綠色建筑_超高層建筑綠色策略和設(shè)計

1、超高層建筑綠色策略和設(shè)計Green Strategy & Designing of Super High-rise Building2目目 錄錄超高層建筑的生態(tài)設(shè)計特點超高層建筑的生態(tài)設(shè)計特點現(xiàn)有超高層建筑存在的問題現(xiàn)有超高層建筑存在的問題廣州某綠色超高層建筑設(shè)計實例廣州某綠色超高層建筑設(shè)計實例綠色建筑星級評估綠色建筑星級評估生態(tài)技術(shù)的增量成本生態(tài)技術(shù)的增量成本3n建筑的高度變化導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)的變異建筑的高度變化導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)的變異 高度超過100米以上除太陽輻射可以認為基本不變以外，其它的氣象參數(shù)都會發(fā)生很大的變化 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，則在100米的高空

2、風(fēng)速會依據(jù)指數(shù)規(guī)律提高到3米秒，若高達400500米時風(fēng)速可達到5米秒以上 度隨高度的變化也會有明顯的降低，通常會有每百米高度的溫度下降0.61.0n現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計標準中涉及到遮陽、通風(fēng)等技術(shù)的規(guī)定，現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計標準中涉及到遮陽、通風(fēng)等技術(shù)的規(guī)定，對超高層建筑無法適用對超高層建筑無法適用n超高層建筑的節(jié)能設(shè)計僅僅局限于當前建筑節(jié)能超高層建筑的節(jié)能設(shè)計僅僅局限于當前建筑節(jié)能50的目的目標，不符合國家長遠發(fā)展要求標，不符合國家長遠發(fā)展要求超高層建筑的特點超高層建筑的特點4上海金茂大廈上海金茂大廈單層玻璃、新風(fēng)不足，室內(nèi)環(huán)境差美國芝加哥希爾斯大廈美國芝加哥希爾斯大廈遮陽設(shè)置不合理，當?shù)仫L(fēng)速、建

3、筑形體、朝向考慮不全面現(xiàn)有超高層建筑存在的問題現(xiàn)有超高層建筑存在的問題5綠色超高層建筑設(shè)計實例綠色超高層建筑設(shè)計實例n地點：廣州地點：廣州n塔樓高度：塔樓高度：475.8 mn建筑面積：建筑面積： 塔樓：24.94 萬m2 裙樓：6.42 萬m2 地下：18 萬m2n設(shè)計目標：設(shè)計目標： 綠色建筑“三星級”n設(shè)計理念：設(shè)計理念： 建筑、環(huán)境、人的和諧統(tǒng)一6廣州氣候狀況分析廣州氣候狀況分析輻射與溫度全年空氣溫度、濕度、輻射分布全年干球溫度分布全年直射輻射分布全年相對溫度分布全年散射輻射分布朝向與通風(fēng) 年輻射最佳朝向全年風(fēng)玫瑰冬季風(fēng)玫瑰夏季風(fēng)玫瑰7n節(jié)地與室外環(huán)境節(jié)地與室外環(huán)境 透水地面、塔樓空中

4、花園、附屬樓屋頂花園n節(jié)能與能源利用節(jié)能與能源利用 綠燈塔、夾層風(fēng)力發(fā)電、呼吸幕墻和綜合遮陽體系、水源熱泵、光電技術(shù)、勢能電梯、地下車庫LED照明、附屬樓自然通風(fēng)n節(jié)水與水資源利用節(jié)水與水資源利用 雨水利用、其他節(jié)水措施n節(jié)材與材料資源利用節(jié)材與材料資源利用n室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量 地下車庫導(dǎo)光筒采光、誘導(dǎo)通風(fēng)適用生態(tài)技術(shù)體系適用生態(tài)技術(shù)體系8盛行風(fēng)和盛行風(fēng)和地域環(huán)境地域環(huán)境 本地污染本地污染 噪音噪音 環(huán)境承載能力環(huán)境承載能力 規(guī)范和標準規(guī)范和標準周邊建筑周邊建筑太陽軌跡太陽軌跡防護林帶防護林帶和遮陽和遮陽ACCESS ANDPARKING建筑朝向建筑朝向節(jié)地與室外環(huán)境節(jié)地與室外環(huán)境9n垂

5、直綠化垂直綠化 豐富建筑形式，改善建筑環(huán)境n生態(tài)效益生態(tài)效益 改善微氣候，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，吸收二氧化碳，放出氧氣，提高空氣質(zhì)量n空中花園面積空中花園面積 200/千名辦公人員，共需空中花園面積 4200 2000 空中花園位于95層的建筑觀光層 建筑中每隔8層設(shè)計一個高達4層樓，面積為200的獨立花園，全樓自上至下共11個，總面積 2200 塔樓空中花園塔樓空中花園包含水，植物和假山的花園平面圖包含水，植物和假山的花園平面圖 包含植物和木平臺的花園平面圖包含植物和木平臺的花園平面圖 10n設(shè)計理念設(shè)計理念 “綠”，綠色建筑的引領(lǐng)者 “燈塔”，廣東省的標志性建筑n具體措施具體措施 在東塔樓頂架設(shè)

6、渦輪發(fā)電機組6 組，每組發(fā)電功率 50 kW，總發(fā)電功率 300 kW綠綠燈塔燈塔屋頂風(fēng)機布置屋頂風(fēng)機布置 11塔樓結(jié)構(gòu)體系塔樓結(jié)構(gòu)體系 n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 廣州有效風(fēng)能密度200 W/以上 風(fēng)速和高度：地面2米/秒，100米高空3米/秒，400-500米時5米/秒以上 設(shè)備層有可利用空間n具體措施具體措施 5個通風(fēng)夾層，層高4-5m 選用渦輪機組直徑為4m，每組發(fā)電功率按2kW，每個通風(fēng)間層發(fā)電功率可達到60kW 考慮部分情況只能實現(xiàn)雙向有效發(fā)電，功率取40kW，全部通風(fēng)間層可達 400 kW夾層風(fēng)力發(fā)電夾層風(fēng)力發(fā)電12通風(fēng)夾層風(fēng)機布置通風(fēng)夾層風(fēng)機布置 n布置方案布置方案 角部風(fēng)速增加很大，

7、是架設(shè)發(fā)電機組的最佳位置 圍繞核心筒在角部設(shè)置開口，開口大小占立面1/4左 一個角部設(shè)置 10 組n儲電方式儲電方式 蓄電池組投資過大 設(shè)置自動控制和并網(wǎng)保護裝置減少并網(wǎng)的“回流”干擾n風(fēng)力發(fā)電機房風(fēng)力發(fā)電機房 核心筒內(nèi)部或相鄰設(shè)備間，約510夾層風(fēng)力發(fā)電夾層風(fēng)力發(fā)電13n視覺效果視覺效果屋面頂部，建議采用顯示結(jié)合方式，在外立面上凸顯出渦輪發(fā)電機通風(fēng)夾層中設(shè)置的渦輪發(fā)電機組，采用隱式布置，通過在外立面作貫通處理，將風(fēng)引入夾層內(nèi)部同時在立面可形成均勻條帶狀分布n噪音問題噪音問題噪聲源：嚙合的齒輪對或齒輪組、由于互撞和摩擦激起齒輪體的振動、由轉(zhuǎn)動軸等旋轉(zhuǎn)機械部件產(chǎn)生周期作用力激發(fā)的噪聲等在風(fēng)機基座

8、處做專用的鋼彈簧減震處理當風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機組最大有效工作風(fēng)速（切出風(fēng)速）時，風(fēng)機自動切斷n嘯叫問題嘯叫問題適當加大夾層開口風(fēng)力渦輪發(fā)電機組錯落排布，盡可能大的增加阻尼作用，減小流進、留出夾層的風(fēng)速經(jīng)CFD分析，當來流風(fēng)速為10 m/s時，通過上述措施，可減小至 5 m/s 左右，有效控制嘯叫的產(chǎn)生夾層風(fēng)力發(fā)電夾層風(fēng)力發(fā)電14n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 夏季漫長，太陽輻射強烈 超高層建筑無法使用活動外遮陽 面江位置需滿足觀景需求n具體措施具體措施 塔樓部分朝向采用呼吸幕墻（中置活動百葉簾） 塔樓 15 層以下采用中空百葉玻璃 附屬辦公樓采用垂直百葉機翼外遮陽 附屬商場采用水平葉片機翼外遮陽呼吸幕墻和綜

9、合遮陽體系呼吸幕墻和綜合遮陽體系廣州市太陽輻射強度分布圖廣州市太陽輻射強度分布圖 15n呼吸幕墻呼吸幕墻 布置區(qū)域：右圖黃線之間 遮陽系數(shù)：百葉簾全關(guān)閉狀態(tài)SC 0.25，全收起時SC 0.60 外循環(huán)的氣流組織方式 外層鋼化玻璃，內(nèi)層中空高透Low-E玻璃 鋁合金百葉簾采用從上到下的控制方式，軌道為導(dǎo)軌式（在有氣流情況下較穩(wěn)定） 設(shè)置反光板以提供室內(nèi)采光 廊道接力通風(fēng)，寬度600-1000mm呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻布置位置呼吸幕墻布置位置16呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻內(nèi)置活動百葉簾呼吸幕墻內(nèi)置活動百葉簾 廊道接力通風(fēng)廊道接力通風(fēng) 17n

10、附屬辦公樓附屬辦公樓 嵌入墻體的垂直百葉機翼外遮陽 全收起時SC0.60，全遮擋時SC0.30 寬度為 800 mm左右的單翼型鋁合金葉片 可根據(jù)陽光角度自動控制葉片角度 葉片應(yīng)有 30%以上面積穿孔，孔直徑為 5 mm左右呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻和綜合遮陽體系 垂直葉片機翼外遮陽垂直葉片機翼外遮陽（廣州發(fā)展中心）（廣州發(fā)展中心）18n附屬商場附屬商場 水平葉片機翼外遮陽 全收起時SC0.60，全遮擋時SC0.30 葉片離開里面 0.5 m左右，有利于自然通風(fēng) 可根據(jù)陽光角度自動控制葉片角度 400 mm的單翼型葉片呼吸幕墻和綜合遮陽體系呼吸幕墻和綜合遮陽體系19n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 公用

11、建筑的電梯用電量占建筑總用電量的17%-25%以上 電動機拖動負載消耗的電能占電梯耗電量的 70% 以上n設(shè)計方案設(shè)計方案 額定載重量1350kg（20人）以上的大容量電梯 多臺面對面排列的群控電梯，侯梯廳深度不小于相對的轎箱深度之和 本項目不滿足規(guī)范要求，建議增大侯梯廳深度至 3.1 m以上勢能電梯勢能電梯20n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) LED照明系統(tǒng)可在滿足光照需求的情況節(jié)約電耗n設(shè)計方案設(shè)計方案 為一層地下車庫，約2萬m2提供照明 需要電池板約為 165 電池板規(guī)格(裝框后)為:180073045,則大概需要電池板 125 塊地下車庫地下車庫LED照明照明21n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 提高商場空氣品質(zhì)

12、 充分利用穿堂風(fēng) 設(shè)立中庭或天井n設(shè)計方案設(shè)計方案 附屬辦公樓頂部宜設(shè)置合適的無動力風(fēng)帽（20個，長寬高為:360380380mm，排風(fēng)量為7200m3/h） 中庭上部宜設(shè)置自動開啟窗，面積占中庭總面積的 20 左右 30 的外窗面積為自動開啟窗附屬樓自然通風(fēng)附屬樓自然通風(fēng)22附屬樓自然通風(fēng)附屬樓自然通風(fēng)CFD分析分析邊界條件選取廣州夏季的主風(fēng)向東南風(fēng)，風(fēng)邊界條件選取廣州夏季的主風(fēng)向東南風(fēng)，風(fēng)速取地面速取地面10米處的速度米處的速度3.6m/s,然后根據(jù)風(fēng)速然后根據(jù)風(fēng)速與高度的關(guān)系對各個高度的風(fēng)速進行修正與高度的關(guān)系對各個高度的風(fēng)速進行修正 23附屬樓自然通風(fēng)附屬樓自然通風(fēng)CFD分析分析在主樓

13、后面有漩渦產(chǎn)生，東向和南向具有正在主樓后面有漩渦產(chǎn)生，東向和南向具有正壓，有利于進風(fēng)，所以應(yīng)在此處布置窗戶，壓，有利于進風(fēng)，所以應(yīng)在此處布置窗戶，將室外清新空氣引入室內(nèi)，進行自然通風(fēng)將室外清新空氣引入室內(nèi)，進行自然通風(fēng)24附屬樓自然通風(fēng)附屬樓自然通風(fēng)CFD分析分析西向和北向具有負壓，有利于排風(fēng)，所以應(yīng)在此處開窗，西向和北向具有負壓，有利于排風(fēng)，所以應(yīng)在此處開窗，將室內(nèi)空氣排出將室內(nèi)空氣排出在室外無風(fēng)的惡劣天氣下，自然通風(fēng)效果不太好，熱空氣在室外無風(fēng)的惡劣天氣下，自然通風(fēng)效果不太好，熱空氣聚集在中庭的上部區(qū)域，所以在這種情況下建議設(shè)置自動聚集在中庭的上部區(qū)域，所以在這種情況下建議設(shè)置自動可開啟窗

14、戶和無動力風(fēng)帽進行排風(fēng)，以確保室內(nèi)空氣的人可開啟窗戶和無動力風(fēng)帽進行排風(fēng)，以確保室內(nèi)空氣的人體舒適度體舒適度25n設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) 超高層建筑用水量大，供水程序復(fù)雜 廣州地區(qū)雨水資源豐富n設(shè)計方案設(shè)計方案 利用雨水供應(yīng)室內(nèi)花園和室外綠地澆灌雨水利用雨水利用廣東廣州市地區(qū)廣東廣州市地區(qū)1971-2000年降雨及風(fēng)速數(shù)據(jù)表年降雨及風(fēng)速數(shù)據(jù)表月月份份累年各月降累年各月降水量（）水量（）累年各月最累年各月最大日降水量大日降水量（）（）累年各月日累年各月日降水量降水量50mm日日數(shù)數(shù)累年各月平累年各月平均風(fēng)速均風(fēng)速(m/s)140.975.011.7269.489.211.7384.767.611.64

15、201.2119.881.65283.7215.3141.76276.2210.9111.87232.5111.091.98227239.081.59166.2156.471.51087.3110.741.81135.4116.301.81231.646.101.726n雨水收集方式雨水收集方式 建筑立面中設(shè)置環(huán)形結(jié)構(gòu)導(dǎo)水槽來收集雨水，在立面的各分區(qū)線上設(shè)置雨水收集入口將雨水引入室內(nèi)，收集的雨水經(jīng)處理后即可用于室內(nèi)空中花園的灌溉n雨水收集路線雨水收集路線 將建筑分為兩個區(qū)域，上部區(qū)域收集的雨水集于中間雨水處理間，下部區(qū)域收集的雨水置于建筑下層儲水間，再泵至建筑中層進行處理n室內(nèi)雨水處理間室內(nèi)雨

16、水處理間 通過導(dǎo)水槽收集建筑外立面雨水，在建筑中間層設(shè)計雨水處理間，儲水容量為10 m，雨水處理間占地 20 。建筑下層設(shè)雨水儲存間，占地約 8 n灌溉管線灌溉管線 雨水處理處后主要用于室內(nèi)花園灌溉，所以在雨水處理間和各花園設(shè)置專用雨水灌溉管線雨水利用雨水利用塔樓塔樓27雨水利用雨水利用塔樓塔樓每每 16 層設(shè)置一導(dǎo)水槽，則導(dǎo)水槽共層設(shè)置一導(dǎo)水槽，則導(dǎo)水槽共6 個個導(dǎo)水槽鋁合金板厚度初步定為導(dǎo)水槽鋁合金板厚度初步定為 3 mm非安裝節(jié)點處導(dǎo)水槽與玻璃幕墻之間需設(shè)置防震非安裝節(jié)點處導(dǎo)水槽與玻璃幕墻之間需設(shè)置防震墊層，并采用玻璃膠或其他材料來實現(xiàn)導(dǎo)水槽與墊層，并采用玻璃膠或其他材料來實現(xiàn)導(dǎo)水槽與玻

17、璃幕墻的無縫連接玻璃幕墻的無縫連接28n雨水收集方雨水收集方式式 結(jié)合屋面排水系統(tǒng)收集裙樓屋頂雨水，收集的雨水經(jīng)管線合流至地下雨水處理間n雨水處理間及儲水空間雨水處理間及儲水空間 收集裙樓屋頂?shù)挠晁?，?jīng)處理后用于室外綠地澆灌，處理間占地 15 ，地下儲水空間 30 。處理間可根據(jù)設(shè)計要求可放于地下或地上n人工湖補水人工湖補水 本項目規(guī)劃建造人工湖，屋頂多出雨水及地面雨水經(jīng)過初期棄流和過濾后可用于人工湖補水雨水利用雨水利用附屬樓屋頂及地面附屬樓屋頂及地面29n為了保證光照度均勻合理，地下車庫照明系統(tǒng)采用 16 個導(dǎo)光筒，單位柱距（8.4m8.4m）設(shè)置 1 個， 橫向、縱向44放置。n導(dǎo)光筒直徑

18、約為 800 mm，滿足地下車庫 75 lx照度要求。n導(dǎo)光筒室外部分可與景觀結(jié)合、也可以在保證水質(zhì)良好的情況下，導(dǎo)光筒與景觀水體結(jié)合。n建筑需預(yù)留空洞，并提供地面部分到地下室的剖面圖；n還需與建筑、景觀專業(yè)確定導(dǎo)光筒的具體位置及與景觀結(jié)合的情況。地下車庫導(dǎo)光筒采光地下車庫導(dǎo)光筒采光30n設(shè)計依據(jù) 誘導(dǎo)通風(fēng)：提高空氣品質(zhì)，降低能耗地下車庫誘導(dǎo)通風(fēng)地下車庫誘導(dǎo)通風(fēng)31地下車庫誘導(dǎo)通風(fēng)地下車庫誘導(dǎo)通風(fēng) 傳統(tǒng)地下通風(fēng)氣流組織傳統(tǒng)地下通風(fēng)氣流組織 誘導(dǎo)通風(fēng)氣流組織誘導(dǎo)通風(fēng)氣流組織 傳統(tǒng)通風(fēng)方式氣流組織不好，氣流影響的范圍比較小，而誘導(dǎo)通風(fēng)氣流組織良好，每臺誘導(dǎo)通風(fēng)機都可以把其區(qū)域范圍內(nèi)的氣流組織良好，以達到保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求 32n設(shè)小汽車的總排量為0.45m3/min,汽車尾氣中CO含量為5.5%,則一輛汽車CO的發(fā)生量