高层办公建筑的节能设计分析

李芳芳

摘要：近年来，我国建筑行业快速发展，各个建筑的高层办公建筑越来越多，与此同时高层办公建筑巨大的能耗也引起了人们的广泛关注。高层办公建筑设计复杂性和功能的多样性对于自然环境和能源都有着重要的影响，因此必须结合高层办公建筑的实际情况，不断完善和优化高层办公建筑的节能设计，推动我国建筑行业可持续发展。本文分析了高层办公建筑的能耗以及能耗特点，阐述了高层办公建筑的节能设计分析。

关键词：高层办公建筑；节能设计

随着现代化城市建设的逐渐深入，城市的土地资源日益紧张，高层建筑的占地面积小，使用价值高，逐渐成为我国建筑行业的重要发展趋势。但是高层建筑对于资源和能源的消耗非常大，难以满足我国可持续发展的战略目标，因此通过深入分析和研究高层办公建筑的节能设计，正确处理经济发展和环境保护之间的关系，推动高层办公建筑的生态化和节能化发展。

一、高层办公建筑的能耗介绍以及特点分析

1、高层办公建筑的主要能耗

高层办公建筑比同等面积的多层和地层建筑，功能更加完整，能夠容纳更多的办公人员。为了确保高层办公建筑的稳定运行，高层办公建筑在管理、供暖、供水、空调、电梯等方面都需要耗费大量的资源，高层办公建筑主要消耗的能源有集中供热的热水和蒸汽、天然气、煤炭、电等能源，最主要的消耗系统是高层办公建筑内部的办公设备系统、动力系统、照明系统和空调供暖系统。有调查显示，办公设备系统占整个高层办公建筑能耗的12%，动力系统占15%，照明系统占23%，空调供电系统占50%[1]。

2、高层办公建筑的能耗特点

和普通的酒店、商场等公共办公建筑相比，高层办公建筑的照明能耗虽然比商场照明能耗，但是明显高于酒店办公建筑的照明能耗，并且酒店和商场建筑内部的办公设备较少，工作人员数量相对较少，而高层办公建筑内部的人员密度很高，办公设备和照明系统比例很大，使得高层办公建筑内部的发热量很大。另外，高层办公建筑能耗具有间歇性的特点，由于办公人员具有正常的作息规律和固定的办公时间，因此高层办公建筑在夜间能耗较低，基本无人使用，在白天能耗很高，使用频率也较高。

二、高层办公建筑的节能设计分析

1、采光设计

结合高层办公建筑地基的实际情况，高层办公建筑可以采用交叉式和板式的标准平面层布置，提高高层办公建筑的自然通风采光率。其次，优化高层办公建筑的平面组织形式，采用中庭式或者内院式的平面布置方式，可以有效地增加自然通风和采光。另外，还可以采用立面边庭的布置方式，在高层办公建筑的不同楼层设置通高边庭，和室外环境连通起来，充分利用边庭位置种植绿化，不仅可以美化高层办公建筑环境，优化自然景观，改善建筑内部控制质量，还可以获得良好的采光条件。当高层办公建筑的某些区域实在达不到自然采光条件时，要充分考虑到人工照明的能耗问题，选择和使用节能灯具，降低照明系统的能量损耗。例如，西安市内部的西洋办公大夏，其内部照明系统95%都是采用节能灯具，照明系统的能耗仅占整个高层办公建筑能耗的12.3%左右，具有明显的节能效果[2]。

2、通风设计

不同地区的高层办公建筑在进行节能设计时，要充分考虑到当地的气候条件，例如我国的北方地区，12月份到隔年的1月份是最寒冷的季节，7～8月份比较炎热，高层办公建筑在一年当中60%左右的时间都可以在自然通风的环境中维持舒适的室内环境[3]，特别是在春季和秋季，可以完全利用自然通风，提供一个舒适的办公环境。充分利用自然通风，一方面能够降低高层办公建筑空调供暖系统的能耗，充分利用室外空气来通风降温；另一方面自然通风有利于高层办公建筑内部工作人员的身心健康。

高层办公建筑在进行通风设计时，要注意分析高层办公建筑的空间形式，尽可能使然通风形成穿堂风。一方面，对于点式结构的高层办公建筑，可以将自然通风引入到垂直墙面的两面窗户中，组织自然通风要求高层办公建筑具有较大的窗墙面积比，为自然通风形成良好的通路。如果高层办公建筑采用的多是玻璃幕墙，要尽量增加玻璃幕墙的开启面积。另一方面，由于高层办公建筑能耗具有间歇性的特点，可以充分利用清晨和夜间的室外空气，来改善建筑物内部的控制质量，降低空气温度，将冷量储存在高层办公建筑的室内陈设和围护结构中。北方的高层办公建筑可以采用双层楼板的平面布置结构来实现夜间和清晨的自然通风降温，在建筑楼层板中填充相变材料，提高自然通风的蓄冷量。另外，我国北方地区，夏季炎热，昼夜温差较大，特别是白天的温度非常高，因此高层办公建筑还可以充分利用清晨和夜间的自然通风，采用双层玻璃幕墙的方式来实现自然通风降温。

3、外围护结构设计

当前，我国高层办公建筑多采用透明的外围护结构和实体的外围护结构，由于高层办公建筑主要以非承重的外围护结构为主，可以灵活选取施工材料。对于实体的高层办公建筑外围护结构，可以采用加气、空心砌块、多孔并且导热系数较小的混凝土结构材料，结合合理的高层办公家住的窗墙和外墙面积比，降低高层办公建筑外围护结构的能量损耗，强化隔热保温效果，对于一些冬冷夏热地区的城市，高层办公建筑要尽量避免过多的使用玻璃幕墙。

当实体的高层办公建筑外围护结构达到建筑的隔热保温要求之后，设置透明的外围护结构时，要尽量遵循以下原则：其一，高层办公建筑中透明的外围护结构要尽量选择节能的窗框材料和玻璃，严格控制外围护结构的密封性能；其二，设置合理的高层办公建筑窗墙面积比例，尽量扩大窗户的可开启面积，实现自然通风；其三，避免过多的在外墙结构中使用玻璃幕墙。

高层办公建筑在设计外围护结构时，除了要选择节能的外围护结构材料，还要设置必要的遮阳措施，最大程度地降低高层办公建筑的空调供暖能耗。高层办公建筑可以采用综合遮阳、垂直遮阳、水平遮阳等方式，结合高层办公建筑的立体设计结构，优化遮阳设计，重点注意高层办公建筑的西向遮阳，尽可能减少建筑能耗。充分借鉴香港、马来西亚等热带城市中的高层办公建筑设计，通过科学的遮阳措施，不仅可以获得良好的遮阳效果，还可以优化高层办公建筑的外观形象。

4、充分利用可再生资源

高层办公建筑的节能设计，要充分利用可再生资源，如生物质能、水能、风能、地热能、太阳能等，利用沼气发电、利用地热和太阳能热、垃圾发电、太阳能发电、风力发电等，来替代传统的热水、蒸汽、电等二次能源和天然气、煤炭等自然能源。高层办公建筑可以在夏季利用太阳能带动空调制冷系统，在冬季使用太阳能热水系统和光电系统，还可以采用热泵，降低建筑能耗，如果高层办公建筑中使用了水冷机组，可以在空调系统上设置蓄冷装置，有效地降低空调供暖系统的能源损耗。

结束语

近年来，我国国民经济的快速发展，各个领域的能源损耗越来越多，在当前城市土地资源稀缺的背景下，各个地区的高层办公建筑工程蓬勃发展，与此同时人们也更加关注高层办公建筑的能耗问题，因此必须要对高层办公建筑进行节能设计，结合不同地区的实际气候特点，充分利用自然通风、采光设计和可再生资源，最大程度地降低高层办公建筑的能源损耗，为人们提供一个舒适、优美、健康的办公环境，推动我国建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]李雪平. 高层办公建筑的节能设计[J]. 工业建筑，2010，12：13-15.

[2]成辉，朱新荣，刘加平，潘文彦. 高层办公建筑节能设计常见问题及对策[J]. 建筑科学，2011，04：13-18.

[3]梁珍，赵加宁，郭骏. 高层办公建筑能耗调查与节能潜力分析[J]. 节能技术，2001，01：19-22.