高层建筑节能设计的主要途径

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摘要：建筑节能势必是建筑业的发展新方向，当高层建筑向着更高的方向发展的同时，建筑节能设计也在为人们提供舒适居住办公条件的前提下纳入新的发展历程，有效合理的利用能源，是当前高层建筑设计界比较关注的话题。本文首先分析了高层建筑的能耗，然后归纳了目前高层建筑设计中的弊病，最后详细阐述了高层建筑节能设计的主要途径。

关键词：高层建筑；节能设计；采光；通风；护

中图分类号：TU97文献标识码： A

一、高层建筑的能耗分析

（一）能耗解析

由于城市的土地可利用面积较小，因而城市建筑开始向着高层的方向发展，这也是由于高层建筑可以容纳人数较多，信息处理量也相对较大所致。而为了保证高层建筑能够运行正常，高层建筑中耗能的结构较多，电梯、供水以及供暖和空调管理都需要消耗巨大的能源。其主要的能源耗费来自于集中供热、集中的热水供应以及煤、电和天然气的供应。而在建筑能耗中，可以将能耗系统总结为以下四种，分别是动力系统、照明系统以及供暖空调系统和办公设备系统。而电量的能耗一半以上都是供暖空调系统；而电量能耗的20%来自于照明系统；而动力系统耗电量仅为总能耗的 10%；而办公系统耗能仅占到了 10%。

（二）采光要求以及通风要求

高层建筑的结构主要由以下几部分系统构成：首先是空间，包括垂直空间和水平空间；其次是高层建筑的使用房间空间；此外例如卫生间以及餐饮空间，即辅助使用房间；最后则是设备系统所使用的空间。在高层建筑中，空间组织以及平面布局中相对较为固定，建筑中各部分功能空间的通风以及采光都相对需要予以重视。

另外，建筑能耗相对于气候的依赖性相对较弱，建筑层数越高对于气候的依赖性越弱，建筑的节能降耗仅仅通过建筑同环境之间的关系进行调节，所收到的效果较低。而针对高层建筑，应当从建筑自身的围护构件以及进深大小和平面形式等方面对建筑的能耗进行确定，并考虑能耗设备系统，提出相关节能措施。

二、目前高层建筑设计中的弊病

随着建筑层数的不断增加，高层建筑因为其容积率过高，不通透，等一系列问题是非常值得重视的。在高层建筑建设技术发展过程中，只重视空间的使用，居住的面积，而忽略了生态环境的体验，导致了一系列问题。为了很好的与现代高层建筑的发展相契合，引入建筑节能的概念，在建筑设计中要充分考虑建筑的形状变化，建筑的朝向，建筑墙体的保温功能，建筑所在位置的气流朝向，等环境因素，同时也应该注意与城市周围环境的融合，对于建筑而言，采用节能的设计理念是必须的。

三、高层建筑节能设计的主要途径

（一）优化建筑的位置和朝向设计

选用的建筑节能总体设计是节能的最重要环节，建筑的选定位置，和朝向是首先要考虑的，阳光不仅仅对人体健康意义重大，而且合理利用日照，也对建筑的节能有很好的收益。在我国北方地区，因为寒冷，所以要使每栋建筑都能尽可能多的接收太阳光，不同纬度，不同朝向，不同季节，建筑物得到的太阳光辐射能量不一样，因此在建筑设计的初期，就应该按照当地的日影响图，作出合理的节能设计。

（二）优化建筑的结构设计

高层建筑的外墙墙体消耗能量较大，建筑的形体变化直接影响建筑外露面积的变化，外露面积越多，耗能也越大，所以要优化建筑的整体设计，尽量采用圆形的结构设计，因为相同的面积，圆形的周长是最少的，在节约了建筑材料的同时也使得建筑更加的节能和环保，另外高层建筑的结构形体变化不宜过多，一方面是处于建筑自身结构强度的要求，另外是减少外露面积，减少能量损耗。

（三）通风设计

在建筑设计过程中，依照建筑的内部空间进行组织，可以通过自然风的引入降低建筑的能耗，尽可能的利用建筑的内部空间形成穿堂风，高层建筑中条形建筑比较容易形成穿堂风，但是针对点式建筑，应当利用垂直墙的窗户来通风。通风需要窗墙面积比相对较大，从而为风的形成提供通路。此外还可以通过双层玻璃的设置来实现降温。国际上很多建筑都开始重视通风设计，形成相对通风性良好的体系，以此降低建筑本身需要进行通风的能耗。

（四）护设计

1、材料

高层建筑的护所采用的材料主要包括实体结构材料以及透明结构材料两种，这是当前高层建筑建设所用到的主要材料，并且考虑到高层建筑的护并非用于承重，因此在材料的选择上较为灵活，针对实体结构，应当选取空心砌块或者多孔的砌块，并且材料的导热系数相对较小，而加气混凝土砌块也是高层

建筑护选取的优良材料，另外配合合理的窗墙比例和外保温结构的设置，能够有效控制高层建筑的能耗损失。一些区域的气候分明或者处在寒冷地区，那么针对这类城市应当减少玻璃幕墙的应用。

在护结构的施工中，实体围护达到了高层建筑的保温隔热标准后，应当注意，建筑的透明围护需要遵循以下内容予以设置：首先应当减少玻璃幕墙的使用，其次控制好窗墙比例，并控制窗体的开启面积从而对通风进行有效的设计；最后窗框以及玻璃的材料选择节能且密封性能良好的的材料。

2、墙体外饰面

建筑外墙饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线，其材料的热工性能将直接影响围护结构的热工性能。建筑的外墙饰面目前有面砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的两类外墙饰面砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或部分采用浅色外饰面显然是有利的。

3、墙体外遮阳

除护结构材料的选择外，还可增加建筑遮阳，以减少供暖空调能耗。建筑遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳等方式，可结合立面设计意图进行设计，尤其应注意西向遮阳对节约建筑能耗的作用。节能设计中应考虑"东、西外墙遮阳"，在夏天东、西晒非常严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计经验。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。

（五）可再生能源的利用

在高层节能设计过程中，要尽量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是对太阳能的利用，一般太阳能的利用分为太阳能发电技术，和太阳能热水技术。随着太阳能光伏产业的发展，在未来太阳能电池板的价格势必会越来低，在高层建筑的外墙，屋顶，都可以安装太阳能光伏电池板，在产生了大量电能的同时，还具有遮阳，反射热能，稳定室内气温的优点。在高层的设计中，有条件的话也可以建设地源热泵，大大减少空调的使用，建立冷却塔废热利用系统，热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用，新技术带来新的活力，在未来的高层建筑的设计中，肯定会有更加成熟的技术，更加先进的理念，深刻改变，和促进着人们生活的改变。

结语

综上，总的来说，要想真正做好高层建筑中的节能问题，还需要具体问题具体分析。要在充分利用自然环境资源的情况下，对建筑的外形进行合理的节能设计，对材料的选择也要以节能为主。随着经济的高速发展，全球资源的匮乏，人们对建筑的要求不仅仅局限在稳固、舒适和美观上，对于建筑中的节能问题表现得越来越关注。这就需要作为建筑同行的我们要担任起时代的重任与时俱进，在实际的工作中，不断去探索出新的节能办法，使资源得到更合理的应用。

参考文献

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