Skyscrapers, enerji yoğun bina tipolojileri arasında, aydınlatma, ısıtma, soğutma ve havalandırma için büyük miktarda elektrik tüketiyor. Gelişmiş HVAC sistemleri ve yüksek performanslı glaning oyun önemli roller, iki temel tasarım parametreleri –) form inşa) ve [[Dönemli ısılar [Dönemli ısılar ve ısılar ile ısılar arasındaki ısıtılabilirlik ısılar ve ısılar arasındaki ısıtılabilirlik süresi, 20.

Bu makale, bu temelleri kavrayan ve etkili olan kuleleri oluşturan fiziksel mekanizmaları araştırıyor ve optimizasyon için hesaplama ve tasarım stratejilerine sahiptir ve bu ilkelerin başarıyla uygulandığı gerçek dünya örneklerini ortaya koyar. Mimarlar, mühendisler ve bu temelleri kavrayan geliştiriciler, her iki ikonik ve verimli kuleler yaratabilirler - operasyonel maliyetleri azaltır ve çevresel etkileri azaltır.

Bina Şekilinin Enerji Performansında Rolü

Yüzey-to-Volume Oranı ve Termal En Geliştirme

[0]Küresel-to-volume oranı (S/V)[Dönetici:0) Güneş enerjisi modellemesinde kritik bir ölçümdür. Kompakt bir şekil - örneğin, bina hacmine göre dışsal bir yüzey alanı azaltır. soğuk iklimlerde, düşük bir S/V ısı kaybı nedeniyle daha az 1 lik bir alan ısıyı hava sıcaklığında% 15'e kadar ısıtır. Sıcak iklimde ısı kazanır.

Yüksek S/V şekilleri, çok sayıda reses, fins veya düzensiz kanatlar gibi, elementlere maruz kalan yüzey alanını artırın.Bu formlar mimari ilgi yaratabilirken, enerji cezalarını dengelemek için daha fazla yalıtım ve yüksek performanslı bir şekilderasyon gerektirir.

Aerodinamik ve Rüzgar Yükleri

Şekil doğrudan rüzgar desenlerini ve bir bina aracılığıyla etkiler.Elongated veya blunt formlar rüzgara karşı yüzlere yüksek rüzgar basıncı ve yan tarafta güçlü negatif baskılar, filtreleme oranları ve hava sızıntıları ile artan enerji önemli olabilir. Conversely, aerodinamik formlar -taklanmış profiller, chamfered köşeler veya helical twistler - genel hava kirliliğini artırmak ve binayı artırmak için gerekli olan hava kirliliğini artırmak.

[0]Shanghai Kulesi[[Dönemli:0], 120 derece bükülmesi ve asimetrik form ile, rüzgar yüklerini aynı yükseklik dikdörtgen bir kule ile karşılaştırır.Bu tasarım sadece yapısal materyali kurtarmaz, aynı zamanda rüzgara dayalı infiltrasyonun üstesinden gelmek için gerekli olan enerjiyi azaltır ve iç havalandırmaya olan talebi azaltır.

Kompleks Geometriler ve onların Sendikaları

Parametrik tasarım araçları şimdi neredeyse herhangi bir hayal edilebilir şekline izin veriyor, ancak karmaşık geometriler genellikle kendini şekillendirmeye ve eşitsiz gün ışığı dağıtımına getiriyor. Derin fins veya dikey louvers, güneş ışığı tamamen belirli zeminlere, yapay aydınlatmaya olan güvenlendirici veya yüz yüzen yüzeyler farklı bir şekilde yansıtıyor, sıcak noktaların yanı sıra, bazı yönlere ya da yukarı doğru soğutma yüklerine yol açıyor. net enerji sonucu yerel güneş yollarının dikkatli bir analizine bağlıdır, güçlü rüzgarlar ve iç yük profilleri.

Binanın Etkisi

Solar Geometry ve Passive Isıtma

Orientasyon, güneş ışığının gün boyunca ve mevsimlerde ne kadar güneş radyasyonu aldığını belirler. kuzey hemisphere, güneye dönük bir façade, güneş düşük olduğunda, neredeyse ücretsiz pasif ısıtma sunar, güneş batır ve sabahleyin yüksek ısı kazanır ve o pencerelere ve daha derin ısınır.

Gökyüzü için en uygun yön genellikle yaz aylarında serinleme içerir: 0,1 Doğu-batı ekseninde , güneyde ise biraz (15 derece güneyde) güneş yakalamak için sabaha kadar güneş yakalamak için.Bu strateji, “solar yönelimi” olarak bilinen bu strateji, güneyde yüzde 8-12 oranında soğutma enerjisini kesebilir.

Gün ışığı ve Glare Yönetimi

İyi en iyi yönlendirmeler görsel rahatsızlık veya aşırı ısı kazanmaksızın faydalı doğal ışık sağlar. Doğru odaklı bir bina, aydınlatma ihtiyaçlarının %70'ine gün ışığıyla karşı çıkabilir, lambalar için elektrik tüketimini azaltır ve kendi ürettiği iç ısıları azaltırken, sadece eğimli tasarım, glaning seçimi ve iç mekan düzeni birlikte çalışmalıdır.

ABD'nin One Bryant Park'ta (Düzük Platinum) Londra'da (LEED Platinum) güney ve kuzey perspektifleri ile dolu seramik frit kalıplarıyla dolu bir gün ışığı kullanan bir camdır.

Rüzgarları ve Doğal Havalandırma

Yerel olarak kabul edilen rüzgar yollarının diyalektif olarak kullanılması doğal havalandırmayı mümkün kılar ve mekanik soğutmayı azaltır. · İklimler, yaz rüzgar yönü ile binanın daha uzun eksenlerini daraltmak, ve rüzgar scoopları ile birlikte, hava akışlarında daha yüksek katlarda basınç farklılıkları kullanabilir.

[FONT=0]Commerzbank Tower [Dönetici:0] Frankfurt'ta bulunan düşük basınçlı bir bölge, yılın yaklaşık% 30'u için mekanik havalandırma ihtiyacını azaltır.Bu pasif strateji, binanın triangular şekli ile birlikte, konvansiyonel mühürlü bir kule ile karşılaştırıldığında,% 20 oranında azaltım enerji tüketimini azaltır.

Sayısal Analiz ve C ⁇ Optimizasyon

Enerji modelleme Araçları

Mimarlar ve mühendisler, şekli ve yönelimin bir araya getirilmesi gibi tüm enerji simülasyon araçlarını kullanırlar.(Dönetici:0)EnergyPlus) VE ) ve [[Döneticileri/Üyetimler) TasarımYapı[Döneticileri, yıllık enerji maliyetlerinin ölçülmesini sağlamak için yüzlerce veya binlerce yönelim keşfedebilirler.For skyscrapers, çıkış hızının genellikle geometrisi, mobilya, iklim verileri ve HVAC sistemlerine göre 5 derece ısındığını gösterir.

Gelişmiş gün ışığı simülasyonu, Diril veya İklimStudio, ışık seviyelerini tahmin ederek tasarımı daha da rafine eder, glare indices ve termaj rahatsızlıkları için potansiyel. tek bir iş akışı içinde şekli ve yönelim optimizasyonun entegrasyonu - Rhinoceros için Grasshopper kullanarak - yüksek performanslı kule tasarımı için standart bir uygulama haline gelir.

Parametrik Tasarım ve Makine Öğrenme

Son araştırmalar, inşaat form parametrelerinden enerji sonuçlarını tahmin etmek için makine öğrenme algoritmaları kullanır. Örneğin, binlerce bina simülasyonu üzerinde eğitilmiş sinir ağları, basit dikdörtgen veya dairesel arşivlere sığmayan bir şekilde, tasarımcılara minimum yüzey alanı, maksimum pasif güneş kazancı veya en iyi rüzgar barınaklama modelinin, özellikle de parlak bir şekilde, enerji tasarrufu sağlayan 90.A 2023 çalışmalarında yapılan simülasyonların yüzde 95'ini ölçtüğü gibi, tahmin edilen ortalamanın %95'ini azaltabilecek şekilde azaltabilecek şekilde azaltılabilir.

Enerji Yeterli Gökyüzünün Vaka Çalışmaları

Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi

2. Dünya Ticaret Merkezi[[Dönetici:0)Bahrain World Trade Center[[Dönemli) , Binanın elektriksel yaklaşık% 15'i oluşturmak, doğrulanmış rüzgar hızlarına ve ağırlıklara odaklanmış durumda, üç 29 m-dia rüzgar türbini arasında rüzgar hızlar monte edilir, binaların yaklaşık% 15'i oluşturmak, bina elektriksel olarak gerekli olan bir şekilde yenilenebilir bir üretim şekli oluşturmak.

Shanghai Tower

632 m'de, Shanghai Tower dünyanın ikinci en iyi binasını azaltır.Şunutucu, asimetrik form[Dön 1: 1) özellikle rüzgar ve enerji performansı için optimize edilmiştir. 120 derece twist rüzgar yükü azaltır, yapısal çerçevenin daha da önemlisi, bocacıklı bir çelik ile ilgili kullanım için izin verir.

The Edge (Amsterdam)

21 hikayede bir göksel olmasa da, [FONT][I][I][I][I][/FONT=0) Amsterdam'da, eğimli bir güney façasının nasıl atıldığını gösterir.

Şehir Microclimate ile bütünleme ve Oryantasyon

Urban Heat Island Etkisi

Bir göktaşının şekli ve yönelimi, izolasyonda mevcut değildir; çevre inşa edilmiş çevre yerel sıcaklıklar, rüzgar kalıpları ve güneş maruziyeti. Yoğun binalarda bir tane daha güneş erişimi engelleyebilir, pasif ısıtma veya gün ışığı için potansiyelleri azaltır. Conversely, yansıtıcı binalar komşu yapılara güneş ışığı değiştirilebilir, soğutma yüklerini arttırmak gerekir.

Hong Kong'daki çalışmalar, bir göksel enerji talebinin gün boyunca derin gölgeler tarafından değiştirilebileceğini göstermiştir. Bu nedenle, en az mesafelerde bulunan ve ulaşılabilen yüksek limitlerde bulunan merkezin kapatılması ve durmuş bina kitlelerin bireysel tasarımların enerji tasarrufu potansiyeli ile ilgili temel ilkelere dayanarak, yüksek çözünürlükte bulunan kurallarla ilgili olarak, yüksek çözünürlükte ve zoning yönergelerine bağlı olarak, yüksek çözünürlükte bulunan ve sabit bir bina kütleli bina kütleleri, bireysel tasarımların yaratılması için temel oluşturur.

Street Kanyonları ve Rüzgar Desenleri

Skyscraper Orient ya da daha kötü ya da üst düzey rüzgar konforunu azaltabilir. Yüksek performanslı rüzgarla birlikte bina, düşük seviyeli rüzgarla karşı karşıya kalır ve bina yüksek hacimli hava ve vortex odding. Bu, daha düşük katlarda rüzgar rahatsızlık riskini azaltır.

Londra ve Boston gibi bazı şehirler, yeni gökler için rüzgardan uzak test gerektirir. Veriler, binadaki bazda yeniden şekil ve yönelim kararlarına geri döner - örneğin, bir ⁇ ekleyin veya kule profilinin ya da yayalardan uzak durmasını sağlar. Bu ayarlamalar, binanın zeminini değiştirerek binanın enerji performansını da etkiler.

Tasarım Stratejileri ve En İyi Uygulamaları

Yukarıdaki ilkelere dayanarak, aşağıdaki stratejiler mimarlara ve mühendislere göklerde enerji verimliliği için şekil ve yönlendirmeden yardımcı olabilir:

  • [FONT=0) Kompakt bir zemin plakasını seçin[[Dönetici: 1) programı veya site kısıtlamaları gerekli elongasyon gerektirmezse, uzun façatlarda derin aşırı performanslar dağıtılır.
  • [0] Güneş erişimi için yönlendirmeyi optimize edin[Dönemli iklimlerde (Kuzey hemisphere, kuzey güney hemisphere) ve aşırı yaz ısısını engellemek için.
  • [FONT:0)Exploit, rüzgarları [Dönder: 1) Doğal havalandırmaya daha uzun kenar perpendiculara yaz, iki cilt, veya rüzgar kıvrımlarına entegre ederek.
  • [FONT:0) Aerodinamik şekillendirme[[[Dönetici: 1 ), (tapering, twisting, chamfering) rüzgar yüklerini azaltmak için, ki bu da filtre ve yapısal kütleyi azaltır.
  • [FONT:0)Integrate daylighting sistemleri gibi ışık rafları, ışık ışık ışık ışık ışıkları ve eğimleri gibi, yönelime özel güneş açılarına yanıt veren otomatik körler. Model gün ışığı faktörü ve tasarımda erken.
  • [0] Kentsel bağlam için kabul edilebilir[[Dönetici:0) Güneş gölgelerini ve rüzgar alanlarını bitişik binalardan arındırarak, sitenin büyük ölçüde gölgelenmiş olması, pasif güneş kazançlarından ziyade en yüksek ısı ve havaibelirtme yönünde önemli.
  • [FONT=0) Parametrik optimizasyon [[Dönetici:0) yüzlerce şekil-önlendirme kombinasyonunu çalıştırmak için araçlar. Ekstra ön analiz genellikle düşük enerji faturaları aracılığıyla işlem ayları içinde geri öder.

Düzenleme Çerçeveleri ve Yeşil Bina Sertifikaları

LEED, BREEAM ve WELL

Yeşil bina derecelendirme sistemleri, ASHRAE Standard 90.1 veya eşdeğer yerel kodlarda tanımlanan kredilerin önemini kabul eder (Dönetici tasarımını alır).[FLT: 7). Bu kredilere ulaşmak için, projeler, bu yönelimi ve zarf tasarımını azaltmak gerekir.[Dönetici değerlerin altında tanımlanır).

BREEAM, Avrupa ve Orta Doğu'da yaygın olarak kullanılan, bina formunun yerel iklim için optimize edildiğini kanıtlayan “pasif tasarım analizi” için ekstra puanlar sunar. WELL Building Standard ayrıca, sirdian aydınlatma için özelliklerini içerir ve göz önünde bulundurularak mükemmel bir şekilde aydınlatmaya dayanır.

Yerel Enerji Kodları ve Standartları

Birçok yargı şimdi enerji modelleme işlemi yüksek binalar için izin verme sürecinin bir parçası olarak görev yapmaktadır. Örneğin, 03.03.2009 - 0,35 °2), bina gerçek güneyden daha düşük bir şekilde önbellekli şartlar içeriyorsa standarttır.Bu, ön plana doğru yönlendirme kararları daha iyi bir şekilde tedavi etmek için ön plana çıkar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Bina şekli ve yönelim sadece estetik veya bağlamsal seçimler değildir; bunlar, göklerde enerji tüketiminin birincil sürücüleridir. İyi tasarlanmış kompakt bir form, ısı yüküni zarfta azaltırken, optimal yönelim, doğal ışık ve rüzgarı ısıtmak için ısıtılır.

Simülasyon yazılımı ve parametrik tasarımdaki ilerlemeler artık mimarların tam ticaret alanını ve yönelimi sadece yüksek veya silüetleriyle birleştirebilmelerine izin veriyor, ancak bu araçları yerel iklim, mikroklimate ve düzenleyici bağlamı, bir sonraki göklerin nesli, bir zamanlar imkansız görünen enerji performansı elde edebilir.

[FONT:0) Referanslar ve daha fazla okuma:DÜDÜDÜSÜŞÜNÜ:0) Kaynak ve okuma: Enerji Değişimi - Şekil ve Oryantasyon Çalışması[DÜ:2) [Üye Olmayanlar, DÜDÜDÜye Tarihi: 3 )