【學員問題】超高層建筑節(jié)能設計？

【解答】超高層建筑在城市節(jié)地、提升城市形象、拉動社會投資、擴大旅游和商貿活動等方面有其獨特作用，也遠非普通建筑可以比擬，因此近年來我國經(jīng)濟實力雄厚的地區(qū)竣工、在建和擬建的超高層建筑如雨后春筍，鋼結構技術的發(fā)展更是助長了建筑超高層化態(tài)勢，高度超過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。但目前國內針對超高層建筑工程所探討的關鍵技術問題多是結構的安全，而對于所面臨的建筑節(jié)能問題研究和技術投入不夠。在2005年《公共建筑節(jié)能設計標準》頒布之前，包括超高層建筑在內的公共建筑，基本沒有開展工程建筑節(jié)能的設計和審查，標準頒布之后，盡管一些地區(qū)對照建筑節(jié)能標準約束了工程設計，但還存在諸如建筑節(jié)能模擬優(yōu)化設計技術障礙、現(xiàn)行建筑節(jié)能設計標準約束不及、工程設計依據(jù)的節(jié)能目標短視等一些關鍵問題沒有得到很好解決。

首先，超高層建筑的建筑節(jié)能優(yōu)化設計技術看，建筑的高度變化導致相關參數(shù)的變異，進而影響建筑能耗的變化是一個不爭的事實，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。通常根據(jù)氣象觀測資料構建的典型氣象年數(shù)據(jù)中，地面風速是取自地面高度10米處，如地面風速為2米/秒時，則在100米的高空風速會依據(jù)指數(shù)規(guī)律提高到3米/秒，若高達400～500米時風速可達到5米/秒以上，溫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0.6～1.0℃，僅這個變化足可以相當于把建筑物移動了一個2級氣候區(qū)。而依據(jù)國內建筑節(jié)能的設計能力來看，大多數(shù)設計單位所掌握的用以優(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(shù)沿高度的變化規(guī)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，這就勢必無法準確地計算建筑物的能量消耗，更無從談及科學合理地設計建筑物制冷、空調、配電等一系列設備系統(tǒng)。

其次，建筑節(jié)能設計標準所能約束的節(jié)能技術還不能夠完全適用于超高層建筑，在現(xiàn)行建筑節(jié)能設計標準中涉及到遮陽、通風等技術的規(guī)定，對超高層建筑無法適用，標準規(guī)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(shù)量）規(guī)模遠遠超出了軟件的計算能力。從根本上說，超高層建筑的節(jié)能設計問題，實質是一個在技術上超出了現(xiàn)行國家標準《公共建筑節(jié)能設計標準》所能控制的新技術問題，如果草率地執(zhí)行現(xiàn)行標準，則工程設計的技術依據(jù)顯然不足。

再次，超高層建筑的節(jié)能設計僅僅局限于當前建筑節(jié)能50%的目標，不符合國家長遠發(fā)展要求。應根據(jù)當?shù)氐募夹g經(jīng)濟能力，結合國家建筑節(jié)能中長期發(fā)展規(guī)劃確定出工程的實際節(jié)能能目標（即節(jié)能率），只有以此為前提做出的節(jié)能設計才能體現(xiàn)行業(yè)進步，否則，如此重大工程，在投入使用后的不遠將來，必然會面臨國家節(jié)能規(guī)劃目標的提高而鋃鐺淪為不節(jié)能建筑。

目前我國超高層建筑的節(jié)能問題，已引起了國內外建筑節(jié)能界的密切關注，就上述問題而言，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公司介入國內的重大項目的節(jié)能咨詢，由于對中國建筑節(jié)能標準把握不夠，且不了解地區(qū)性的氣候資源、技術能力、經(jīng)濟水平等，屢屢導致圍護結構選型上出現(xiàn)了不切實際的不合國情的錯誤設計，如在我國南方地區(qū)超高層建筑設計時片面推介歐、美等高緯度寒冷地區(qū)所流行的雙層通風玻璃幕墻系統(tǒng)、外墻外保溫系統(tǒng)、智能化內遮陽系統(tǒng)等，如果對此不進行建筑節(jié)能的專項技術論證，照搬國外技術必然要存在大量建成后的隱患，那么工程完工之時也就是它們面臨節(jié)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期性影響。