高层建筑节能设计探讨

高层建筑节能设计探讨

王文权

城设科技研究（深圳）有限公司

【摘要】在现代高层建筑设计中，节能的方式有许多，但需要注重实际情况，进行创新及改进当前的节能技术，最大程度提高建筑的节能效果。本文根据多年工作实践，对高层建筑节能设计常见问题及措施进行探讨，供同行借鉴参考。

【关键词】高层建筑；节能设计；问题；措施

前言

我国高层建筑的整体数量正处于逐年递增的趋势，也是当前城市居民对于高质量居住环境及环境需求下产生的现状，同时空调也是高层建筑使用过程中重要组成部分，在能源紧张的今天，如何进行节能设计，通过节能技术手段，充分利用自然资源，设计过程中充分考虑建筑朝向及格局，减少高层建筑整体能源消耗。

一、常见问题分析

我国社会各领域对建筑节能设计重要性的认识不足，而且大部分城市居民都没有建筑节能完善的基本知识和主动意识，地区政府以及有关部门对建筑节能严重缺乏有效的激励政策，这无法引导我国建筑行业向建筑节能方向发展。我国政府对高层建筑设计中的建筑节能设计缺乏完善、科学系统以及有效的硬性规定，导致大部分高层建筑在设计过程中没有融入节能、节地、节水以及环境保护等设计，所以政府应该在国家事业建设过程中建立出完善的建筑节能的标准体系，并要根据我国高层建筑发展现状制定出合理的法律法规。同时建筑企业为了降低成本也会减少节能建筑材料的使用范围，这对促进我国高层建筑节能化发展进程有着很多不良影响，所以，只有将上述几项问题有效解决才能实现我国高层建筑节能化这一可持续发展战略。

二、高层建筑的节能设计措施

（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。如我国北方地区，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

建筑中如果能很好地利用自然风来达到散热排气的效果，那必然能大大减少冬季因降温而采取的大功率设备的耗能。所以具体做法可以是利用风压或是热压来实现自然通风。在利用风压时主要应用的是“空气由压力高的一侧向压力低的一侧流动”这一性质以及“伯努利原理”；而利用热压则指的是利用热压差在室内外温度不同的情况下分别产生高低风压，从而实现风的流动。除了利用自然环境中的压力差条件外还可以对建筑物本身的朝向、建筑物之间的间距以及建筑群之间的布局进行合理的设计都可以达到很好地通风效果。

（四）外围护结构设计

1.外围护结构材料。高层建筑的外围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外围护并非用于承重，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外围护选取的优良材料，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。在外围护结构的施工中，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.屋面节能设计。一般房屋屋面的保温材料多采用正铺法，高层施工采用倒铺法。倒铺法通常使用质量轻、高轻度、低吸水率的聚苯板的保温材料在防水层上设计保温层，这种设计方式可以最大限度的发挥保温材料的保温效果，并降低防水材料受外界温度变化的影响；减少材料施工过程中的损坏，提高防水材料使用寿命以及增加防水材料的节能效果。

3.墙的设计因为高层建筑的迎光面积很大，所以建筑外墙的保温隔热性能很大程度上是由外墙决定的，高层建筑的外围墙体设计决定了建筑的保温隔热性能。在高层建筑的外围墙体设计中，应有保温层的设置，通过保温层的有效设计，就可以有效的减少室内空调的使用，从而大大降低电能的消耗。因为外围保温层的结构不是承重结构，所以其材料应该选用导热系数小的多孔砌块或加气混凝土砌块等，对于北方地区，门窗要采用双层玻璃，此外对太阳西晒的问题上，也应该引起设计人员的重视。

4.墙体外遮阳。除外围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。

5.门窗的节能设计。传统门窗多为单层玻璃结构，这种门窗设计方式的密实性不高，造成保温性能也不高，室内容易出现较大的温差变化，进而消耗更多的能源。房屋门窗节能设计可以采用铝合金门窗，并采用节能建材，采用中空玻璃作为密封建材增强密实性。与此同时还可以采用多片板玻璃，作分离和密封处理，使玻璃之间形成干燥的气体空间，预防水汽在外层玻璃形成雾气，提高门窗的透明度、洁净度和整体保温效果。最后，根据玻璃的保温性能以及对窗墙比例综合设计门窗大小。《民用建筑热工设计规范》GB50176-93中规定：居住建筑各朝向的窗墙面积比，北向不大于0.2；东西向不大于0.25；南向不大于0.35。只有保持科学的窗墙比例，才能最大限度提升门窗的保温效果，又节省能源。

6.可再生能源的利用。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。

三、结语

随着高层建筑的快速发展，高层建筑设计时灵活运用节能环保理念符合当前社会的发展，既可以突显高层建筑的时尚性，又可以做到节能环保，为城市的可持续性发展发挥其应用功能。

参考文献：

[1]李霞.现代高层建筑节能设计[J].四川水泥，2014，07：231.