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【摘 要】 本文结合某超高层建筑的工程案例，针对夏热冬暖地区超高层项目的绿色建筑适用技术的设计实践进行了探讨，希望会对国内各地更多的超高层在绿色建筑技术的设计与应用有所借鉴。
【关键词】 绿色建筑；高层建筑；夏热冬暖地区；经济效益
1 项目概况
该项目建筑高度为276.2m，地下4层，地上68层，总建筑面积21.14万m2，其中地上建筑面积175232m2，地下33071m2，主要功能包括甲级写字楼、会议室和少量辅助性的餐饮和休闲服务区域。该项目为超高层建筑。
2 绿色建筑重点技术分析
本项目根据功能适用性、技术先进性、环境协调性、经济合理性4个原则制定了绿色建筑技术体系，合理运用多项绿色建筑亮点技术，其中包括呼吸式幕墙、可调节外遮阳幕墙通风器、屋顶绿化、透水地面、太阳能热水、排风热回收、雨水系统、室内空气质量监控系统、地下室导光筒采光、建筑结构优化等。
1）呼吸式幕墙与可调节外遮阳
本项目在建筑物东西两侧靠中间的梭形区域采用了双层呼吸式幕墙，幕墙外层采用12mm+1.52mmPVB+12mm超白夹胶钢化玻璃，内层采用8mm+16mmAr+8mm雙银Low-E钢化玻璃，层间部分采用铝合金瓦楞板+2mm厚铝板+75mm厚保温岩棉+1.5mm厚隔气钢板，上下层之间水平隔断采用6mm+1.14mmPVB+6mm彩釉防火玻璃，玻璃与玻璃之间打防火密封胶。本项目的呼吸式幕墙系统内外两层形成的通风换气层装有进风和排风装置，能够加强室内的通风换气，减少空调通风系统能耗。
此外，本项目呼吸式幕墙具有良好的保温隔热性能，幕墙的传热系数为2.5W/（m2·K），遮阳系数为0.134，满足广东省节能备案要求。本项目呼吸式幕墙的遮阳系数之所以能够达到0.134，是因为在呼吸式幕墙中间空气层设置了铝合金百叶活动外遮阳。该遮阳系统采用1个电机拖动一个单元单幅百叶的控制方式，电机及控制系统满足耐候性要求，可以实现电动调节百叶的开启角度。
2）幕墙通风器
随着玻璃幕墙在现代化建筑中的大量使用，建筑自然通风问题逐渐成为建筑物理设计的一个主要难题，该项目在6～14层南北立面设置了幕墙通风器，有效解决了幕墙通风难的问题。该项目采用了幕墙通风器后，有效地改善了室内的通风效果，尤其在过渡季节可以通过自然通风降低空调系统能耗。
此外，该项目的幕墙通风器还具有较好的隔热设施，并设置了锁闭系统，具有可启闭的阀门，便于物业人员管理，提高了通风器在封闭状态的气密性和隔热性能。
3）屋顶绿化
本项目在天面屋顶设置了屋顶绿化，力求打造四季常绿的屋顶花园，该设计不仅起到了保温隔热作用，同时能够改善城市热岛效应。本项目的天面屋顶扣除核心筒机房和屋面设备安放位置之外的屋面可绿化面积为931m2，实际绿化面积为408m2，占可绿化面积的比例为43.8%。该项目屋顶绿化植被主要选用鸭脚草、肾蕨、银边草、马尼拉草等，绿化乔木主要包括桂花、红花鸡蛋花、红继木，屋顶绿化平面。
4）透水地面
本项目在设计过程中加强对透水地面的设计，减轻排水系统负荷的同时能够改善生态环境及强化天然降水的地下渗透能力。本项目室外透水地面总面积为3069.5m2，包括室外绿地面积1929.5m2、植草格144m2、水体362m2、给配石634m2，室外透水地面面积占室外地面面积的44.14%。
5）太阳能热水
本项目在屋顶设置太阳能热水系统，选用每组集热器含直径47mm，长1200mm的真空管，每组真空管数量为14支，每组集热器轮廓集热面积为2.8m2。本项目太阳能热水系统选用120组集热器，总轮廓集热面积为336m2，有效集热面积128m2。太阳能热水系统所产生的热水用于62～68层生活热水，为12%的住户提供生活热水，可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水消耗总量的10%。
6）排风热回收
本项目新风空调机内设有新风、排风全热回收装置，以回收排风的能量，降低空调系统能耗。本项目共采用了10台Arotor轮通高效分子筛型全热转轮机，均安装在空调箱中，并配有转轮专用的V200型控制器，转轮热回收机组的热效率>70%，同时引入新风能源管理系统，将转轮运行的节能效果最大化。本项目采用高效分子筛型全热交换转轮机后，有效降低了空调系统装机容量，减少了设备投资，而且在实际运行过程中每年可为用户净节省电消耗112万kW·h，静态投资回收期约为1.53年。
7）节水灌溉
本项目的绿化给水系统采用可调微喷方式，部分小面积绿化采用人工浇灌，室外绿化取水点采用快装式自动取水阀，天面绿化用水点采用地上式节水喷灌系统。
8）非传统水源利用
本项目对屋面、地面、绿地可收集的雨水进行收集，雨水经处理后主要用于卫生间冲厕、车库冲洗、道路冲洗、室外绿化浇洒及水景补水。此外，本项目对空调冷凝水进行收集处理后，作为屋顶绿化用水及空调冷却塔的补水水源。经计算，本项目全年雨水回收利用量为10083.34m3，冷凝水回收利用量为11993m3，非传统水源利用率为14.18%。
9）空气质量监控系统
本项目办公层的新风量均按照国家标准要求的新风量计算，新风供应时通过测量室内二氧化碳浓度来控制新风量的供应，二氧化碳传感器安装在空气处理机组的回风管上，通过检测回风二氧化碳浓度的变化来控制新风，同时本项目在风系统中还采用了光催化空气净化装置，以保证空气质量。此外，本项目地下室采用一氧化碳传感器测试地下室的空气中一氧化碳的浓度，来控制地下室通风。
10）地下室导光筒采光
在本项目地下室顶板设置19个采光筒，协助解决地下1层的白天采光问题，地下2～4层由于人防要求为防护密闭楼板，故未采用。地下1层主要功能空间包括主体车库、值班室、消防、安防值班室等，面积约6223.0m2，其中约有1400.2m2的采光照度>75lx，占地下1层主要功能空间的22.5%。占地下室总建筑面积4.23%。 11）建筑结构优化
本工程采用带巨型斜撑和加强层的框架核心筒结构体系。楼盖原初步设计考虑采用钢筋混凝土梁板楼盖，从造价、工期、施工难度和环保方面考虑进行优化对比，最终采用造价较高，但绿色环保的钢梁+钢筋桁架组合楼盖。通过对结构布置方案的计算比较，核心筒采用提高混凝土强度至C70，核心筒四角加入型钢，优化后第一周期降至6.1s，地震作用和50年一遇的风荷载（承载力计算按100年一遇）下的层间位移角分别降至1/987和1/724；底部墙厚由原来的1200mm减为900mm，大大减少了混凝土用量，减轻了结构自重；底部的柱截面由于采用钢管柱，通过提高含钢量，直径由原来的1800mm减为1200mm，增加了实际可使用面积。
12）绿色施工
本项目现浇混凝土全部采用预拌混凝土，并采用商品砂浆，有效避免了施工现场噪声，同时相比于现场搅拌混凝土，要减少损耗水泥10%～15%，减少消耗砂石5%～7%，避免大量自然资源浪费。同时，本项目在施工前期制定了綠色施工各项计划书，包括《水土流失控制计划》、《施工废弃物管理计划》和《施工期间IAQ管理计划》等，并收集施工期间的各项资料。
13）建筑能耗模拟优化
采用eQUEST能耗模拟分析软件，对该项目进行建模，通过对围护结构、空调系统、照明系统等进行优化分析，经过模拟优化后的设计建筑比基准建筑节省运行费用20%左右，单位面积耗电量降低26.45kW·h/（m2·年），能够降低能耗费用约26.27元/（m2·年）。
3 综合效益分析
通过对本项目的技术增量成本分析，本项目为了实现建筑的绿色可持续设计而增加的成本投入为3570.95万元，单位面积增加的成本投入170元左右。但通过成本投入而增加的绿色技术将会分别从节地、节能、节水、节材的角度带来以下直接经济效益，经计算，本项目每年可节约运行费用561.98万元，此外还具有潜在的环境效益以及社会效益，即实现了节能、节地、节水、节材的同时，改善了室内环境质量，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，对各项资源的节约及环境的保护都产生了积极的作用。
4 结语
以夏热冬暖地区某绿色超高层项目为例，通过合理进行绿色建筑可持续设计，并将绿色建筑适用技术进行有效实践，对其在设计过程中所采用的绿色建筑11项亮点技术进行介绍，并对其所实现的经济效益进行详细分析。结果表明，通过该适用技术的实施，有效提高了建筑的节能效果，降低了超高层建筑的运行成本、降低了资源消耗、减少了环境污染，取得了良好的社会和经济效益。
【关键词】 绿色建筑；高层建筑；夏热冬暖地区；经济效益
1 项目概况
该项目建筑高度为276.2m，地下4层，地上68层，总建筑面积21.14万m2，其中地上建筑面积175232m2，地下33071m2，主要功能包括甲级写字楼、会议室和少量辅助性的餐饮和休闲服务区域。该项目为超高层建筑。
2 绿色建筑重点技术分析
本项目根据功能适用性、技术先进性、环境协调性、经济合理性4个原则制定了绿色建筑技术体系，合理运用多项绿色建筑亮点技术，其中包括呼吸式幕墙、可调节外遮阳幕墙通风器、屋顶绿化、透水地面、太阳能热水、排风热回收、雨水系统、室内空气质量监控系统、地下室导光筒采光、建筑结构优化等。
1）呼吸式幕墙与可调节外遮阳
本项目在建筑物东西两侧靠中间的梭形区域采用了双层呼吸式幕墙，幕墙外层采用12mm+1.52mmPVB+12mm超白夹胶钢化玻璃，内层采用8mm+16mmAr+8mm雙银Low-E钢化玻璃，层间部分采用铝合金瓦楞板+2mm厚铝板+75mm厚保温岩棉+1.5mm厚隔气钢板，上下层之间水平隔断采用6mm+1.14mmPVB+6mm彩釉防火玻璃，玻璃与玻璃之间打防火密封胶。本项目的呼吸式幕墙系统内外两层形成的通风换气层装有进风和排风装置，能够加强室内的通风换气，减少空调通风系统能耗。
此外，本项目呼吸式幕墙具有良好的保温隔热性能，幕墙的传热系数为2.5W/（m2·K），遮阳系数为0.134，满足广东省节能备案要求。本项目呼吸式幕墙的遮阳系数之所以能够达到0.134，是因为在呼吸式幕墙中间空气层设置了铝合金百叶活动外遮阳。该遮阳系统采用1个电机拖动一个单元单幅百叶的控制方式，电机及控制系统满足耐候性要求，可以实现电动调节百叶的开启角度。
2）幕墙通风器
随着玻璃幕墙在现代化建筑中的大量使用，建筑自然通风问题逐渐成为建筑物理设计的一个主要难题，该项目在6～14层南北立面设置了幕墙通风器，有效解决了幕墙通风难的问题。该项目采用了幕墙通风器后，有效地改善了室内的通风效果，尤其在过渡季节可以通过自然通风降低空调系统能耗。
此外，该项目的幕墙通风器还具有较好的隔热设施，并设置了锁闭系统，具有可启闭的阀门，便于物业人员管理，提高了通风器在封闭状态的气密性和隔热性能。
3）屋顶绿化
本项目在天面屋顶设置了屋顶绿化，力求打造四季常绿的屋顶花园，该设计不仅起到了保温隔热作用，同时能够改善城市热岛效应。本项目的天面屋顶扣除核心筒机房和屋面设备安放位置之外的屋面可绿化面积为931m2，实际绿化面积为408m2，占可绿化面积的比例为43.8%。该项目屋顶绿化植被主要选用鸭脚草、肾蕨、银边草、马尼拉草等，绿化乔木主要包括桂花、红花鸡蛋花、红继木，屋顶绿化平面。
4）透水地面
本项目在设计过程中加强对透水地面的设计，减轻排水系统负荷的同时能够改善生态环境及强化天然降水的地下渗透能力。本项目室外透水地面总面积为3069.5m2，包括室外绿地面积1929.5m2、植草格144m2、水体362m2、给配石634m2，室外透水地面面积占室外地面面积的44.14%。
5）太阳能热水
本项目在屋顶设置太阳能热水系统，选用每组集热器含直径47mm，长1200mm的真空管，每组真空管数量为14支，每组集热器轮廓集热面积为2.8m2。本项目太阳能热水系统选用120组集热器，总轮廓集热面积为336m2，有效集热面积128m2。太阳能热水系统所产生的热水用于62～68层生活热水，为12%的住户提供生活热水，可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水消耗总量的10%。
6）排风热回收
本项目新风空调机内设有新风、排风全热回收装置，以回收排风的能量，降低空调系统能耗。本项目共采用了10台Arotor轮通高效分子筛型全热转轮机，均安装在空调箱中，并配有转轮专用的V200型控制器，转轮热回收机组的热效率>70%，同时引入新风能源管理系统，将转轮运行的节能效果最大化。本项目采用高效分子筛型全热交换转轮机后，有效降低了空调系统装机容量，减少了设备投资，而且在实际运行过程中每年可为用户净节省电消耗112万kW·h，静态投资回收期约为1.53年。
7）节水灌溉
本项目的绿化给水系统采用可调微喷方式，部分小面积绿化采用人工浇灌，室外绿化取水点采用快装式自动取水阀，天面绿化用水点采用地上式节水喷灌系统。
8）非传统水源利用
本项目对屋面、地面、绿地可收集的雨水进行收集，雨水经处理后主要用于卫生间冲厕、车库冲洗、道路冲洗、室外绿化浇洒及水景补水。此外，本项目对空调冷凝水进行收集处理后，作为屋顶绿化用水及空调冷却塔的补水水源。经计算，本项目全年雨水回收利用量为10083.34m3，冷凝水回收利用量为11993m3，非传统水源利用率为14.18%。
9）空气质量监控系统
本项目办公层的新风量均按照国家标准要求的新风量计算，新风供应时通过测量室内二氧化碳浓度来控制新风量的供应，二氧化碳传感器安装在空气处理机组的回风管上，通过检测回风二氧化碳浓度的变化来控制新风，同时本项目在风系统中还采用了光催化空气净化装置，以保证空气质量。此外，本项目地下室采用一氧化碳传感器测试地下室的空气中一氧化碳的浓度，来控制地下室通风。
10）地下室导光筒采光
在本项目地下室顶板设置19个采光筒，协助解决地下1层的白天采光问题，地下2～4层由于人防要求为防护密闭楼板，故未采用。地下1层主要功能空间包括主体车库、值班室、消防、安防值班室等，面积约6223.0m2，其中约有1400.2m2的采光照度>75lx，占地下1层主要功能空间的22.5%。占地下室总建筑面积4.23%。 11）建筑结构优化
本工程采用带巨型斜撑和加强层的框架核心筒结构体系。楼盖原初步设计考虑采用钢筋混凝土梁板楼盖，从造价、工期、施工难度和环保方面考虑进行优化对比，最终采用造价较高，但绿色环保的钢梁+钢筋桁架组合楼盖。通过对结构布置方案的计算比较，核心筒采用提高混凝土强度至C70，核心筒四角加入型钢，优化后第一周期降至6.1s，地震作用和50年一遇的风荷载（承载力计算按100年一遇）下的层间位移角分别降至1/987和1/724；底部墙厚由原来的1200mm减为900mm，大大减少了混凝土用量，减轻了结构自重；底部的柱截面由于采用钢管柱，通过提高含钢量，直径由原来的1800mm减为1200mm，增加了实际可使用面积。
12）绿色施工
本项目现浇混凝土全部采用预拌混凝土，并采用商品砂浆，有效避免了施工现场噪声，同时相比于现场搅拌混凝土，要减少损耗水泥10%～15%，减少消耗砂石5%～7%，避免大量自然资源浪费。同时，本项目在施工前期制定了綠色施工各项计划书，包括《水土流失控制计划》、《施工废弃物管理计划》和《施工期间IAQ管理计划》等，并收集施工期间的各项资料。
13）建筑能耗模拟优化
采用eQUEST能耗模拟分析软件，对该项目进行建模，通过对围护结构、空调系统、照明系统等进行优化分析，经过模拟优化后的设计建筑比基准建筑节省运行费用20%左右，单位面积耗电量降低26.45kW·h/（m2·年），能够降低能耗费用约26.27元/（m2·年）。
3 综合效益分析
通过对本项目的技术增量成本分析，本项目为了实现建筑的绿色可持续设计而增加的成本投入为3570.95万元，单位面积增加的成本投入170元左右。但通过成本投入而增加的绿色技术将会分别从节地、节能、节水、节材的角度带来以下直接经济效益，经计算，本项目每年可节约运行费用561.98万元，此外还具有潜在的环境效益以及社会效益，即实现了节能、节地、节水、节材的同时，改善了室内环境质量，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，对各项资源的节约及环境的保护都产生了积极的作用。
4 结语
以夏热冬暖地区某绿色超高层项目为例，通过合理进行绿色建筑可持续设计，并将绿色建筑适用技术进行有效实践，对其在设计过程中所采用的绿色建筑11项亮点技术进行介绍，并对其所实现的经济效益进行详细分析。结果表明，通过该适用技术的实施，有效提高了建筑的节能效果，降低了超高层建筑的运行成本、降低了资源消耗、减少了环境污染，取得了良好的社会和经济效益。