资讯网 / 媒体视角

媒体视角

高层建筑的节能新技术--高层建筑生物气候缓冲空间

来源:《中国建设报》2003.5.19 发布时间:2003-07-07
阅读次数: 【字号:
高层建筑高空环境与一般低层建筑所处的环境差异较大,设计师,则必须采取相应的额外的措施来满足高空环境下使用者对舒适度的需求和精神需求。一般的高层建筑都投资高昂、能耗巨大。随着经济的发展,能源的消耗越来越大,人们也越来越意识到节约能源的重要性,节约能源、创建一个可持续发展的未来的未来是每一个设计师不可逃避的责任,因此,高层建筑的节能意义重大。

  马来西亚的杨经文博士基于自己多年的研究提出了"生物气候型摩天楼"这一概念,要求对不同的立面采取不同的处理方法。因为即使对于某一特定地区,太阳的照射轨迹在一天之内、一年之内也有很大的变化,对建筑各个立面的影响也各不相同。"生物气候型摩天楼"充分考虑了高层建筑所在场地的气候特点并结合之,从气候出发,设计出了具有地方特色的建筑,同时节约了高层建筑的能耗,是一种非常有益并成功的尝试。

  所谓的建筑的"生物气候缓冲层",清华大学的宋晔皓博士这样定义:生物气候缓冲层是指在生态系统结构框架的制约下,通过建筑群体之间的组合关系,建筑实体的组织合建筑细部的各种维护设计等设计策略,在建筑与周围生态环境之间建立一个缓冲区域,既可以在一定程度上防止各种极端气候条件变化的影响,又可以促进使用者所需要的各种微气候调节手段的效果,争取为建筑系统提供良好的微气候环境,尽量满足使用者的各种生物舒适要求。

  对于高层建筑而言,所谓的"极端气候条件对建筑系统内部人体舒适感觉的不利影响……"除了来自于当地的气候和地理环境条件之外,更主要的还有来自于高层建筑自身的高度的不利影响。

  "高层建筑"的"生物气候缓冲空间"就是基于生物气候学原理,充分考虑高层建筑的特点,结合场地的气候条件,利用高层建筑中的一些特有的空间作为建筑整体的"生物气候缓冲空间"(即"缓冲层"),这些空间除了具有使用功能之外同时又对高层建筑节能以及提高室内舒适度有显著贡献,一举多得。

  这些空间包括:高层建筑中的交通核,空中庭院,中庭,"双层皮"空间等等。

  交通核

  高层建筑的垂直交通系统包括:楼梯、电动扶梯、电梯、小升降机以及建筑中所有的竖向输送设施。这些设施通常被布置在核心位置。从结构上讲,高层建筑的电梯井的井壁通常采用剪力墙,尤其是在与混凝土框架结构联合作用的时候。电梯井通常被称作"交通核"。

  在生物气候型摩天楼中,交通核的位置至关重要。它不仅关系到室内空间的质量,还与场地的日照轨迹有关。通过对"交通核"的合理布置,可以创造一些"生物气候缓冲空间",有效的缓解不良气候对建筑可能造成的影响并达到建筑整体节能的效果,它是进行生物气候摩天楼平面设计的关键考虑因素。

  交通核的位置一般有三种情况:中央核、双侧核、单侧核。

  其中"中央核"为内侧核,对建筑的结构有利。而"双侧核"和"单侧核"为外侧核,可直接接触室外环境,因此可以充当高层建筑的"缓冲空间",作为室外环境到室内主要使用空间的过渡,缓解不良气候和地理环境对建筑产生的负面影响,从而减少建筑的运行能耗。

  相对于"中央核"而言,"外侧核"布置交通核有许多好处,如果高层建筑的规模足够大而布置成"双侧核"则有更多的好处:两核可置于建筑受热较高的部位,对室内空间起热工缓冲的作用。举例来说,在湿热气候区,太阳轨迹一般沿着赤道东升西落。研究表明,将交通核布置在东、西两侧相对较热的朝向可以极大的降低空调运行费用。

  中庭

  对于生物气候型高层建筑而言,抵挡不良气候和地理环境对建筑的影响并对室内环境进行控制从而节约能耗,中庭是另外一种有效的空间形式。建筑中的中庭可供人们进行社交、娱乐、休闲、购物等各种活动,同时又使室内空间具有室外感,迎合了人们热爱自然的天性。

  作为生物气候型高层建筑的重要组成部分,它还有引入自然光线,弥补高层建筑中自然采光的不足和调节"温室效应",促进自然通风的功用。

  由于空间高度不同造成压力差,从而形成的中庭内气流运动。当代的摩天楼正致力于开发健康的内部环境,鼓励更过地引入新鲜空气和促进房间中的空气交换。在生物气候型摩天楼中,尽管可以借助机械方法来达到通风的目的,但是采用自然通风更有说服力。恰当的利用中庭的"烟囱效应",可以有效的促进自然通风并达到节约建筑能耗的目的。

  "双层皮"幕墙

  高层建筑中的玻璃幕墙可以最大限度地利用自然采光以降低人工照明能源,但大面积玻璃在提供良好照明的同时却又带来了采暖和制冷能耗高的隐患。从这个角度讲,建筑的自然采光和节能之间存在着矛盾。而"双层皮"幕墙系统恰好可以解决这一矛盾。
l "双层皮"幕墙的优点有很多,比如通过第二层"皮"可以有效地降低进入室内的噪音值。在冬天通过对"双层皮"之间空气的预热可以有效地降低建筑表皮的热损失。因为外"皮"的存在,降低了建筑内"皮"上的风压,因为使得高层建筑中部分自由开窗通风成为可能,仅此一举便可以大大降低高层建筑中机械通风所需的能耗。

  在"双层皮"间设置的遮阳百叶比"单层皮"建筑的内置百叶有更佳的遮阳效果,因而是可以降低更多的冷负荷。内置百叶虽然可阻止阳光辐射向室内进一步穿透,但已透过玻璃的热量却可以以对流的方式影响室内的热舒适度,"双层皮"间的百叶则没有这种问题。

  "高层建筑的生物气候缓冲空间"基于对当地气候以及高层建筑特殊的高空环境的考虑,在具备最基本的使用功能的同时,还对外界的不良气候和环境的影响有缓冲和削弱的作用,能够最大限度的降低对不可再生能源的依赖。这种设计思路和出发点对节约能源、创建一个可持续发展的未来必将具有深远的意义。
    
    北京建筑工程学院建研2000级 李兵兵
XML 地图 | Sitemap 地图