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淺析高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì):淺談城市高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)現(xiàn)在能源消耗巨大的現(xiàn)狀，從節(jié)能建筑的角度出發(fā)，在建筑設(shè)計(jì)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面對(duì)目前的建筑節(jié)能技術(shù)和今后的發(fā)展進(jìn)行初步探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)

近些年在某些城市建高層建筑已成風(fēng)氣，設(shè)計(jì)者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費(fèi)巨大。所謂高層建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能，且由城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局；建筑物的形體變化、朝向；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫。隔熱的性能；門窗質(zhì)量等許多綜合性因素構(gòu)成，因此，高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計(jì)者重視。

一、優(yōu)化建筑位置朝向設(shè)計(jì)及體形設(shè)計(jì)

高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過(guò)高很難滿足日照要求，陽(yáng)光有著巨大輻射能量。在寒冷地區(qū)人們十分珍惜陽(yáng)光帶來(lái)的溫暖。據(jù)有關(guān)資料分析，地球每年接收的能量有60億億千瓦，這么大能量棄之可惜，從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽(yáng)能接收器，陽(yáng)光不僅對(duì)人的身體健康有著很大影響，對(duì)建筑的節(jié)能也有著十分重要意義。寒冷地區(qū)城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)用日照原理。合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽(yáng)輻射熱能，因此，建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。

如在北緯40度－45度地區(qū)，冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍，而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季節(jié)，建筑物所得到的太陽(yáng)輻射熱能量不同，熱損失也不同，尤其是在冬至前后，由于太陽(yáng)高度角低，房間所接收的太陽(yáng)光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽(yáng)高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日照時(shí)間，建筑南向開(kāi)窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。合理的建筑體形能夠減少高層建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時(shí)，體型系數(shù)(建筑物外圍護(hù)面積與其所包圍體積之比)越大，單位面積散熱量也越大，對(duì)節(jié)能不利。因此，正確處理建筑形式多樣化和節(jié)能的關(guān)系，是高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)引起重視的問(wèn)題。

另外，高層建筑物的外形越簡(jiǎn)單，其外殼的表面積越小，熱交換量亦越少。因此，高層建筑物的造型宜簡(jiǎn)潔、完整，盡量避免復(fù)雜的輪廓線。

二、優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)

1、外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)到保溫、隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料，目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有、頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K；粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體；粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等。但存在問(wèn)題較多，節(jié)能的效果仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè)，在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下，由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更為妥些。

2、高層建筑的圍護(hù)墻體不宜采用外側(cè)保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂(lè)板、PG板)，巖棉板等輕質(zhì)保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年，多則上百年，材料的應(yīng)用與建筑整體的壽命應(yīng)同步。對(duì)于輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體，筆者認(rèn)為存在以下不足之處：

(1)抗震能力差，易松散，與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合不好，整體性能差。

(2)不能承受外部裝修貼、掛荷載，如：貼石材，安裝裝飾構(gòu)件等。

(3)不能承受有振動(dòng)的鑿、刨的裝修，如：剁斧石面層、予留洞。槽易出現(xiàn)冷橋。

(4)墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復(fù)合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內(nèi)容易造成冷橋，是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測(cè)定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個(gè)熱損失的5％－13％，因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)者重視，采取有效構(gòu)造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。

3、國(guó)外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，歐、美各國(guó)取得不少先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。某些歐美國(guó)50％左右的建筑已應(yīng)用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好，又具有一定強(qiáng)度，避免了輕質(zhì)復(fù)合材料墻體的一些弊端。

4、受陽(yáng)光照射的高層建筑物屋頂，表面溫度比其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)高得多，對(duì)室內(nèi)溫度影響很大，頂層住房冬冷夏熱現(xiàn)象十分明顯。對(duì)此，除必須考慮屋面隔熱保溫措施以外，還可從建筑設(shè)計(jì)角度考慮在頂屋設(shè)置通風(fēng)隔熱層或?qū)㈨攲幼鰹樵O(shè)備間等，形成2次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區(qū)的屋面可通過(guò)蓄水(如屋頂游泳池)和屋面定時(shí)噴水系統(tǒng)使屋面顯著降溫。

三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能

1、外墻的節(jié)能技術(shù)。外墻的節(jié)能措施，目前主要是使用環(huán)保節(jié)能型建筑材料，可以有效減少通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱，從而減少各主要設(shè)備的容量，達(dá)到顯著的節(jié)能效果。采用新型墻體材料與復(fù)合墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)。復(fù)合墻板構(gòu)造復(fù)雜一些，但它將材料區(qū)別使用，可采用高效的隔熱材料，能充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng)，板體較輕，熱工性能較好，適用于住宅、醫(yī)院、辦公樓等高層建筑的外墻。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、可行性分析的前提下，在墻體內(nèi)外側(cè)敷設(shè)保溫隔熱的新材料。另外，目前還有可調(diào)節(jié)的外墻，即采用多向、多層、可開(kāi)、可閉的外墻，以適應(yīng)不同的氣候，減少空調(diào)，采暖的時(shí)間，降低能耗。

2、窗的節(jié)能技術(shù)。玻璃窗不僅傳熱量大，而且由于其熱阻遠(yuǎn)小于其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)，造成冬季窗戶表面溫度過(guò)低，對(duì)靠近窗口的人體進(jìn)行冷輻射，形成“輻射吹風(fēng)感”，嚴(yán)重地影響室內(nèi)熱環(huán)境的舒適。目前，就窗的節(jié)能措施，主要是從以下幾個(gè)方面考慮：

首先，控制窗墻面積比。窗戶既有引進(jìn)太陽(yáng)輻射熱的有利方面，又有因傳熱損失和冷風(fēng)滲透損失都比較大的不利方面。就其總效果而言，窗戶仍是保溫能力最低的構(gòu)件。由于通過(guò)窗戶的熱損失比例較大，因此我國(guó)規(guī)定：南向的窗墻比≤0.35，東西朝向的窗墻比≤0.25(單側(cè)窗)、≤0.30(雙側(cè)窗)，北向的窗墻比≤0.20。其次，提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透。

最后，提高窗戶的保溫能力。包括改善窗框的保溫性能以及使用中空玻璃來(lái)改善窗玻璃部分的保溫能力。

中空玻璃是由兩片(或兩片以上)平行的玻璃板粘合而成的玻璃組件。其兩片玻璃板間通過(guò)間隔條(注滿專用干燥劑一高效分子篩吸附劑)隔出一定寬度的空間，并使用高強(qiáng)度密封膠沿著玻璃的四周邊部進(jìn)行密封。由于中空玻璃在構(gòu)造上存在空氣夾層，從而有效地降低了傳熱系數(shù)，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)隔聲性能也很好。根據(jù)玻璃構(gòu)造不同，中空玻璃又有PET雙中空玻璃、LOW－E中空玻璃等多個(gè)品種。若中空玻璃中充裝氬氣等惰性氣體，將進(jìn)一步增大中空玻璃的熱阻；若采用熱反射鍍膜玻璃或低發(fā)射率鍍膜玻璃組成的中空玻璃，更可以顯著提高外窗的保溫性能。關(guān)于使用中空玻璃的實(shí)例，紅谷灘的紅谷大廈就是一個(gè)例子。它使用的是LOW－E玻璃，這樣可以減少每天的運(yùn)行成本，減少能源消耗，降低環(huán)境污染。

四、結(jié)語(yǔ)

節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，建筑節(jié)能是國(guó)家節(jié)能工作的重要組成部分，我們要接見(jiàn)節(jié)能建筑的成功經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)的技術(shù)研發(fā)力度，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，使我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)逐漸走節(jié)能化的可持續(xù)發(fā)展的道路。

淺析高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì):建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的論述

摘要：伴隨著我國(guó)能源供求矛盾不斷升級(jí)，作為能源消耗大戶的建筑業(yè)來(lái)說(shuō)，如何解決建筑節(jié)能已成為刻不容緩的大事。這要求我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)中要充分考慮建筑節(jié)能問(wèn)題，創(chuàng)新節(jié)能措施，為建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)用貢獻(xiàn)。下文就以此問(wèn)題展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑節(jié)能；能耗；設(shè)計(jì)

一、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

1.有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展我國(guó)是一個(gè)能耗大國(guó)，能耗消費(fèi)總量排在世界第二。 而我國(guó)人口眾多，能源資源相對(duì)缺乏，人均能源占有量?jī)H為世界平均水平的40%。我國(guó)的建筑能耗已占到全社會(huì)總能耗的30%左右 。在目前我國(guó)能源形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，在今后的長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)也將難以緩解的狀況下，節(jié)約能源已是刻不容緩。如果再不節(jié)約能源，將嚴(yán)重制約我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。 因此，為了使國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展，提高環(huán)境質(zhì)量，必須節(jié)約使用能源，逐步扭轉(zhuǎn)能源浪費(fèi)嚴(yán)重的局面。2.有利于環(huán)境保護(hù)隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民空調(diào)的擁有量呈直線上升。 而空調(diào)能耗產(chǎn)生的二氧化硫，氮氧化物和其他污染物都會(huì)污染空氣 、危害人的身體健康，造成環(huán)境酸化，破壞生態(tài)平衡。 通過(guò)建筑節(jié)能可以減少污染物的排放量，減輕大氣污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高建筑熱環(huán)境的質(zhì)量。

3.有利于提高居住質(zhì)量，降低住戶的使用成本隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展和人民生活水平的提高，追求舒適的居住環(huán)境成了人們的迫切需要，節(jié)能建筑由于采用了成套的節(jié)能技術(shù)措施，如適當(dāng)控制建筑體形系數(shù)，采用保溫性能良好的加氣混凝土砌塊等新型墻體材料，采用中空雙層玻璃窗等，減少了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱，改善了建筑熱環(huán)境的質(zhì)量，提高了供熱系統(tǒng)的熱效率，既節(jié)約了能源，又降低了房屋的使用成本，住戶得到了實(shí)惠。

二、外部環(huán)境的節(jié)能設(shè)計(jì)

1.合理選址建筑選址主要是根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、水質(zhì)、地形及周圍環(huán)境條件等因素的綜合狀況來(lái)確定，如太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度、最熱（冷）月平均氣溫及空氣濕度、夏（冬）季主導(dǎo)風(fēng)與平均風(fēng)壓、雨雪量等。為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，同時(shí)又要不破壞整體生態(tài)環(huán)境的平衡。。

2. “微環(huán)境”設(shè)計(jì) 除了地區(qū)氣候特征，還需注意區(qū)域的“微環(huán)境”，如地形條件、地表環(huán)境、地表土壤和環(huán)境植被等。根據(jù)建筑功能的需求，通過(guò)合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)來(lái)改善既有的微氣候環(huán)境，創(chuàng)造建筑節(jié)能的有利環(huán)境，主要方法為：①在建筑周圍布置樹(shù)木、植被，既能有效地遮擋風(fēng)沙、凈化空氣,還能遮陽(yáng)、降噪；②創(chuàng)造人工自然環(huán)境，如在建筑附近設(shè)置水面，利用水來(lái)平衡環(huán)境溫度、降風(fēng)沙及收集雨水等。

三、建筑物外形及外窗節(jié)能設(shè)計(jì)

1. 住宅外墻的節(jié)能設(shè)計(jì)

墻體是住宅的主體部分,是建筑室內(nèi)外熱交換的主要介質(zhì),建筑節(jié)能50%,其中就有約25%是通過(guò)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)外墻的保溫隔熱性能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使用節(jié)能外墻與使用普通外墻室內(nèi)溫度相差可達(dá)4～10度,所以墻體的設(shè)計(jì)是不容忽略的一個(gè)方面。外墻除了應(yīng)具有基本的承重、安全圍護(hù)等功能外,還應(yīng)考慮選用保溫隔熱性能好的墻體材料,對(duì)傳熱性好的墻體或墻體中傳熱性好的部位應(yīng)加設(shè)保溫隔熱層。目前,常用的幾種外墻材料中,保溫隔熱性能較好的是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復(fù)合墻體。復(fù)合墻體中絕熱材料主要有巖棉、礦棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、聚苯乙稀、加氣混凝土等。復(fù)合墻體保溫隔熱宜選用外墻外保溫。外保溫是連續(xù)外包的,有效隔斷具有熱橋作用的混凝土梁、柱等,而產(chǎn)生“斷橋”作用,達(dá)到預(yù)期的節(jié)能降耗效果。此外,減少建筑物體型系數(shù),也就是減少建筑物外表面積,減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積,減少建筑形體的凹凸,也是節(jié)能的有效措施之一。體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值.

2.外窗節(jié)能設(shè)計(jì) 外門窗冷風(fēng)滲透為1/3，傳熱損失是1/3，其能耗占住宅總能耗的比例較大，因此它是住宅能耗散失最薄弱的部位。故在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景的要求下，盡量要提高外門窗的氣密性及本身的傳熱量，提高保溫性能，減小住宅外門窗洞口的面積，減少冷風(fēng)滲透。其主要措施如下：

2.1控制住宅窗墻比，住宅窗戶的洞口面積和立面單元面積的比值即住宅窗墻比，根據(jù)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定對(duì)不同朝向的住宅窗墻指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過(guò)20%、30%、35%”。

2.2建筑外窗玻璃節(jié)能的保溫節(jié)能及太陽(yáng)輻射節(jié)能，單框雙玻窗在我國(guó)目前使用廣泛，其構(gòu)造很大一部分都是簡(jiǎn)易型的，單層玻璃它熱阻等于兩個(gè)表面換熱阻之和，因此外層玻璃內(nèi)側(cè)表面很可能在任何階段均不形成冷凝。

2.3提高隔熱功能，降低門窗傳熱系數(shù)和設(shè)置溫度阻隔區(qū)，塑鋼門窗、彩色鍍鋅鋼板節(jié)能型門窗熱惰性大，氣密性好，更重要的是不生銹、耐腐蝕、縫嚴(yán)密能降低門窗傳熱系數(shù)，提高隔熱功能。玻璃應(yīng)采用雙層，現(xiàn)在有很多節(jié)能玻璃，例如：內(nèi)部充滿干燥或惰性氣體防陽(yáng)光玻璃，中空玻璃等等。

2.4熱量滲透的減少，房間的氣密程度是影響換氣次數(shù)的主要因數(shù)，而產(chǎn)生內(nèi)外空氣交換主要在于外窗與墻、框、玻璃之間的裝配縫隙。其縫隙越小滲透量越小，換氣次數(shù)少，反之就導(dǎo)致熱耗增加，即氣密性不好。故而節(jié)能率與氣密度成反比。因此，在保準(zhǔn)新鮮空氣需求量幾質(zhì)量的條件下，應(yīng)盡可能減少換氣次數(shù)從而減少熱量滲透。

四、房頂屋面的節(jié)能目前有很多屋面采用一些遠(yuǎn)不滿足熱舒適性和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的隔熱措施，有的甚至沒(méi)有采用任何隔熱措施，其中高層建筑的隔熱措施更加不到位。正確的施工方法及節(jié)能材料的選用可以有效的降低傳熱系數(shù)幾傳熱能耗，起到很好的節(jié)能和改善熱環(huán)境的效果。坡屋頂?shù)牟捎靡彩俏菝姹毓?jié)能的有效措施之一。另外，設(shè)計(jì)屋頂花園不僅改善了環(huán)境，也起到了保溫隔熱的效果，更加在高樓林立的城市彌補(bǔ)了地面綠地的不足，所以屋頂也是在設(shè)計(jì)中不可忽視的重要方面。其次，屋面保溫材料為避免屋面重量和厚度太大，應(yīng)選用密度、導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料。目前，這些高效保溫材料已經(jīng)開(kāi)始走進(jìn)建筑領(lǐng)域應(yīng)用于屋面，如膨脹珍珠巖保溫芯板它施工方便，價(jià)格低廉，又環(huán)保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太陽(yáng)能是一種潔凈的可再生能源，開(kāi)發(fā)利用潛力巨大，更是建筑上極有潛力的新能源之一。其中，太陽(yáng)能供用熱水、主動(dòng)式和被動(dòng)式太陽(yáng)能取暖和空調(diào)，以及太陽(yáng)能發(fā)電等等都是很好的實(shí)用實(shí)例。我國(guó)面積廣大，太陽(yáng)能的資源極其豐富，如果將其加以充分利用，既可以節(jié)省大量非可再生資源，保護(hù)環(huán)境，創(chuàng)造和諧社會(huì)，而且有可能在南方某些地區(qū)完全利用太陽(yáng)能取暖。

五、結(jié)束語(yǔ)

建筑節(jié)能對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)是緩解能源緊缺的大事，是一項(xiàng)系統(tǒng)的龐大工程，涉及范圍比較廣泛。近年來(lái)高層建筑的大量興建，如何加大高層建筑節(jié)能已成為當(dāng)務(wù)之急。我們只有齊心協(xié)力，才能將大力推廣節(jié)能建筑這項(xiàng)造福子孫后代的事業(yè)做好。

淺析高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì):高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探析

摘要：本文探討了高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，分析了高層建筑整體設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)能的影響，提出了高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的具體方法。

關(guān)鍵詞：高層建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；探析

隨著建筑節(jié)能研究與實(shí)踐的不斷深入，建筑節(jié)能的方法得到了不斷的改革，節(jié)能的理念也更加深入人心，建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)涵也得到了不斷的延伸和豐富，中國(guó)的建筑節(jié)能工作取得了一定的效果。建筑節(jié)能是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要的目標(biāo)，建筑節(jié)能工作復(fù)雜而艱巨，它涉及到了政府、企業(yè)甚至普通市民，它的實(shí)現(xiàn)需要各方面的努力，政府應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)的監(jiān)督；作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)從規(guī)劃到建筑單體及材料的選擇，都應(yīng)綜合考慮，努力提高提高建筑的節(jié)能能力，不但節(jié)省了使用成本，也改善了使用的環(huán)境，從而提高了生活的質(zhì)量。

1 建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的問(wèn)題

建筑節(jié)能具體是指在設(shè)計(jì)、建設(shè)和使用建筑物的過(guò)程中，使用節(jié)能型的材料和技術(shù)，提高空調(diào)系統(tǒng)的效率，提高隔熱性和采暖供熱的效果，在滿足室內(nèi)熱環(huán)境需求的前提下，減少供熱、照明、空調(diào)制冷制熱及熱水供應(yīng)的能耗。

我國(guó)的建筑耗能現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，高耗能的建筑比例大，加劇能源危機(jī)。建筑能耗總量不斷增加，占能源總消耗的大約三分之一，比改革開(kāi)放前上升了一半，并且隨著城市化的加快和人們可支配收入的不斷增加，我國(guó)的建筑耗能比例還會(huì)繼續(xù)上升，甚至?xí)^(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，將會(huì)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)70年代已經(jīng)開(kāi)始了建筑節(jié)能技術(shù)的研究，并且取得了不錯(cuò)的效果，我們國(guó)家的建筑節(jié)能工作沒(méi)有取得應(yīng)有的成效，需要進(jìn)一步加大資金投入、人才投入來(lái)研究建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，否則會(huì)使能源緊缺的局面繼續(xù)惡化。

隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高層建筑層出不窮，其中的問(wèn)題也日益凸顯。主要表現(xiàn)在：在設(shè)計(jì)時(shí)為了盡可能利用空間和無(wú)限制地追求外觀立面效果，忽視了技能設(shè)計(jì)，樓層比較高、建筑體形及外表面積比較大、建筑之間密集、相互遮擋、采光差、不通風(fēng)等，降低了建筑使用的質(zhì)量，同時(shí)也導(dǎo)致在建設(shè)與使用的過(guò)程中耗能比較大，沒(méi)有達(dá)到節(jié)能的效果。

2 高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的影響因素及設(shè)計(jì)方法

2.1 高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)節(jié)能的影響

高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)建筑與建筑物周圍環(huán)境的影響很大，如何根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，有效利用自然資源來(lái)進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，直接決定了該高層建筑的節(jié)能效果。如何將高層建筑的整體規(guī)劃與節(jié)能減排聯(lián)系在一起，主要從以下三個(gè)方面入手：

2.1.1 優(yōu)化建筑位置。高層建筑在選擇建設(shè)位置時(shí)進(jìn)行綜合考慮，將自然環(huán)境因素考慮進(jìn)去，比如場(chǎng)地的方位、風(fēng)向風(fēng)速以及水土植被等。雖說(shuō)現(xiàn)在很多的高層建筑都在城市規(guī)劃的調(diào)控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)來(lái)提高節(jié)能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設(shè)施布置在公共走廊中；選址時(shí)盡量利用現(xiàn)有的公共設(shè)施管網(wǎng)，這種合并能降低場(chǎng)地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場(chǎng)地市政設(shè)施走廊應(yīng)該沿著曾經(jīng)受到干擾的地區(qū)或新修的道路或人行構(gòu)筑物集中的地方，減少不必要的場(chǎng)地清理和挖溝，維修起來(lái)也比較方便。

2.1.2 利用外界氣流來(lái)組織自然通風(fēng)。為了減少空調(diào)制冷的帶來(lái)的能源消耗，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)才充分利用外界的氣流來(lái)設(shè)計(jì)自然通風(fēng)。自然通風(fēng)要通過(guò)建筑外面的風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此需要一個(gè)比較理想的外部，根據(jù)各城市不同的風(fēng)向來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如，建筑的小立面應(yīng)該面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，而大立面則應(yīng)該面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這樣的朝向設(shè)計(jì)能夠是建筑表面有足夠的風(fēng)壓，通過(guò)建筑的窗口形成對(duì)流。另外，還應(yīng)該注意建筑的道路、景觀或其他附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)引導(dǎo)風(fēng)向。

2.1.3 利用植被進(jìn)行氣候調(diào)節(jié)。目前很多高層建筑都在建筑的樓頂設(shè)計(jì)花園或水池，一方面是為了美化建筑環(huán)境，另一方面也實(shí)現(xiàn)了利用植被調(diào)節(jié)微氣候的目標(biāo)。當(dāng)夏季太陽(yáng)比較強(qiáng)烈的時(shí)候，綠色植物可以有效減低它們所遮擋墻體的溫度，立面綠化也使得建筑外表的溫度比街道要低，而當(dāng)冬天的時(shí)候，又可以有效減少熱量的流失。綠色植物可以減少地面的熱反射，給人帶來(lái)舒適感，同時(shí)能夠有助于改善建筑周圍的微氣候。

2.2 高層建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)分析

2.2.1 建筑體形設(shè)計(jì)。建筑體形設(shè)計(jì)的合理與否直接影響了該建筑空調(diào)節(jié)能的效果，因此，要合理設(shè)置建筑體形設(shè)計(jì)的參數(shù)。體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計(jì)參數(shù)的重要內(nèi)容，但是體形系數(shù)并不是越小越好，因?yàn)轶w形系數(shù)與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、平面布局、建筑造型以及采光通風(fēng)等都有比較緊密的聯(lián)系，如果體形系數(shù)太小，對(duì)建筑平面設(shè)計(jì)會(huì)有影響，無(wú)法發(fā)揮建筑師的創(chuàng)造能力，建筑也難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。建筑體形的設(shè)計(jì)要尋找一個(gè)最佳的節(jié)能體系系數(shù)，比如，矩形建筑的最佳節(jié)能體形系數(shù)與建筑物的平面長(zhǎng)寬比、建筑熱工特性及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，而與建筑物的體量、層高無(wú)關(guān)。

2.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。提高建筑圍護(hù)機(jī)構(gòu)的隔熱保溫的能力，能夠提高建筑的節(jié)能效率。在不同地區(qū)不同的氣候條件下，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也有所不同。例如，對(duì)于夏季比較熱的地區(qū)，要求外圍護(hù)的設(shè)計(jì)既要滿足必須的日照，又要能起到隔熱的效果，對(duì)于冬季比較寒冷地區(qū)，則要求外圍護(hù)的設(shè)計(jì)既要滿足必須的日照，又要能起到保溫的效果。這就要求，外墻的材料具備隔熱保溫的性能，或者設(shè)計(jì)成雙層空間。

2.2.3 內(nèi)部空間設(shè)計(jì)。建筑功能設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇開(kāi)敞式空間，它強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的充分滲透融合，擴(kuò)大視野，通風(fēng)效果好，能提供更多的室內(nèi)外景觀。并且采用這種空間設(shè)計(jì)方式，具有靈活性，可以根據(jù)需要調(diào)整室內(nèi)的布置。但是這種空間設(shè)計(jì)方式需要根據(jù)建筑的實(shí)際空間情況來(lái)設(shè)計(jì)，也可設(shè)計(jì)成熱緩沖邊庭、中庭及室內(nèi)花園等，有效改善室內(nèi)的氣候。

2.3 節(jié)能設(shè)計(jì)要選用合理的節(jié)能材料

2.3.1 蓄熱材料的選用。蓄熱材料主要用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，蓄熱材料可以延緩室外溫度對(duì)室內(nèi)溫度的影響，讓室內(nèi)的溫度比較穩(wěn)定。例如，冬天室外的溫度一般會(huì)低于室內(nèi)，這時(shí)蓄熱材料會(huì)阻止室內(nèi)溫度向外流失，從而保證了室內(nèi)的溫度環(huán)境。

2.3.2 隔熱材料的選用。隔熱材料是一種能夠熱絕緣材料，能夠阻滯熱量傳遞。其中很重要的一種材料就是玻璃材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，隔熱材料領(lǐng)域相繼出現(xiàn)了吸熱玻璃、低輻射玻璃、熱反射玻璃以及調(diào)光玻璃等等。將這些玻璃組合成復(fù)合的構(gòu)造形式，比如吸熱中空玻璃、低輻射中空玻璃、熱反射中空玻璃等等，可以大幅度提高門窗的保溫隔熱效果[4]。

3 結(jié)束語(yǔ)

改革開(kāi)放以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，但是并沒(méi)有徹底改變高消耗高污染的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)很大程度上是以能源消耗及環(huán)境污染為代價(jià)的，導(dǎo)致了能源緊缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，節(jié)能減排已經(jīng)成為新時(shí)期中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的工作的重點(diǎn)，建筑節(jié)能是重中之重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球能源消耗有將近40%是消耗在建筑上，是當(dāng)之無(wú)愧的耗能大戶。我國(guó)的建筑耗能占全國(guó)能源消費(fèi)重量的三分之一左右，而且呈上升趨勢(shì)。因此，為了貫徹實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，高層建筑節(jié)能工作刻不容緩，要從建筑設(shè)計(jì)的理念和方法入手，提高建筑利用能源的效率，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。

淺析高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì):淺談高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

【摘 要】高層建筑在節(jié)能設(shè)計(jì)方面存在一些如自然采光利用率低、室內(nèi)通風(fēng)效果不佳、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力差、可再生能源的利用率不高等常見(jiàn)的問(wèn)題。本文針對(duì)以上問(wèn)題，通過(guò)對(duì)高層建筑進(jìn)行能耗研究，提出了自然通風(fēng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、可再生能源等在節(jié)能設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用的改進(jìn)措施，以期對(duì)高層建筑生態(tài)化發(fā)展提供有益的借鑒。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；節(jié)能；應(yīng)用研究

1.高層建筑能耗特點(diǎn)分析

1.1能耗組成及特點(diǎn)分析

高層建筑容納人數(shù)眾多，信息處理量大。為保持正常的運(yùn)作，高層建筑在電梯、空調(diào)、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的能源消耗形式包括電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等。其中供暖空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和辦公設(shè)備系統(tǒng)是建筑能耗的4個(gè)主要系統(tǒng)。供暖空調(diào)系統(tǒng)耗電量占到整個(gè)建筑能耗的50%以上；照明系統(tǒng)次之，大約為20%；動(dòng)力系統(tǒng)約為10%；辦公設(shè)備系統(tǒng)約為10%。

1.2采光和通風(fēng)的要求

高層建筑基本空間由主要使用房間、交通聯(lián)系空間（水平交通和垂直交通）、輔助使用房間（餐飲和衛(wèi)生間）以及設(shè)備系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成，平面布局與空間組織相對(duì)固定，各部分功能空間對(duì)自然采光與通風(fēng)的需求都不容忽視。因此，高層建筑能耗對(duì)氣候的依賴性較弱，若通過(guò)調(diào)節(jié)建筑與環(huán)境的關(guān)系來(lái)達(dá)到節(jié)約能耗的目的，效果甚微。高層建筑的節(jié)能問(wèn)題應(yīng)從建筑自身出發(fā)，進(jìn)行節(jié)能措施的探討。

2.高層建筑設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題

高層建筑設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力差的問(wèn)題，建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括屋面、外墻、外窗以及地面等部位。對(duì)于高層建筑而言，由于其豎向表面面積遠(yuǎn)大于橫向屋面面積，因此，建筑屋頂、建筑外墻及建筑外窗的保溫隔熱能力成為了衡量其圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力的決定性因素。影響建筑外墻節(jié)能的主要因素是墻體材料，以及墻體構(gòu)造形式等。

在研究中發(fā)現(xiàn)，高層建筑外墻應(yīng)設(shè)置保溫層，采用雙層玻璃。由于西安高新區(qū)清揚(yáng)國(guó)際大廈，外墻采用加氣混凝土砌塊，未設(shè)置保溫層，使得該辦公建筑供暖空調(diào)能耗占總能耗的比例高達(dá)60.27%。另外，當(dāng)建筑外墻采用玻璃幕墻配合外掛鋁塑板的構(gòu)造做法時(shí)，雖然設(shè)置了聚苯板外保溫但其供暖空調(diào)能耗普遍較高。

3.設(shè)計(jì)對(duì)策

3.1通風(fēng)設(shè)計(jì)

關(guān)于自然通風(fēng)的引入，一方面可以對(duì)建筑的空間形式進(jìn)行組織，盡可能形成穿堂風(fēng)，這一點(diǎn)在條形高層建筑中比較容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于點(diǎn)式高層，應(yīng)盡可能組織兩垂直墻面窗戶之間的通風(fēng)。自然通風(fēng)的組織需要更大的窗墻面積比并形成風(fēng)的通路。另外，還可以結(jié)合雙層玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫。

3.2外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料。針對(duì)目前高層建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料以實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)和透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)為主的現(xiàn)狀，且基于高層建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)并非承重結(jié)構(gòu)，材料選取較為靈活的特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔/空心砌塊或加氣混凝土砌塊等，配合外墻外保溫和合理的窗墻面積比，控制由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱帶來(lái)的能耗損失。對(duì)于處于寒冷地區(qū)與夏熱冬冷地區(qū)交界的城市，應(yīng)盡量減少玻璃幕墻的使用。

當(dāng)實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到保溫隔熱要求后，透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循以下措施：盡量減少使用玻璃幕墻；控制合理的窗墻面積比，控制可開(kāi)啟面積以組織通風(fēng)；選用節(jié)能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。

（2）墻體外飾面。建筑外墻飾面是圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵御外界氣候影響的第一道防線，其材料的熱工性能將直接影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。建筑墻體外飾面對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的影響主要通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)表現(xiàn)出來(lái)：一是在房間制冷狀態(tài)下，對(duì)房間能耗的影響；二是對(duì)墻體傳熱系數(shù)的直接影響；三是房間在自然通風(fēng)狀態(tài)下對(duì)墻體內(nèi)表面最高溫度的影響。《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：建筑外墻采用“淺色外飾面（太陽(yáng)輻射吸收系數(shù)

（3）墻體外遮陽(yáng)。除外圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的選擇外，還可增加建筑遮陽(yáng)，以減少供暖空調(diào)能耗。建筑遮陽(yáng)包括水平遮陽(yáng)、垂直遮陽(yáng)、綜合遮陽(yáng)等方式，可結(jié)合立面設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其應(yīng)注意西向遮陽(yáng)對(duì)節(jié)約建筑能耗的作用?！毒幼〗ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：建筑的“東、西外墻采用花格構(gòu)件或爬藤植物遮陽(yáng)（透射比

3.3可再生能源的利用

在系統(tǒng)的能源使用方面，應(yīng)盡量開(kāi)發(fā)可再生能源的利用，如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等。利用風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、垃圾發(fā)電、太陽(yáng)能熱利用、地?zé)崂煤驼託獍l(fā)電等，來(lái)減少對(duì)煤和天然氣等不可再生能源和電、蒸汽、熱水等二次能源的依賴。例如，使用分體空調(diào)的建筑建議增設(shè)地源熱泵，這樣可大大降低空調(diào)系統(tǒng)能耗；使用螺桿式水冷機(jī)組的建筑建議增加蓄冷裝置，冷卻塔的廢熱應(yīng)予以回收利用；熱泵作為一種新型節(jié)能技術(shù)，也應(yīng)該在辦公建筑中考慮采用；關(guān)于太陽(yáng)能的利用，可以在冬季利用太陽(yáng)能供暖、夏季采用太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)，全年中都可以使用太陽(yáng)能光電系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)。

4.結(jié)論及建議

在信息化、智能化高速發(fā)展的時(shí)代，高層建筑因節(jié)約城市用地、信息處理量大、容納人數(shù)眾多而應(yīng)運(yùn)而生，但能源消耗巨大。在可持續(xù)發(fā)展理念大力推行的今天，高層建筑生態(tài)化發(fā)展的重點(diǎn)是節(jié)能問(wèn)題，可在設(shè)計(jì)階段注意組織利于自然采光的平面形式，亦可采取節(jié)能燈具節(jié)約電能；通過(guò)改變空間形式、建筑角度等組織自然通風(fēng)或改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造等蓄存冷量；提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力以減少供暖空調(diào)能耗；利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、水能、生物質(zhì)能等可再生能源供給設(shè)備系統(tǒng)等。以上改進(jìn)措施，如：組織自然通風(fēng)、改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)、可再生能源利用等應(yīng)在節(jié)能設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用，以有利于高層建筑生態(tài)化發(fā)展。