑能耗的影響。結合辦公樓建筑的特點,提出了廣州地區該類建筑在外窗熱工性能、外窗遮陽方式以及窗墻比取值等方面的具體建議。
關鍵詞: 辦公樓 節能 外窗 遮陽 窗墻比
1 概述 辦公樓建筑規模大,室內人數多,照明量大,內部發熱量很大。在空調供冷期中,白天上述內部發熱量蓄積于圍護結構內,夜里室外氣溫下降,希望熱量向外排得越快越好;在過渡季節,內部發熱量的自然排放受阻也會使供冷時間延長。因此,在不考慮供暖、夏熱期又較長的廣州地區,辦公樓建筑圍護結構的保溫隔熱與放熱的平衡問題尤為重要。窗戶作為圍護結構保溫隔熱的薄弱部位,其處理就較為復雜。一方面,應把外窗視為放熱和減少辦公室照明負荷的部位,不宜過分絕熱和過分減小面積;另一方面,若不考慮窗戶的絕熱,夏季又會由窗戶向室內侵入大量的熱量(包括太陽直射得熱),從而增大供冷負荷,影響室內熱舒適度[1]。因此,必須根據該地區的氣候特點和辦公樓建筑的負荷特點,對外窗進行適度的節能設計。本文針對廣州地區辦公樓建筑的特點,利用美國能源部開發的DOE-2軟件進行建筑物全年的能耗計算,對模擬計算的結果分析比較,得出了該地區辦公樓建筑外窗節能設計的一些結論。
【關鍵詞】 高層辦公樓;設計;常見問題;具體設計
隨著社會建設步伐的日益加快,將設計高層辦公樓抬升到了設計人員工作的重要地位,使此種辦公樓設計成為時代熱點。鑒于高層的辦公樓往往建設在人口密集、經濟繁榮、交通便捷的地帶,而且在體型方面不同于其他建筑樓群,設計人員在進行設計的過程中,便不能將其他高層建筑的設計方案以及思路原封不動的應用于高層辦公樓的設計工作中。近年來,設計人員為了完善高層辦公樓這類項目的設計方案,紛紛展開了對其設計中常見問題以及具體設計環節等工作的研究,為目前開展設計工作提供了有益的參考。
一、高層辦公樓設計工作中常見問題分析
1、建筑體型問題
辦公樓在功能方面的定位較為簡單,設計人員在進行建筑體型設計時,一般不需要過多地考慮建筑內容與功能等問題,但是,由于辦公樓常處于繁華地段,代表著某個區域的整體風貌,其體型設計必須實現與城市建設的總體規劃、城市地域特點、周圍環境等方面的協調。因此,設計人員必須在設計中對高層建筑的幾個角度進行完善處理,以保證建筑的圓融性。同時,高層辦公樓的建設在某種程度上代表著時代的風貌、社會的特征,在設計體型時,設計人員還應當盡量地結合當前時期的時代以及社會環境,通過應用新型節能的材料、技術、工藝等,使建筑在體型及外立面,凸顯出對于生態化、人本化的設計理念。
2、開間進深問題
高層辦公樓建設于寸土寸金的繁華地段,設計人員必須盡可能地對建筑進行處理,利用有限的土地,獲得最大的可用空間,這就需要設計人員對建筑的開間進深進行優化設計。就目前來看,辦公樓一般普遍采用3.4m到3.6m的開間,而進深方面則多為6.0m到6.6m。設計人員在進行設計的過程中,要盡量地根據具體的應用需求,對開間和進深進行選擇,選定之后,再結合具體的開間與進深數值,對立柱等構件進行設計,避免過多的立柱影響到立面線條的明朗性,同時盡可能地根據辦公室辦公人員來開展不同的房間設計。
3、門廳設計問題
設計人員在為高層辦公樓設計門廳時,要以辦公樓的規模以及性質為基礎,對其進行確定,同時充分考慮到門廳設計的私密性以及健康性。就私密性來講,敞開式的門廳容易使外部人員對樓內建筑一覽無余,而屏風式與格柵式的門廳則能夠起到適當的遮擋作用。就私密性來講,門廳設計應當做到內外有別,并能夠對潔污進行有效區分。同時,設計人員要注意在設計方式上,對門廳進行良好的處理。如果門廳需要的較高的空間高度,設計人員可以將層高加高,或者是在室外增設踏步,提升兩翼地下室的高度,或者還可以將門廳設置為兩層高度并在其中加設回廊。
4、垂直交通問題
高層辦公樓垂直交通以電梯為主,樓梯為輔。但是,設計人員在設計時,必須處理好樓梯與電梯的關系。一方面,要將樓梯設置在較為顯眼的地方,保證較低樓層的員工可以在高峰期間走樓梯上下班,以緩解交通的壓力。另一方面,還要根據人群的最大流量以及密集程度分布等因素,設置適當的電梯臺數以及容重荷載,以保證電梯應用的順暢性。
二、高層辦公樓具體方面的設計工作
1、標準層
高層辦公樓的標準層,主要分為辦公區域、衛生間、前室、公共走廊、電梯廳、樓梯間、開水間、管井等幾個方面,本文下面就對辦公區域、衛生間及管井設計加以分析。
1)辦公區域約占據了總面積的70%,可以將核心筒設置于平面中心部位,而各辦公空間則圍繞核心筒呈圓形分布,這樣可以保證辦公室的布局規整性、空間利用高效性等。
2)衛生間作為特殊場所,其設計則應當具有前室,并在前室部位設計鏡臺、洗手盆、烘干器、肥皂盒等,而且要著重注意視線設計,對衛生間進行適當的遮蔽,以避免一眼看到衛生間的內部。并在衛生間的合理位置,為其設置拖布池和其他的清潔用具。
3)管井方面設計包括給水井道、空調機房、電井等幾個方面,設計人員要以高層民用建筑的防火規范對其中的豎向井道進行單獨的設計,借用耐火極限值在1h以上的不燃燒體作為其井壁材料,并為井壁設置丙級的防火門。而且,建筑高度小于100m的辦公樓,要利用不燃燒體對管井進行分隔(每個分隔層約間隔2層到3層的樓板),而高于100m的辦公樓建筑,則為每一層設置防火分隔。同時,借助不燃燒體將管井與房間、走廊等連接的孔隙部位填實。
2、核心筒
辦公區域的核心筒設計形式,主要包括中央型(建筑中心)、型(建筑四周)、分離型(建筑兩邊以上)、偏心型(建筑一邊)這樣幾種,在進行設計的過程中,設計人員要注意以下幾點問題:
1)、核心筒設計中必須具有兩步以上的防煙樓梯,并且前室的面積要在6㎡以上,如果單層面積處于1500㎡以上,還要設置消防電梯(前室面積如上),若前室需要合用,則其面積必須在10㎡以上。只有這樣,才能夠保證占據整棟樓約30%面積的核心筒設計的合理性,從而使辦公區域的建設獲得完善的核心筒基礎。
2)、需要嚴格做好電梯以及電梯廳的設計。電梯的數量與載重要以高峰、人數等來確定,同時,還可以根據高峰期的分布特點,利用調整電梯速度的形式,來緩解交通壓力。而電梯廳的設計則通常為雙層轎廂、快速梯和分區梯集合、傳統式三種方式,其中的電梯都是組隊型的一對一排列,約三臺電梯作為一組,且電梯廳的凈寬大約設為3m。如果高層辦公樓的層數在30層以上,設計人員應當利用上下分區的形式設置電梯,約10層為快速梯的停站,然后轉為分組梯。此外,設計人員還要為高層建筑設置疏散樓梯,此樓梯應當設置在人員疏散的可能方向部位,比如,靠近電梯廳的位置,還應當考慮雙向的疏散,即火災后一個方向不通后折返容易選取的方向。
3、消防
設計人員為高層辦公樓設計消防裝置,要考慮到消防通道、消防出口、防火分區、疏散樓梯以及滅火設備等幾個方面的問題,同時要做好對于消防控制中心的設計。具體來講,在進行消防設計時,要保證不同功能分區入口的獨立設定,并采用防火卷簾、隔墻、防火門等分隔不同防火分區,還要做好對于防火分區疏散寬度的控制。每個分區要分成不同的防煙分區,而各防煙分區的面積要在500㎡以下,可用結構梁作為防煙分區的劃分界限。此外,必須設置簡單明了暢通的疏散樓梯,除了上文所闡述的疏散樓梯方面的設計要求外,還要做好對于相鄰的安全出口之間的最大距離設定,即兩出口之間的房屋長度要在40米以內。
三、結語:
高層辦公樓作為標志性建筑,其設計工作牽涉到多方面的問題,在進行設計的過程中,設計人員一定要針對具體的要求以及相關設計規范,認真處理好各個細節問題,并努力推動具體設計部位的優化設計。
參考文獻
[1] 朱蓉. 高層辦公樓的設計點滴[J].廣東科技, 2011(14)
[2] 馮琪. 高層辦公樓電梯系統設計淺析[J].城市建筑, 2010(08)
[3] 林曉偉.淺談高層建筑框架核心筒結構設計[J].中國新技術新產品, 2011(24)
隨著社會經濟的不斷進步,人們在滿足基本生活的同時,對建筑的功能使用也提出了更高的要求,現代辦公樓建筑更要滿足這一條件。本文結合建筑設計實例,對辦公樓建筑設計進行了探討,旨在關注辦公樓的準確定位,呼喚建筑設計的理性回歸。
【關鍵詞】多層辦公樓;建筑設計;
一、工程概況
某辦公樓工程基地凈面積(規劃退紅線后)為20080m2,總建筑面積約17980m2,容積率為0.895。在此基地進行首期項目建筑設計,主要功能以滿足業主辦公、產品開發、物流調配及業務洽談等日常工作的需求而設計。本工程地勢平坦,周邊自然環境頗佳,地塊北面臨景色優美的海灘。
二、現代企業辦公樓設計的理性解讀
主題化、個性化、人性化、配套化及生態化是辦公樓建筑設計發展的趨勢,是建筑師必須面對并能激發創作靈感的重要課題。首先應當指出,追求主題化、個性化并非意味著建筑師的作品從此有理由單一的為了標新立異、凸現自我而與周邊環境格格不入。相反,建筑師的作品應當更多地關注基地周邊乃至整個區域的協調發展,從而避免建筑作品在整個區域中顯得很別扭,甚至對基地周邊原本良好的自然環境資源造成難以彌補的破壞。其次,強調辦公環境的優劣不僅僅是指基地周邊具備良好的自然環境資源,而能否給使用者創造一個宜人工作、生活、休息及交流空間是至關重要的。工作、就餐、休息、娛樂及交流諸多空間各得其所。功能配套,環境優美,對于業主的高效運轉以及增強員工的凝聚力和歸屬感是不容忽視的要素。建筑師針對地段的自然特質、建筑與周邊環境的關系、建筑使用者與內外空間的互動這三個特點進行了理性的分析與研究,運用簡潔、克制的設計手法塑造現代辦公建筑形象。
三、理性的設計
所謂理性就是接受現實客觀存在并做出合理反映的態度。沒有理性的開始多半會導致后繼過程的失控。辦公樓的設計首先應當充分結合地塊實際狀況和項目所在區域特點,進行怎樣的定位。如何將建筑物安置在基地環境中,會直接影響到建筑物的美學品質。辦公樓的辦公形態主觀需求,已從聚集化、標準化向分散化、個性化轉變。有條件時,辦公建筑的容積率宜控制在1以內,辦公建筑的層數則可控制在6層以下,整體規劃的布局能夠做到相對靈活,各功能的空間處理、區內建筑物之間的棟距能夠完全M足規范要求,且區景寬闊,園林綠化和景觀面積大,交通流線和建筑物通風采光良好。
因此,建筑師將辦公樓、物流中心分別設計為6層和5層,并且基地內所有建筑物高度都將控制在24m以下,最直接的目標就是希望辦公中心能以"低姿態"盡可能地接近地面、接近自然,節約垂直交通聯系費用,盡可能地節能環保。這也是"綠色建筑"必不可少的課題。其次,辦公樓的設計應當針對辦公樓的服務對象(包括工作性質、工作狀態以及員工組成等)進行個性化、人性化的設計,也即品味。在良好的基地環境中,建筑的角色并不僅僅是去配合,而是應當引入新的元素進一步完善現有的環境,使建筑與環境互相觸合。
1.理性的軀殼
建筑師的理想是,通過簡潔的設計,使設計作品在內容和時間上經得起考驗,并符合安全、經濟、適應、美觀的建筑設計方針。建筑師有義務將建筑設計得合理易解,出于對這個理念的堅信,德國GMP建筑師事務所馮?格康建筑大師的作品表現出形式上的審慎和在材料上的統一。辦公樓宜采用以保證辦公空間均有良好的南北朝向布置,創造實用、高雅、舒適、宜人的辦公環境,十分必要。例如:利用兩個辦公建筑側向之間的棟距,將2個矩形體塊圍合成一個高跨的半露天中庭。如圖1:
規整、簡約的建筑平面帶來建筑造型的干凈、理性。方正中略呈變化的立面造型、白色外墻防水涂料、屋頂淺綠色蓋頭、墨綠色鋁合金窗以及綠色仿木鋁合金百葉,體現著設計者驅除繁雜的初衷,以理性的軀殼詮釋企業形象。正如馮?格康先生所說:"終究是要把建筑物建造成為一座盡可能耐久地、理所當然地為其內部豐富多彩的人類活動所服務的外殼。"
2.復合的空間
中庭不僅為南北兩側的辦公空間帶來自然通風與天然采光,營造了良好的生態小環境,而且使理性的軀殼蘊涵了復合的內容。辦公樓主入口設計在東側,以青石板鋪地的首層中庭即是門廳,突破了辦公建筑通常的入口模式,即過道門廳不占用好朝向。使長向的南面面積充分利用為辦公用房,給進入者以豁然開朗的視覺感受。次入口北側辦公空間5-6層在東端做4.2m的縮入,留出了一個6.4m高的空間用以栽植綠化,既豐富了立面造型,又將綠茵引入建筑,與中庭的綠化遙相呼應。如圖2:
逐層演變的露臺和空中走廊是交通聚散的空間,是交流休息的場所,更是一個個的舞臺,看與被看,生動有趣。復合的功能消解了辦公空間的勻質和單調,給人以更多的自由選擇和體驗。中庭西側自3層起僅用無色透明玻璃幕墻進行圍合,5層露臺則完全開敞,此時的建筑物尤如取景器,海灘美景盡收眼底。露臺采用經過防腐處理的架空木板鋪地,雨水經過架空層有組織排放到首層庭園澆灌綠地。天然材質的青石板、木板鋪地,令人不禁撫今追昔、夢回故里;而配備白色氟碳漆飾面護欄的輕盈鋼梯和回廊,則昭示著企業高效創新的時尚精神。隨著時光的推移,陽光雨露會給庭園中的紅楓綠茵送來蓬勃生機,風霜雨雪亦將在青石、木板乃至金屬材質上刻下歲月的痕跡,業主對此說:"若干年或更長的時間以后,這都是公司企業文化的積淀和見證。"
四、結束語
建筑師應當奉獻自己的道德和智慧,在為社會創造建筑實體的同時,引領人們感受與眾不同的空間體驗,為城市空間的延續預設更高的起點。本文旨在呼喚建筑設計的理性回歸并努力將之付諸實踐。
參考文獻
【關鍵詞】現代辦公建筑;形象;空間
1現代辦公建筑外部形象分析
和其它建筑不同,現代辦公建筑應有自己的形象特征,具體由使用主體而定的,如政府行政辦公樓、企事業單位辦公樓等,都有自己明顯的形象特征。
例如一般政府辦公樓通常具體設計尺度宏偉、體量巨大,給人以強烈的視覺感受;企業或事業單位辦公樓,因受其所屬行業特性影響而各有不同形象特征:
有的含蓄嚴謹,有的活潑靈巧;有的是摩天大樓,有的是低層別致;無論建筑形象如何,都會對當地城市區域的藝術風格和美學價值產生一定的影響。因此,我們在進行辦公建筑設計時,應首先對辦公建筑所在地的環境進行認真分析,
確定所設計的辦公建筑,能與城市周圍環境相協調的同時,具有自己獨特、新穎的形象,把建筑設計與城市環境融為一體。
進行現代辦公建筑設計時,除了考慮設計能滿足使用功能、技術和經濟等方面的要求外,還要考慮其環境與城市協調的重要性,使空間形體與內在秩序相協調和諧。
如當辦公建筑位于市中心繁華商業地段時,通常用地都會緊張,設計時要采用集中布局方式,以便能比較好地解決留停車、人流活動的空間,以及外部交通條件,為城市提供更多的公共空間,同時達到和城市景觀和諧協調。
2現代辦公設計應考慮內容
2.1外部形象設計
2.1.1主與從的構圖
建筑物主與從的關系可以通過軸線的關系呈現出來。如以建筑物作為軸線組織平面和空間形體;體量組合中的主從關系,可以是對稱的布局,也可以是不對稱的布局,在不對稱的體量組合中,也可通過體量的大小、高低、粗細、橫豎、虛實以及材料的不同質感和色彩的處理手法,來表達其體量組合中的主從關系。
2.1.2對比
通過建筑物體量、線形、虛實、質感以及色彩之間的對比,使建筑物產生具體
個性鮮明的形象感。
2.1.3標志與獨創
通過簡潔富有表現力的幾何圖形,表現出建筑物的時代感與標志性,整體上豐富城市輪廓線,認真做好細部處理,使建筑物從整體與細部和諧統一,適度采用新型材料和高科學技技術,增強建筑的標志性與獨創性。
3建筑物內部空間
現代辦公建筑,主要功能是生產辦公議題。進行空間設計時,首先要考慮其辦公屬性。布局平面時,應把行政辦公部分與技術用房分開,盡量使平面布局具有一定靈活性。
通常與外部交往較多的部門如行政辦公及相關配套的生活福利設施,如飯堂、會客室等,布置在辦公樓的底層和裙樓中,當中大部分功能集中在一側配樓內,另一側辦公樓則集中安排領導職能辦公部分,形成兩大功能區。辦公路線橫向展開,以保證各部分功能空間的緊密聯系。
集中中心可設一個現代化中樞,使之與功能空間形成一個整體,為各層提供一個不同形式的趣味空間。人流量大的空間(比如多功能報告廳)可布置在建筑首層,在院內設單獨入口,滿足大量人流疏散要求。有些辦公建筑都設有現代化中庭與辦公走廊連接,中庭設有回廊,共同形成"辦公室內街",將辦公樓的內部功能劃分變得富有彈性,既能形成明確的豎向分區,又能滿足不同要求的大、中型辦公室,在使用過程中,可動態地根據需要改變格局,具有更大的可變性和適應性。
4其它設計考慮
在進行辦公建筑設計時,還應考慮以下內容:一是重視生態環境設計。辦公建筑如有舒適、健康的空間和良好的辦公環境,將會極大地提升建筑物的品牌形象.吸引高端公司進駐。
二是重視節約能耗設計。
節約能耗是我國長期實行的基本國策,辦公建筑實現節約能耗,能體現環境友好,使建筑物及客戶的運營成本降低,提高建筑物在同類產品市場上的競爭力。
三是提高室內健康舒適度。辦公環境健康舒適,能有效提高工作效率,減少生病缺勤率,增加對客戶的吸引力。
5某開發區綜合辦公大樓設計分析
本項目為位于某大都市開發區,將建一棟高層辦公、商務酒店(經濟型)為一體的23綜合大樓,總建筑面積約29886m2,并設置地下車庫。
5.1設計理念
本辦公建筑位于開發區,在開發區的企業中高科技企業居多。故在建筑設計重點是1、具有高科技企業的特色;2、與開發區的的現有辦公建筑能形成整體風格前提下又有自己特色。因此經綜合考慮,把本項設計目標定為:1、能反映開發區特點,與四周環境和諧統一;2、具有時代創新特性;3、注意保護環境,實現可持續發展;4、降低建筑物造價。因此,本項目設計理念如下:
(1)辦公建筑物能與開發區現有建筑和環境和諧協調;
(2)所設計的建筑造型,能滿足功能需要,造型變化遵從于序列規則之中;
(3)通過經典的建筑語言,達到細節的比例和模數的統一:
(4)具有多樣性和靈活性,滿足現代辦公建筑需求。
(5)在保證環境友好的前提下,適度采用經濟合理的新型材料,達到美觀目的。
5.2總平面設計
總平面圖布置在滿足有關規范規定要求前提下,具有以下特點:
(1)建筑采用新古典主義風格,典雅、大氣。
在古典元素的基礎上進行簡化,并加入現代新技術元素, 通過古典與現代的視覺碰撞,通過選用特定的材質和色調的搭配,使新的辦公建筑形成大方、耐看的新古典主義風格,塑造城市新地標。
辦公樓主體建筑平面采用規整方形與弧形相結合的方式,在滿足科技辦公樓的建筑要求的同時,其簡潔明快的現代風格與四周建筑相協調,功能造型環境與人實現和諧統一。
(2)設立大型地下停車庫滿足員工停車要求。本項目24層辦公主體地下室和下沉式地下車庫聯成一體,兩者之間不設結構縫,實現了地下車庫停車位最大化,停車位近百個。
(3)大廈的地下室安設有變配電間、風機房和水泵房等公用輔房,這樣實現了動力站房公用管線至上部大樓的最短距離,方便對公用站房的管理,節省投資。
(4)建筑物北邊位于城市交通要道,這里設定為在主要車行出入口,里面設有一條長為6m的環狀消防通道,路網構架和現有市政道路相連,總體設計實現人、貨分流,滿足人流、物流和消防的需要,符合城建規劃及交通安全管理規范,
(5)辦公大樓主入口前面設置大面積綠化,營造出品位高雅、親切宜人的景觀環境,所建綠化面積達2400多平方米。此外,還對3樓商業群樓屋頂進行綠化,綠化面積達到達30%。使建筑物與附近景觀環境協調呼應。
5.3建筑平面設計
本項目主要功能是為開發區高新技術產業提供辦公和經營之用,為滿足現代辦公建筑的多樣性和靈活性需求。經認真分析研究,確定本項目平面設計為大空間建筑平面布局模式,體現了對高科技產業的適應性、多樣性和使用上的靈活性。具體特點如下:
(1)建筑有效空間的最大化。
大樓建筑平面為長方形規整布置,中間部分均為辦公等多功能的建筑空間。以利于分隔和有效利用空間。建筑中間布置消防電梯和樓梯、客貨電梯等交通核心單元,東西兩端各設置公用生活設施及疏散樓梯間,解決垂直交通間題。以滿足高科技產業的辦公建筑要求。
(2)空間的靈活分隔。建筑設計內部可用輕質隔墻隔斷,充分考慮了建筑空間的靈活分隔和布置,做到既可分層整體出租,也可局部靈活分隔,最大限度滿足各種不同用戶的需求,體現建筑較強的通用和靈活性。符合高新技術企業的特點。
(3)中庭的形象設計。建筑設置兩層裙房,在底層裙房東面設置中庭,二層通高,軒敞氣派,屋面設置采光天窗,使中庭創造良好的共享空間,為今后企業入駐提供良好環境。同時為今后布置總服務臺、商務中心、銀行、小型超市等造有利條件。
(4)良好的安全疏散通道。建筑的主出入口設置圓弧形底層辦公及酒店入口,加強入口空間導向性。建筑南邊設置了非機動車庫入口,滿足生產的需要。同時在東邊兩端各設置疏散的商業出入口。地下車庫為一個防火分區,設五個人員疏散出入口;地上群房部分共享大廳作為一個防火分區,其余每標準層為一個防火分區。
建筑地上部分樓層均設三部防煙疏散樓梯和消防電梯。使整個建筑符合消防設計的要求該綜合大廈立面采用經典的三段式,大樓逐層退臺,為適應高新技術辦公企業的使用需要,以簡潔的形體與扇形的布局相結合,建筑外立面采用穩健清新的淺灰色為主色調,裙樓材料選用石材,塔樓選用仿石面磚,配以黑灰色鋁合金型材豎向桿件以及銀灰色透明玻璃,利用材料的虛實對比,以及色彩的明暗搭配形成挺拔
俊朗、渾然一體的遠景效果(見圖1),
而材質本身色彩的細微變化以及立面構件細部的處理又給人以層次豐富,富有質感的近景感受。
建筑平面中每層均勻設置空調機房平臺,平臺欄采用方形鋼格柵隔斷,使空調機組隱藏在里面,同時使立面有強烈的韻律感和陰影變化的虛實對比。
裙樓外墻采用厚度約13毫米的仿石面磚,通過設計分析及各種連接節點的試驗,達到技術要求,并取得了良好的應用效果。讓建筑物具有天然石材般的外觀,堅硬的外表讓建筑的線條更加清晰,輪廓更加明朗。(見圖2)
5.4結束語
現代化辦公建筑是城市重要的代表性建筑之一,正向著靈活、智能、高聳、綜合的方向發展,廣大設計人員,在對其進行設計前,要認真研究不同辦公建筑的各自定位和需求,包括建筑物所在地的城市、交通、景觀、空氣等因素,以及辦公企業文化等,設計出符合企業辦公需要又安全、舒適的辦公建筑。
參考文獻
關鍵詞:深圳中航城辦公樓;節能設計;能耗;屋面綠化;自然通風;外墻圍護
1.概述
在現代經濟社會快速發展的背景之下,整個建筑行業的發展速度、發展規模均呈現出了顯著的提升趨勢。但在各種現代化技術設備綜合應用的過程當中,建筑能耗方面的問題日益嚴峻。據相關統計資料數據顯示:當前技術條件支持下,建筑能耗已占到了社會總能耗的近30%比例,部分地區更是高達40%。為了能夠與建筑行業節能、綠色的發展趨勢相契合,就要求特別關注對各類建筑的節能設計工作。
南方地區大部分屬于我國發達地區,經濟發展較快,生活水平較高,人口約1.5億,國民生產總值(GDP)約占全國的15%,是我國建筑節能工作的新重心。
《廣東省建筑節能設計標準實施細則》將夏熱冬暖地區劃分為南北兩個區。廣東省共計21個地區,其中韶關、梅州、河源、清遠、等地區屬于夏熱冬暖地區的部分,按北區進行建筑節能設計;廣州、深圳、珠海、中山、汕頭、汕尾、揭陽、佛山、惠州、東莞、肇慶、云浮、潮州、江門、茂名、陽江、湛江等17個地區均按南區進行建筑節能設計。
下文結合深圳中航城辦公樓工程實例對建筑節能設計談一體會。
2.工程概況
深圳中航城辦公樓坐落于深圳市福田與羅湖雙中心的疊加商務區,屬于辦公以及商業服務綜合體建筑物;建筑總高度199.9米,地下4層,地上41層;總建筑面積約為126867 m2,其商業面積約30000 m2,辦公面積約71200m2。為了盡可能的減少不可再生能源的消耗以及減少由此帶來的環境負面影響,并給深圳中航城辦公樓的使用者提供健康、舒適、高效的工作環境,本工程將降低建筑能耗和低碳運營的可持續發展理念融入到建筑設計中,從建筑圍護結構、自然通風、高效新型空調等多個方面,運用了相應的節能技術措施。為了驗證采用多種節能后的節能效果,本文還采用了動態能耗模擬分析軟件對生態辦公樓的全年能耗進行了分析計算。
3.氣候特征
本項目地處深圳,屬建筑氣候分區中的夏熱冬暖地區南區。室外全年逐日干球溫度典型分布見圖1所示:
圖1 室外逐日溫度
4.建筑節能措施
廣東省實施細則的一般規定:北區內建筑節能設計應主要考慮夏季空調,兼顧冬季采暖;建筑物通過采用合理的建筑節能設計,增強建筑圍護結構隔熱、保溫性能和提高空調、采暖設備能效比的節能措施,在保證相同的室內熱環境的前提下,與未采取節能措施相比,全年空調和采暖總能耗應減少50%。基于上述特點,夏熱冬暖地區應從以下幾個要點著手,在《夏熱冬暖地區建筑節能設計標準》和《公共建筑節能設計標準》等規范的指導下,做好建筑節能的設計。
4.1.自然通風利用
從節能和舒適的角度考慮,應優先采用被動方式,依靠自然手段來維持室內的熱舒適環境。
《公共建筑節能設計標準廣東省實施細則》規定“建筑總平面的布置和設計,宜利用冬季日照并避開冬季主導方向,利用夏季自然通風。”
南方地區室內通風良好,可以最大限度地減少空調的使用時間,建筑節能的關鍵技術之一是自然通風設計。
根據該辦公樓本身和周圍環境以及氣候特點,利用熱壓通風和風壓通風相結合的方式,確定并優化室內合理的氣流組織方式,以期實現有效的、可調節的自然通風。在建筑外立面的正壓區和負壓區的適當部位開窗,起到通風口的作用,增強室內穿堂風的冷卻效果。建筑采取南北朝向或接近南北向(如南偏東)布局,有利于自然通風,增加居住舒適度。深圳夏季(4-10月)大多盛行東南風和西南風,在小區布局和建筑體形系數基本確定的情況下,通過這樣的規劃措施,可以得到良好的小區通風和室內通風,從而達到如下節能效果:(1)改善住區熱環境,降低房間自然室溫,增加舒適感;(2)居住區良好的通風和熱島強度的下降可以提高空調設備的冷凝器的工作效率,有利于節省設備的運行能耗;(3)能夠有效地縮短房間空調器開啟的時間,節能效果明顯。
4.2、圍護結構設計
深圳中航城辦公樓圍護結構節能設計主要包括墻面、屋頂、門窗的保溫隔熱設計以及建筑外窗的遮陽設計。
外窗是建筑節能設計關鍵步驟之一。因普通窗戶的保溫隔熱性能比外墻差很多,且夏季太陽輻射通過窗戶入室內增加了總得熱量,成為夏季空調負荷的主因。
外墻體建筑節能設計按廣東省實施細則“建筑圍護結構外表面吸收系數”和“建筑熱工設計常用計算參數”等計算。
廣東省實施細則:公共建筑“房間外窗的開啟面積不應小于窗面積的30%;各朝向的窗墻面積比不應小于10%;當窗墻面積比小于12%時,外窗應全部可開啟”。深圳中航城辦公樓窗墻面積比高達68%,遠遠滿足需求。
外窗節能設計應考慮:控制各朝向窗墻面積比,外窗的遮陽、傳熱系數和綜合遮陽系數等規范的標準。
本工程地處夏熱冬暖區域,由于該區域的氣候環境條件表現為:冬季寒冷,夏季炎熱,冬季夏季持續時間長。在外窗的節能設計上,采用“Low-E中空玻璃開窗”的做法。它的平均傳熱系數、平均吸收系數、平均熱惰性指標和綜合遮陽系數等容易達到規范的節能要求。實現以下幾個方面的優勢:(1)由于Low.-E中空遮陽性玻璃幕墻所對應的遮陽系數取值較低,因此對于室外強光具有顯著的遮蔽性能;(2)Low.-E中空遮陽性玻璃幕墻太陽能透過率水平較低,對于室內太陽熱輻射的控制效果突出;(3)Low.-E中空遮陽性玻璃幕墻表現出了良好的中遠紅外線反射率,使得室外二次熱敷熱不易進入室內。中空結構下能夠降低空調運行能耗。在以全玻璃幕墻干預的情況下,夏季高熱環境下,不會對室內采光產生影響,且可對遠紅外熱輻射進行有效的阻擋,降低熱量,避免因室內空調長時間制冷而出現能耗加重的問題;反之,冬季溫暖環境下,能夠對遠紅外熱輻射進行有效的發射,避免室內熱量大量流失。
4.3、屋面節能設計
屋面節能設計的原理與外墻節能一樣,主要節能措施有保溫屋面、架空通風屋面、坡屋面和綠化屋面等技術,通過改善屋面層的熱工性能、阻止熱量的傳遞,達到節能的目的。
1).得熱
熱島是由于人們改變城市地表面引起小氣候變化的綜合現象,是城市氣候最明細的特征之一。其中太陽輻射是熱島效應形成的最直接原因。“熱島”現象在夏季出現不僅提高中暑機率,而且會加重污染,并增加建筑的空調能耗。本項目采用Ecotect模擬計算D1、D2地塊夏至日08:0:0~19:00的太陽累積輻射得熱以及屋頂部分的太陽得熱,計算模型如圖2:
2)設計措施
作為護保溫隔熱設計重要組成部分的屋面保溫設計采用屋面綠化形式。屋面綠化是通過屋面防水層上的培養及種植各種綠色植物,利用植物的蒸騰和光合作用遮擋和吸收太陽輻射熱,能減少太陽輻射熱對屋面的影響,達到保溫隔熱的目的。屋面上種植的花草灌木不但可以提高城市綠化的覆蓋率,還可以有效緩解城市的“熱島效應”,改善建筑的微化緩解氣候,提高建筑的熱工性能。本項目裙樓屋頂綠化設計如圖3所示:
從模擬結果可以看出,裙樓屋頂采用綠化后太陽輻射熱平均值分布為3788.06Wh,輻射得熱累積值只有原來的63%左右(圖)。可見,采用綠化等涼爽屋面設計后,屋頂太陽輻射得熱得到非常明顯的改善,證實通過屋頂綠化設計的方式取得了良好的節能效果。
5、節能效果分析
為了驗證該辦公樓采用各種節能措施后的節能效果,本文采用了動態建筑能耗模擬計算軟件eQUEST對建筑全年 8760 小時進行動態模擬。
5.1.軟件eQUEST模擬
建筑能耗模擬所需要的輸入計算參數主要包括建筑內部熱擾參數、通風空調作息表、室內環境控制參數等。對該辦公樓,這些計算參數的選取上基本上都參照“從化養生谷項目提供的設計圖紙、相關的機電設計參數”及《LEED Green Building Rating System For Coll&Shell Development Version 2.0》、《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》、《公共建筑節能設計標準》、《ASHRAE90.1-2004-All》、《采暖通風與空氣調節設計規范》進行設置。在此基礎上,本文采用eQUEST軟件對采用圍護結構(包括建筑結構、圍護結構材料、供暖空調方式與系統分布、室內人員活動規律、照明情況等)等幾項節能措施后辦公樓的節能效果進行了模擬分析,并與不采取節能措施的建筑能耗進行對比。
5.2.能耗計算結果與分析
根據表 2 設置基準建筑和設計建筑的主要參數,分別模擬該辦公樓(設計建筑(Proposed Building)與基準建筑(Baseline Building)的能耗,根據模擬結果算出設計建筑相對于基準建筑的能源費用節能率。
能源利用形式及能源價格:電價:1.0694 元/kWh;天然氣:4元/m3。
由模擬結果可知,基準建筑全能耗費用平均為:
$(1316755+1293824+1298975+1316563)/4=1306529.3
設計建筑年運行能耗費用為:$1126685
由于本項目中采用了冰蓄冷技術,年節省運行費用約70 萬元,約美元 $102941.18。
根據以上結果初步計算節能率如下:($Baseline Building - $Proposed Building)/ $Baseline Building =(1306529.3-(1126685-102941.18))/1306529.3=21.64%
根據以上初步計算結果可知,設計建筑與基準建筑的全年能耗費用相比可減少21.64%。
4 結束語
綜上所述,通過對深圳中航城辦公樓進行節能措施介紹和能耗模擬分析,得出以下結論:
1、低能耗是深圳中航城辦公樓的一大亮點,它采用多種先進的節能產品,集成了低能耗圍護結構、高效節能窗和自然通風等多種節能技術,為推廣和應用新型的節能技術和措施提供了參考。
2、通過模擬軟eQUEST 對辦公樓的全年8760 小時能耗進行計算和節能分析,結果說明通過各種節能措施的集成應用,該辦公樓的節能效果十分顯著。
總而言之,建筑節能具有相當的復雜性以及系統性特征,多以外墻節能、屋面節能、地面節能、采暖制冷節能、通風節能、以及幕墻門窗節能作為研究的對象。不同地區建筑物對于節能的要求有所不同,需要相關工作人員明確節能需求與標準,采取針對性的節能設計方案,通過構造的調整,對建筑材料的合理選擇,在不對建筑物功能產生影響的情況下,確保建筑物節能效果得到有效的發揮。本文以深圳中航城辦公樓工程實例作為研究對象,就該辦公樓在建筑節能設計方面的實施要點進行了綜合分析與探討,望能夠給辦公樓的節能設計提供有益參考。
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