(הופנה מהדף Skyscrapers הם בין הטיפולוגיות של בניין אנרגיה, צריכת כמויות עצומות של חשמל תאורה, חימום, קירור ואוורור, בעוד מערכות HVAC מתקדמות וביצועים גבוהים משחקים תפקידים משמעותיים, שני פרמטרים עיצוב יסודיים - FLT:0 בניית צורה של אנרגיה מתחדשת 1 ו-FLT:2orientation F3) קובע, לעומת יעילות גבוהה של אנרגיה, כלומר, כלומר, 000 אנרגיה גבוהה של אנרגיה סולארית, עם רמות חום גבוהה של אנרגיה, עם רמות.

מאמר זה חוקר את המנגנונים הפיזיים שבאמצעותם צורה וכיוון משפיעים על השימוש באנרגיה בשחקים, סוקר אסטרטגיות חישוביות ועיצוב עבור אופטימיזציה, ומדגיש דוגמאות בעולם האמיתי שבו עקרונות אלה כבר מוחלים בהצלחה. אדריכלים, מהנדסים ומפתחים אשר תופסים את היסודות האלה יכולים ליצור מגדלים שהם גם איקוניים ויעילים - ביצוע עלויות תפעוליות וצמצום ההשפעה הסביבתית.

תפקיד בניית צורת אנרגיה

בסביבה הקרובה של Surface-to-Volume Ratio and thermal Envelope

יחס רוחב (S/V)FLT:1 הוא מדד קריטי בדגם אנרגיה גורדי שחקים. A קומפקטי - כגון רצפה מרובעת או מעגלית - ממיני שטח חיצוני בערך 1 ביחס לנפח הבניין.באקלים קר, S/V מופחת אובדן חום כי פחות שטח פועל חום לרמה של 15%, להפחתה של 1V נמוך יותר מגובה של חום, ל קרינת חום- 1 עד 50 ליטרים, 000 חום.

צורות S/V גבוהות, כגון אלה עם הרבה רפאות, סנפירים, או כנפיים לא סדירות, להגדיל את השטח חשופים אלמנטים. בעוד צורות אלה יכול ליצור עניין אדריכלי, הם דורשים יותר בידוד וביצועים גבוהים כדי להדוף עונשי אנרגיה.המסחר הוא לא תמיד שלילי, עם זאת: שטח פני השטח מוגבר יכול גם להכיל יותר לוחות פוטו-וולטאיים או פתחי טבעי אם מתוכנן בכוונה.

Aerodynamics ו Wind Loads

צורה משפיעה ישירות על דפוסי הרוח סביב ודרך בניין. Elongated או בוטה צורות ליצור לחץ רוח גבוה על הפנים הרוחיות ולחץ שלילי חזק על פני leeward ופרצופים צדדיים, עלייה בשיעורי חדירה ודליפה אווירית.האנרגיה הנדרשת כדי למזג אוויר כי נמלט באמצעות סדקים קטנים יכול להיות משמעותי.

ה-FLT:0 [Shanghaive TowerFLT:1], עם התפנית ה-120 מעלות וצורה סימטרית, מפחיתה עומסי רוח בכ-24% בהשוואה למגדל מלבני של אותה גובה.העיצוב הזה לא רק חוסך חומר מבני אלא גם מוריד את האנרגיה הדרושה כדי להתגבר על חדירה המונעת רוח ולהפחית את הביקוש למניעה מכנית כדי ללחוץ על הפנים.

ג'ממטים מורכבים ומסחרם

כלים עיצובים Parametric מאפשרים כעת כמעט כל צורה שניתן להעלות על הדעת, אך ג'ממות מורכבות לעתים קרובות מציגות התפלגות עצמית ולא אחידה של אור היום.פינים עמוקים או גוון אנכיים יכולים לחסום את השמש לחלוטין על רצפות מסוימות, עלייה בהסתמכות על תאורה מלאכותית.בינתיים, משטחים מעוקלים או מעוקלים משקפים אור שמש שונה, יצירת כתמים חמים על מבנים סמוכים או נהיגה עומסים על כיוונים מסוימים.

השפעת הבנייה

סולרי גיאומטריה ו- Passive Heating

האוריינטציה קובעת כמה קרינה סולארית מגורדי שחקים מקבל לאורך כל היום ולאורך עונות. בחצי הכדור הצפוני, חזית צפופה דרומה מקבל את השמש הישירה ביותר בחורף כאשר השמש נמוכה, המציעה חימום פסיבי חינם. בקיץ, השמש גבוהה מעל פני השטח, ועומק עמוק מעל פני יתר או מתפתל אופקי יכול לחסום אותו תוך כדי עדיין להודות אור יום.

עבור גורדי שחקים, הנטייה האופטימלית לעתים קרובות כרוך ב-FLT:0rotating ציר מזרח מערב מערב-מערבי (North-מערבי) 1 מעט (15–20 מעלות מזרח דרומה) כדי ללכוד את השמש בבוקר בחורף תוך צמצום רווח חום הצהריים בקיץ. אסטרטגיה זו, המכונה "אוריינטציה solar", יכולה לקצץ אנרגיה קירור על ידי 8-12% באקלים באמצע התווך הדרומי, החל: צפון-חזית הם היתרון ההפוך: צפון-צפוף הם בעיקר היתרון היישר צפונה.

יום תאורה ו-Golare Management

אוריינטציה טובה ממקסמת אור טבעי שימושי מבלי לגרום לאי נוחות הראייה או רווח חום מופרז. בניין מוכוון כראוי יכול לענות עד 70% של צרכי התאורה שלה באמצעות אור יום, צמצום צריכת החשמל עבור מנורות ואת החום הפנימי שהם מייצרים.עם זאת, אוריינטציה לבד היא לא מספיק - עיצובfaçade, בחירת בוהק, פריסה פנימית חייב לעבוד יחד.

המגדל של אמריקה באחד מ-Byt ParkveFLT:1 בניו יורק (LEED Platinum) משתמש ברצפה-להשלכת זכוכית על אוריינטציה מדרום וצפון עם תבניות מכופות קרמיקה שמשותותות אור ישיר.הכיוון של הבניין, התואם לרשת מנהטן, היה מותאם לצמצום הרווח החום בצד המערבי תוך לכידת אור יום מן הזרם הדרומי הוא תוצאה של 75% של אור השמש הכבושה, ללא אור השמש.

רוחות קדומות ונטימנטל טבעי

האוריינטציה ביחס לכיוונים הרוח המקומיים השוררים יכולה לאפשר אוורור טבעי ולהפחית קירור מכני.באקלים ממוזג, היישר את ציר הבניין הארוך יותר עם כיוון הרוח בקיץ מאפשר אוורור דרך חלונות אופרות.בשחקים, עם זאת, מהירויות רוח בקומות גבוהות יותר מאשר ברמה הקרקעית, ולכן לא נוח ופתיחת פתחים חייב להיות בגודל בזהירות כדי למנוע עצירות כפולה, ושרירים, ללא רתמים, לחץ אווירי אווירי אווירי אוויריים.

המגדל של ה-FLT:0(Commerzbank TowerFLT:1 בפרנקפורט משתמש במערכת משולבת של אריות ומזג אוויר מנקה את ה-fins המוכוונת רוחות הסטריות השוררות בכל קומה, ה- Atrium יוצר אזור מדכא נמוך שמשק אוויר באמצעות משרדים, צמצום הצורך בהמצאה מכנית של כ-30% מהאסטרטגיה הפסיבית הזו, בשילוב עם מבנה אנרגיה חתמי, לעומת קיצוץ של 20% מצריכת האנרגיה ה-Hangular.

ניתוח טכני ואופטימיזציה משלימה

אנרגיה מודלים כלים

אדריכלים ומהנדסים משתמשים בכלים של סימולציה אנרגיה של פיתוח אנרגיה כגון FLT:0EnergyPlusFelo1,FLT:2IES VEFLT 3, ו-FLT:4DesignBuilderFLT:5 כדי לכמת את ההשפעה המשולבת של צורה וכיוון.

סימולציה אור מתקדם באמצעות רדיאנס או אקליםסטודיו מחדדת את העיצוב על ידי חיזוי רמות של חוסר איזון, זיופים זוהרים ופוטנציאל לאי נוחות תרמית.שילוב של צורה ואופטימיזציה בתוך זרימת עבודה אחת - לעתים קרובות באמצעות Grasshopper עבור Rhinoceros - הפך לפרקטיקה סטנדרטית עבור עיצוב מגדל ביצועים גבוהים.

עיצוב פרמטר ולמידה

מחקר שנערך לאחרונה מעסיק אלגוריתמי למידת מכונה כדי לחזות תוצאות אנרגיה מפרמטרי בנייה.לדוגמה, רשתות עצביות מאומן על אלפי סימולציות בנייה יכולות לייצר חזית חזית של ביצועים אנרגיה, המאפשרות למתכננים לבחור בין שטח מינימלי, רווח סולארי מקסימלי פסיבי, או אופטימלי הגנה רוחית על ידי 95% יעיל במיוחד עבור גורדי שחקים עם צורות לא קונבנציונליות שאינן מתאימות לטיפוס פשוט או מעגלי, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, על ידי שימוש יעיל ביותר של 1% של למידה רוחנית, על ידי שימוש יעיל במיוחד עבור שיטות למידה.

מחקרים על אנרגיה-Efficient Skyscraper

מרכז הסחר העולמי של ביין

מרכז הסחר העולמי (FLT:0) Bahrain World Trade Center FLT:1 (240 מ') הוא דוגמה ציונית של הדור האנפאסיבי מונחה אוריינטציה של אנרגיה פסיבית דור.המגדלים התאומים מעוצבים כפליגים אלפטיים ומוכוונים לפטריות השוררות על רוחות החוף מן המפרץ הפרסי בין אותם.3 29 מ"מ טורבינות רוח דחוסות על גשרים, אשר מייצרים כ-15% מבניין של מבנה החשמל והמתקדמים, למרות שהפכו למהירויות אורטרנטיבות אוויריות של 20 קונבנציונליות מודרניות, למרות שהפכו למהירויות אורטראליות, אפילו למהירויות של 20, אם כינורמאליות, אם כיפורצות רוח קונבנציונאליות, אם כיוחות, הן ממושכות, אם כיפורצות, אם כיפורצות, הן מורכבות, אם כינורמאליות, אם כינורממות, הן מורכבות, אם כינורממות, הן ממטר, הן ממטר, אם כיוחות, הן מורכבות, הן מורכבות, הן מורכבות, אם כיפורכות של 20, אם כיפורכות, הן ממטר, אם כיפורכות, הן ממטר, אם כיפורכות הרוח, הן ממטר, אם כיפורכות הרוח ה

מגדל שנחאי

בשעה 632 מ', מגדל שנחאי הוא הבניין השני-הכולי בעולם.המבנה השני של ה-FLT:0;0;0; בצורת סימטרית FLT:1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

The Edge (Amsterdam)

למרות שלא גורד שחקים ב-21 סיפורים, הצלחת הרצפה שלו היא משולש רדום עם אטריום צפוף צפונה שפועל כמו שימני תרמי.המבנה מוכוון להישגים של כמעט-נט אפס.ה רצפה שלו היא משולש רדום עם בטן צפופה צפונה, אשר פועל כמעין צ'ימאני תרמי.

שילוב ואוריינטציה עם מיקרוקליד עירוני

אפקט חום עירוני

הצורה והכיוון של גורדי שחקים אינם קיימים בבידוד; הסביבה הבנויה הסובבת משנה את הטמפרטורות המקומיות, דפוסי הרוח וחשיפה השמש. בקניונים עירוניים צפופים, מגדלים סמוכים יכולים לחסום גישה השמש של אחד אחר, להפחית את הפוטנציאל להתחממות פסיבית או אור יום.קונפל, מבנים רפלקטיביים יכולים לקפץ אור השמש על מבנים שכנים, להגדיל את העומסים שלהם חייב לשקול את הגדלה של דגם הרוח:0.

מחקרים בהונג קונג הראו כי דרישת האנרגיה של גורדי שחקים יכולה להשתנות עד 18% בהתאם רק אם היא ממוקמת בשדרה רחבה או בקניון רחוב צר.החלטות האוריינטציה שהתקבלו ברמת הבניין הבודד עשויה להיות נכתבה על ידי ההשפעה של המגדלים הסובבים אם הם מטילים צל עמוק עבור הרבה מן היום, מאסטרינג וסידורים מרתיעים כי מינימום הפרדה, מרחקים רגישים, גבולות חיוניים עבור מבנים אנרגיה בלתי אפשריים.

Street Canyons and Wind Patterns

אוריינטציה Skyscraper יכול גם להפחית או להחמיר את הנוחות רוח הולכי רגל. בניין עם הקצה הצר מול הרוח השוררת יוצר פרופיל דיפרזה נמוך הממזער את טיפות ו מערבולת רוח לשפוך.זה מקטין את הסיכון של אי נוחות רוח ברמה רחוב ומקטין את קצב ההסתננות על הרצפה התחתונה.

כמה ערים, כמו לונדון ובוסטון, דורשות בדיקות רוח עבור גורדי שחקים חדשים.הנתונים מזינים בחזרה לכושר והחלטות אוריינטציה - לדוגמה, הוספת נתרן או ניתוק פרופיל המגדל כדי לפוצץ רוח למעלה ומרחיק מהולכי רגל. התאמות אלה משפיעות גם על ביצועי האנרגיה של הבניין על ידי שינוי מיקרו-קליד המקומי סביב הבסיס של הבניין, שבו צריכת מכנית ממוקמים לעתים קרובות.

אסטרטגיות עיצוב ופרקטיקה הטובה ביותר

בהתבסס על העקרונות לעיל, האסטרטגיות הבאות יכולות לעזור לאדריכלים ולמהנדסים למנף צורה וכיוון ליעילות האנרגיה בשחקים:

  • (FLT:0Select צלחת קומפקטית רצפה 1 (יחס קליט קרוב ל-1:11) כדי למזער S / V אלא אם כן תוכנית או מגבלות אתר דורשות המשך.אם צורה מוארכת היא הכרחית, לפרוס מעלים עמוקים וביצועים גבוהים על חזיתות ארוכות.
  • (FLT:0)Optimize אוריינטציה לגישה סולארית ל-FIRLT:1) באקלים מחוסנים (דרום להמיסה, צפונה בחצי הכדור הדרומי) ולחסום עלייה מופרזת של חום קיץ. השתמש במסכות מגרדות או ניתוח parametric כדי למצוא את זווית האמצות האידיאלית.
  • (ב) ⁇ :0) ,[דרוש מקור] ל[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]
  • (FLT:0) Use aeroדינמית עיצוב: 1 (הקליטה, טוויסט, chamfering) כדי להפחית עומסי רוח, אשר בתורו להפחית חדירה ומיסה מבנית.
  • (FLT:0) למערכות אור יום אור יום (FIRLT:1 ), כגון מדפי אור, אורכי מים חמים צ'קוזי, ועיוורים אוטומטיים להגיב זוויות שמש ספציפיות אוריינטציה.מודל יום גורם וזוהר עבור כיוונים מרובים מוקדם בעיצוב.
  • (ב) ⁇ :0) , נחשב בהקשר העירוני של ההקשר העירוני 1R (FLT:1 ), על ידי סימול צללים סולאריים ושדות רוח מבניינים סמוכים.אם האתר הוא מצולם במידה רבה, תוך שימת דגש על מיקסום ואווירה במקום רווח סולארי פסיבי.
  • (FLT:0) שימוש באופטימיזציה של מטרימור (FLT:1) כלים להפעלת מאות שילובים של שינוי צורה.ניתוח נוסף מעלה משלם לעתים קרובות בתוך חודשים של פעולה באמצעות חשבונות אנרגיה נמוכים יותר.

תקנות בנייה ירוקה והסמכת בנייה ירוקה

« EEAM, WELL

(ה) מערכות דירוג בנייה ירוקות מכירות בחשיבות הצורה והכיוון באמצעות אשראי הקשור ל-FLT:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10

BREEAM, בשימוש נרחב באירופה ובמזרח התיכון, מציע נקודות נוספות עבור "ניתוח עיצובי פסיבי" המוכיח כי צורת הבנייה הוכנה לאקלים המקומי.תקן בניין טוב כולל גם תכונות תאורה ורדית, אשר מסתמכת במידה רבה על אוריינטציה ועיצוב חזית כדי לספק חוסר איזון אנכי מספיק בעין.

כללי אנרגיה מקומיים וסטנדרטים

תחומי שיפוט רבים מנדטים כעת אנרגיה מודלים כחלק מתהליך ההיתר של בניינים בעלי קומות גבוהה.לדוגמה, ccASHRAE סטנדרטי 90.1-2022FLT:1 כולל דרישות מרשם עבור אוריינטציה גבוהה ועלייה חום השמש בתקני כפייה (SHGC) אשר למעשה מענישים מעצבים מכווני יתר.

מסקנה

צורת בנייה וכיוון אינם רק אפשרויות אסתטיות או קונטקסטואליות; הם נהגים עיקריים של צריכת אנרגיה בשחקים.צורה קומפקטית מעוצבת היטב מפחיתה את העומס התרמי על המעטפה, בעוד אוריינטציה אופטימלית רותמת אור טבעי ורוח כדי להתחיל מערכות מכניות.בעידן של עלויות אנרגיה עולה והדקת תקנות פחמן, התעלמות מהפרמטרים האלה היא יקרה מבחינה כלכלית וסביבתית.

ההתקדמות בתוכנת סימולציה ועיצוב parametric מאפשרת כעת לאדריכלים לחקור את המרחב המלא של צורה וכיוון עם מהירות חסרת תקדים.על ידי שילוב הכלים האלה עם הבנה של אקלים מקומי, מיקרו-קלילי, והקשר רגולטורי, הדור הבא של גורדי שחקים יכול להשיג ביצועי אנרגיה שפעם נראו בלתי אפשריים.המגדלים האיקוניים של העתיד לא יגדירו רק על ידי גובהם או צללית, אלא על ידי כמה הם אינטראקציה עם הסביבה שלהם.

[ה]ההסברים [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]: [ה'] [ה'] [ה'] [ה']'[ה']'[ה]']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה']'[ה'[ה']']