高层建筑节能设计

摘要：本文介绍了高层建筑节能设计的主要措施，以建筑通风设计等方面，探讨影响建筑节能的多种因素，提出存在的问题及今后发展方向，为建筑节能设计提供一定的理论基础和实践参考价值。

关键词：高层建筑；节能设计；对策

在经历了数次能源危机以及对矿物能源资源的不可恢复性和温室效应对生存环境负面影响的认识越来越清楚之后，世界各国提出了控制矿物能源用量的增长，提高能源使用效率，开发新能源和可再生能源，保护环境的目标。作为耗能大户的建筑业节能受到极大的关注。建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新生长点。

1、我国建筑能耗基本情况

我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4, 居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展, 需要大量的建造和运行使用能源, 尤其是建筑的采暖和空调耗能。在一些严寒地区, 城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右。与此同时, 由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源, 使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中, 由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家, 每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二, 预计到2020 年, 中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此, 中国对于全球气候变暖承担着重大的责任, 而作为耗能大户的建筑节能也就成为关系国计民生的重大问题。

2、总体规划对高层建筑节能的影响

2.1 建筑位置优化和朝向设计

高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照的要求，阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析，地球每年接受的能量有60亿亿千瓦，这么大的能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大的影响，对建筑的节能也有着十分重要的意义。城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接受更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。从建筑设计的节能出发，应考虑将支持建筑使用的公共设施布置在公共走廊中，或在选址时尽量利用现有的公共设施管网。这种合并能使场地的破坏实现最小化，并有利于建筑的维修和检查。公共的场地市政设施走廊应该沿着曾经受到干扰的地区或新修的道路或人行构筑物集中的地方，这样既能尽量减少不必要的场地清理和挖沟，又为不断的维修提供方便。

2.2 利用外界气流来组织自然通风

采用自然通风方式的根本目的就是减少空调制冷系统的能源消耗。如果设计师通过与自然界充分的合作而不是对立，在过渡季节主要依靠自然通风满足工作环境的需求，不但可以节省大量的空调能耗，还能塑造一个比以往更加健康的工作环境。

3、加强多层建筑单体的标准化节能设计

3.1 建筑体形设计

选用建筑最佳“节能”体形设计是空调节能的先决条件，因此，建筑专业是否重视空调专业的设计是建筑业节能与否的根本，对节能而言，空调建筑物的体形系数并非愈小愈好，而是存在一个最佳节能体形系数的问题，矩形建筑的最佳节能体形系数与建筑物的平面长宽比、建筑热工特性及当地气候有关，而与建筑物的体量、层高无关。

3.2 围护结构

从多层建筑运行能耗的角度看，提高建筑物围护结构的保温隔热性能，是节能设计最重要的措施。对于夏季炎热的地区，护结构应设计成既可获得日照同时又能隔绝热量，直接被太阳照射的外墙面应该是隔热的，并且要注意其时间延迟的影响。外墙材料应该是有效的隔热构件，或设计成“双层的”通风空间。对建筑外墙所受热辐射的有效防护措施，选择某些在炎热条件下具有吸收和辐射性能的材料。这些材料首先要对热辐射的反射大于吸收，而吸收的热量又能迅速地以热辐射方式释放出去，以降低室内温度。外立面色调应该越浅越好，以减少城市的热岛效应和建筑的总空凋负荷。在不同气候条件下，窗墙比也很重要。

3.3 开敞式室内空间

开敞空间是外向型的，限定性和私密性较小，强调与空间环境的交流、渗透、讲究对景、借景、与大自然或周围空间的融合。它可提供更多的室内外景观和扩大视野。在使用时开敞空间灵活性较大，便于经常改变室内布置。开敞式空间特别适合充分利月太阳能，并将其功能在建筑物内充分扩展。根据使用要求还可以将该开敞式空间设计成热缓冲中庭、边庭、室内花园，以进一步改善室内小气候，其本质就是一种凹进开敞的空间。

4、节能材料的合理选用

4.1 隔热材料的选用

隔热材料(thermal insulation material)，能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。玻璃材料的保温技术也是建筑节能的关键之一。随着现代科技的不断发展，在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃、电敏感玻璃、凋光玻璃、电磁波屏蔽玻璃等。设计师可将它们组合成复合的构造形式，达到建筑的保温和采光要求，如：吸热中空玻璃、热反射中空玻璃、低辐射中空玻璃、低辐射――热反射中空玻璃、硅气凝胶特种玻璃等，这些先进的复合玻璃可使门窗的保温隔热性能大幅度提高。

4.2 蓄热材料的选用

建筑围护结构使用蓄热材料可以延缓日照等凶素对室内温度的影响，使室温更稳定、更均匀。在夏季夜晚利用室外温度较低的冷空气对蓄热材料进行充分的通风降温，是改善夜问室内温度，发挥蓄热材料潜力的有效手段。在建筑的节能设计时，整体综合设计显得尤为重要，在不同的地区，应根据实际情况考虑与其他降温技术如：喷洒蒸发冷却、地下冷空气降温、冷却水降温、机械辅助通风降温等结合起来，以保证蓄热材料得到充分降温。

5、高层住宅建筑节能设计的实践性分析

建筑物的耗热量主要与以下几个因素有关：1)体形系数。2)围护结构的传热系数。3)窗墙面积比。4)楼梯间开敞与否。5)换气次数。6)朝向。7)建筑物人口处设置门斗或采取其他避风措施。

在建筑物的朝向、体形系数、楼梯间开敞与否及建筑物人口处处理一定的情况下，建筑物的耗热量与其围护结构有着密切的关系。一栋六层三个单元的单元式多层住宅，其体形系数一般都小于0.3，而且对于北方寒冷地区的住宅，其窗墙面积比一般都能满足节能标准的要求，楼梯间均设计为封闭式楼梯间，建筑物人口处常设置门斗或其他避风措施。在相同的室内外温差条件下，建筑围护结构保温隔热性能的好坏，直接影响到流出或流人室内的热量的多少。从传热耗热量的构成来看，外墙所占比例最大，约占总耗热量的l／3左 占；其次是窗户，传热耗热约占总能耗的1／4，空气渗透约20％；再次是屋顶和楼梯间隔墙，地面、户门和阳台门下部所占比例较小，但这些部位的保温是不可忽视的，否则，建筑物的节能效益以及经济效益都受到影响。随着外墙保温层厚度的不断增加，节能效果的增加不冉显著；当达到一定厚度以后，节能效果将趋于不变。因此，不仅要对围护结构的主体外墙、窗户和屋面进行保温设计，而且必须对建筑物其他部位的构造做法对建筑节能的影响引起足够的重视。

6、结束语

总之，通过住宅通风设计的合理运用，可以实现提高能源使用效率、保护环境的目的。建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局，建筑物的形体变化、朝向、护结构保温、隔热的性能，门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者高度重视。

参考文献:

[1] 毛金彪.浅析现代建筑节能[J].山西建筑,2003(3).

[2] 张军.外墙外保温技术在北方住宅中的应用[J].鞍山钢铁学院学报,2002（25）.