绿色建筑技术在高层办公建筑节能优化中的应用

庄洪亮

（天津市交通科学研究院路驰咨询公司，天津 300000）

1 前言

利用绿色建筑技术建设高层办公建筑的主要目的有两种，一是为了节约能源资源，并实现对资源的高效利用。二是方便人们的生活，提高人们的生活质量。文章主要介绍了绿色建筑技术在现代高层办公建筑中的应用，有效解决高层办公建筑能量消耗大的问题。

2 绿色建筑设计理念概述

2.1 绿色建筑设计理念内涵

建设高层办公建筑实际上是一种破坏自然环境的行为，不仅会造成自然资源的大量消耗，而且还会改变自然环境，影响自然生态，导致生态环境恶化。所以在设计高层办公建筑时利用绿色建筑技术，可以将建筑施工对自然环境造成的危害降到最低。设计师在设计建筑方案时，需要对建筑和环境的关系进行重点思考，将环境和建筑看作一个整体，还应该对建筑内部各组成部分的关系进行全面考虑。根据调查可以发现，在建筑施工时引入绿色建筑设计理念，可以对建筑能耗进行控制，在不破坏自然环境的大前提下，实现能源的节约。

2.2 绿色建筑设计的原则

首先，全程监控建筑施工的是一项内容复杂的管理工作，为了在绿色节能设计的标准下建设高层办公住宅，需要对建筑设计进行重点关注，选择绿色建材，并且将绿色建筑设计理念融入到建筑施工当中，以绿色施工为标准全程监控施工过程，将低能耗、自然环保作为建筑方案设计、建筑材料选择的主要标准，建设绿色节能环保的高层办公建筑。

其次，对各类资源进行综合利用。在实际施工时需要通过运用绿色建筑技术来整合施工的原材料，这样可以实现对各类资源的优化配置，不仅可以避免浪费大量的建筑资源，而且可以将各类资源综合运用到建筑施工中，使建筑物的使用时间延长。

最后，实现对建筑的节能设计。节能设计是绿色建筑的主要体现，按照规定标准来规划建筑的设计方案，并在进行建筑施工时引进先进的技术手段，实现对项目施工全过程的管控，对在施工时浪费的能源量进行控制。在设计方案时，可以充分利用自然界可再生的光、热、风等能源来代替建筑的采暖和制冷设备，对建筑材料、设备的应用进行合理规划，利用全新的环保材料进行建筑施工，建设绿色节能建筑。

3 在高层办公建筑当中运用绿色建筑技术，实现建筑的节能优化

3.1 构建建筑的信息环境模型

3.1.1 标准化高层办公建筑

信息环境模型当中包含了高层办公建筑的建筑信息和建筑施工所需要使用的材料，设计人员需要测量大楼外窗的形状参数，并根据相关参数来进行高层办公大楼信息环境模型的建设。首先，可以使用多边形建筑平面来包围建筑庭院，设置可以调整的平面图形参数，通过对建筑的深度参数进行调整，可以将办公建筑的形态转换为平面形态，进而通过适当调整高层办公建筑的参数来对模型基的形状进行改变。其次，设置可以对参数进行调整的庭院平面空间图，对高层建筑大楼的各部分空间内容进行设置，满足高层办公大楼建设对于不同造型的需求。

3.1.2 柔性非标高层办公建筑

在收集几何信息时，可以通过控制建筑的平面形状和三维形状来进行高层办公建筑信息环境模型的建设，此时设计人员可以采用点集控制形式来控制建筑的平面形状，利用渐变控制形式来控制三维形状。通过对建筑的中点和端点组成的点集进行控制，对办公大楼的实际平面形状进行控制的方法叫做平面形状控制角度，可以单独调整不同点的参数，进而对调整和分割子点集进行约束，构建更加灵活的平面形状结构。三维形态控制角度就是借用梯度控制法来对建筑的每一层形态进行倾斜和旋转控制，对建筑层进行适当的调整，使建筑可以更加准确地反映出环境对其造成的影响。

3.2 基础节能优化

将高层办公建筑与绿色建筑技术融为一体，需要设计人员考虑建筑的日照情况，并对建筑物的阴影范围进行确认，合理设置高层办公建筑的楼间间距和朝阳方向，能够让建筑将自然季风利用起来，实现建筑内部的良好通风，降低办公建筑内部的噪声，还需要分析风环境和噪声，降低办公区域的噪声污染。可以在高层办公建筑的外围区域设置绿化带，隔绝交通噪声对内部办公环境造成的噪声污染，然后在建筑区域内设置收集雨水装置，在后续使用收集到的雨水来对绿化带进行灌溉。在对高层办公建筑进行节能设计时，可以设置钢筋混凝土的结构框架，而且为了避免在施工时产生噪音污染，破坏生态环境，可以在预拌混凝土时使用商品混凝土，实现建筑施工和装饰作业的同步进行。

3.3 对照明系统进行节能设计

通过分析建筑办公大楼的分布格局可以发现，只要扩大建筑办公大楼的采光区域，就可以实现对建筑照明系统的节能设计，所以在设计办公大楼的照明系统时，需要合理设置采光区域和工作照度，利用天然能源打造节能照明系统。

3.3.1 使用LED节能系统

在建设高层办公大楼时，可以通过结合智能控制和红外感应设备，打造LED灯具节能系统，能够降低高层办公建筑的能源消耗量。通过测量该建筑的现场用电可以发现，相比其他照明系统，LED灯具节能系统每年的用电量可以降低25%左右，与国家节能照明系统的设计要求相匹配，所以可以应用到高层办公建筑的照明系统设计中。

3.3.2 利用自然采光，降低电量的消耗

第一，设置水载体光煤系统。在设计高层办公建筑时，可以在适当的区域设置水池，不仅可以对办公大楼的环境进行装饰和美化，还可以通过水池将阳光引入到地下空间，通过对设备层采光玻璃进行设置，还可以通过水池将阳光引入到地下二层区域，实现对光源的最大程度利用。

第二，设置光导照明系统。设计师可以组合设计采光器和导光管等形成光导照明系统，符合绿色设计的理念要求。设计师可以通过设计光导照明系统向高层建筑的地下空间送入阳光，对地下空间的照明问题进行处理，满足地下室的照明要求。

第三，安装反光板系统。在设计反光板系统时，核心主题就是需要向室内引入自然光，使用自然光照亮室内空间，这与办公建筑的节能设计要求相符合。利用反光板系统可以对室外的多余照明进行控制，并与浅色顶棚相结合，向办公区域的纵深空间反射阳光，利用自然光照亮室内区域，符合照明系统节能设计的根本要求。

3.4 自然通风设计系统

在设计高层办公建筑的通风系统时，设计师需要考虑高层办公建筑的舒适性要求，并且分析建筑所在地区的气象数据，通过分析相关数据来设置节能通风系统，确保高层办公建筑内部的舒适性，降低空调的运转负荷和高层办公建筑的空调消耗。

3.4.1 根据立面风压的分布情况来对开窗方式进行选择

在进行建筑设计时，为了实现对设计方案的精细化处理，设计师需要了解室外的风场规律和风场的分布位置，以风压分布情况为基础，对不同楼层的开窗位置和形式进行合理设置，扩大外窗的可开启面积，增大窗口的通风效果。

3.4.2 “吕字形”平面设计

设计人员需要提前对高层建筑场地内的自然通风环境进行调查研究，了解该地区的风向，确定高层建筑外部的压力场分布情况，然后根据获取到的数据来进行开窗设计，使建筑外的压力场能够两两相对，可以在夏季利用自然风带走室内的热量，降低空调的制冷负荷，实现对通风系统的节能设计。

3.5 建筑围护结构的节能设计

3.5.1 双层智能型幕墙

双层幕墙是根据“玻璃温室”建设所提出的一类新型设计概念，引入双层智能型幕墙建设建筑外围结构，可以实现对高层办公建筑环境舒适的改善，使传统环境舒适度有限的局限性被打破。双层智能幕墙和中空玻璃铝合金窗搭配设计，既可以实现设计的节能性要求，而且还可以避免在靠窗区域办公由于阳光直射而带来的眩光和高辐射，保证办公人员的舒适度。

3.5.2 外墙复合系统

在对办公大楼的外墙进行设计时，可以采用多种措施来进行保温隔热设计，比如可以使用铝板加聚苯板来设置保温墙，或者是使用聚氨酯泡沫喷涂材料复合墙板来建设保温外墙，设计外墙复合系统能够使外墙的传热系数降低，而且在冬季维持室内温度，在夏季时避免室外热量传入室内。

3.6 可再生能源的利用

3.6.1 太阳能光伏建筑一体化技术

技术人员需要事先对办公楼接受的日照强度进行仔细分析，根据分析结果在办公楼的顶层位置设置太阳能光板，将太阳能光幕墙安装在办公楼双通道幕墙的外侧位置，并在办公楼的东侧和南侧安装光电幕墙，建设太阳能光伏建筑一体化系统。在设计办公大楼时运用太阳能光伏建筑一体化技术，可以使太阳能发电板的运转效率有所提升，使用太阳能发电降低电量的消耗。

3.6.2 风涡轮发电机和风能发电

建筑的楼层高度越高，风速和温度参数就越高，而太阳辐射是不会有变化的，所以为了节省建筑的电源消耗，可以使用风能发电技术。利用风能发电来支撑建筑内的用电，可以将电源的消耗降低20%，是一种可以广泛应用于建筑节能设计的绿色建筑技术。

3.7 空调风系统

为了降低空调的运行负荷，减少因为长期运行空调而造成的能量浪费，需要在标准办公层建设变风量空调系统，建设变风量空调系统可以降低能耗，方便办公人员控制，而且在进行送风时，可以自动感应空调负荷的变化情况，并以此为依据对送风量进行调整，可以减低风机在运行时产生的能耗。

3.7.1 修正新风量

为了控制全空气系统在运行时产生的新风能耗，需要对办公楼层不同区域的空调新风量进行修正，满足楼层对新风量的要求，对全空气系统的新风比进行控制，控制空调风系统产生的能耗，实现系统的节能设计。在修正空调的新风量之后，全空气系统的新风保持在2500 m3/h。

3.7.2 回收排风热

空调在工作时会排出大量的能量，如果将排风热回收再利用，则可以实现能源的节约，并且可以保护环境。利用空气热回收设备可以对排风和新风进行集中热处理，将空调在夏季和冬季产生的冷量和热量回收起来，实现对能量的再利用。在回收空调的排风热时，需要将排风和新风集中引入到楼层的固定区域，这就需要在楼层设置进行热交换的管道，减小了楼层的可使用面积，如果在办公区域直接进行热交换，则会污染环境卫生，所以为了对这一问题进行处理，就需要降低热回收的效率。现如今，技术人员在进行排风热回收处理时，会使用液体循环式回收法，操作更加方便灵活，而且能够在进行能量回收时进行新风预冷或预热处理，从而实现对系统的节能设计。

3.8 立体绿化系统设计

由于建筑的顶部会直接受到太阳的辐射，热量会进入到建筑内部，所以，为了避免因为室内温度过热开空调降温而产生的能量消耗，可以在屋顶部位铺设隔热板，隔绝外界太阳光的直接辐射，也可以在顶部设置通风层，或者是采用植物隔热法来降低太阳辐射。为此，在建设高层办公建筑时，可以在上层搭建一个开放的共享绿化区域，方便办公人员在绿化开放空间里休息交流。另外，对高层办公建筑的绿化系统进行多层次立体设计，可以降低热岛效应对建筑的影响。

4 结论

在进行高层办公建筑施工时引入绿色建筑技术，应该将节能理念贯彻建筑施工的整个过程，从方案设计一直到竣工验收，不同技术的应用方式存在差异，最终展现出的形态也有所不同。所以，应该通过实验验证和模拟分析来对绿色建筑技术在高层办公建筑中的应用进行探究，进而创新节能技术的应用，实现建筑与技术的完美融合。最后，要求相关工作人员应该遵循绿色设计理念来对建筑生命全周期进行管理，并坚持节能设计原则来进行建筑设计施工，这样才能够持续发展绿色建筑，更好地运用绿色建筑技术。