浅析超高层建筑的低能耗设计

浅析超高层建筑的低能耗设计

杭高任

广西华蓝工程管理有限公司

摘要：超高层建筑具有耗资巨大、技术复杂、体量庞大等特征，其在能耗、环保节能、人文景观等方面对环境产生重要影响。基于此，本文阐述了超高层建筑工程设计问题以及低能耗建筑设计的主要特征与方式，对超高层建筑的低能耗设计要点进行了探讨分析。

关键词：超高层建筑；设计；问题；低能耗建筑；特征；方式；要点

超高层建筑具有容纳人数众多以及信息处理量大等特征，并且为了保持其正常运作，超高层建筑在电梯、空调、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电、煤、天然气以及集中供热的蒸汽和热水等。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的主要系统。因此为了保障超高层建筑工程建设的有效性，以下就超高层建筑的低能耗设计进行了探讨分析。

一、超高层建筑设计问题的分析

　　超高层建筑作为综合体建筑，分别承载商场、办公写字楼、酒店或旅游观光等不同的商业业态，并且因为其容积率过高以及不通透等问题需要重视。在超高层建筑技术发展过程中，通常只重视空间的使用以及居住的面积，而忽略了生态环境的体验，导致了一系列问题。为了很好的与现代超高层建筑的发展相契合，因此需要引入节能概念，在建筑设计中充分考虑建筑形状的变化、建筑朝向，、筑外围墙体的保温功能、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。

二、低能耗建筑设计的主要特征与方式

1、低能耗建筑设计特征。低能耗建筑设计的主要优势在于能源消耗的降低与控制，同时还具有如下显著特征：首先，设定科学的能耗指标，依次为建筑设计导向，调动建筑设计人员对能耗降低的主观能动性。其次，建筑设计的初级阶段，建筑形体控制以及参数调整等比较便利，将建筑设计的能源需求降到最低，结合周围环境变化等被动因素，挖掘建筑场地潜在能源，融合能源回收与利用技术，实现环境与资源的完美契合。最后，低能耗建筑设计手段，将建筑设计中一些不确定能源进行节约，并且优化终极目标，升级建筑企业的设计与节能技术。

2、低能耗建筑设计方式。其主要包含设计流程、节能技术等。第一、确定设计流程。首先设定建筑设计流程框架，确定设计方案之后，研究人员需要亲自到建筑地调查，并且综合考虑应用地域、环境变化以及技术等，这样才能确保低能耗建筑设计流程的完整，同时绘制出大体建筑设计框架。其次是对优秀建筑设计方案的借鉴，结合天气、地理位置等条件。建筑设计流程的确定需要做到经济适用，同时还要实现资源的最大化利用。第二、节能技术方面，根据建筑设计流程为基础，计算建筑环境周围的数值，同时还要从中确定最优值。

三、超高层建筑的低能耗设计要点分析

1、超高层建筑的低能耗规划设计。超高层建筑规划对建筑与建筑物周围环境的影响很大，如何根据当地的自然条件，有效利用自然资源来进行低能耗设计。具体体现在：（1）合理选择建筑地址。超高层建筑在选择建设位置时进行综合考虑，将自然环境因素考虑进去，比如场地的方位、风向风速以及水土植被等。虽说现在很多的超高层建筑都在城市规划的调控之中，很难保证很好的外部自然条件，但是仍可以通过规划设计来提高节能的效率。例如，将支持建筑使用的公共设施布置在公共走廊中；选址时尽量利用现有的公共设施管网，这种合并能降低场地的破坏程度，方便建筑的检查维修，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，减少不必要的场地清理和挖沟，维修起来也比较方便。（2）利用外界气流来组织自然通风。为了减少空调制冷的带来的能源消耗，改善室内空气环境，设计时才充分利用外界的气流来设计自然通风。自然通风要通过建筑外面的风压来实现，因此需要一个比较理想的外部，根据各城市不同的风向来进行设计。比如，建筑的小立面应该面向冬季主导风向，而大立面则应该面向夏季主导风向，这样的朝向设计能够是建筑表面有足够的风压，通过建筑的窗口形成对流。另外，还应该注意建筑的道路、景观或其他附属结构的设计来引导风向。（3）利用植被进行气候调节。目前很多超高层建筑都在建筑的楼顶设计花园或水池，一方面是为了美化建筑环境，另一方面也实现了利用植被调节微气候的目标。当夏季太阳比较强烈的时候，绿色植物可以有效减低它们所遮挡墙体的温度，立面绿化也使得建筑外表的温度比街道要低，而当冬天的时候，又可以有效减少热量的流失。绿色植物可以减少地面的热反射，给人带来舒适感，同时能够有助于改善建筑周围的微气候。

2、超高层建筑单体低能耗设计。主要体现在：（1）建筑体形低能耗设计分析。建筑体形系数是建筑体形设计的重要参数。建筑物的体形系数是指外表面积与外表面积所容纳的体积之比，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的导热损失就越小。体形系数还与建筑的造型、布局、采光、通风等紧密相关。建筑物的朝向合理能使建筑在被动式和主动式太阳能系统中充分利用太阳能，对于建筑节能有着很大的影响。对于

超高层建筑来说，设计合理的平面进深也是一种有效的被动式节能设计方法。（2）优化外围结构墙的设计。因为超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，超高层建筑的外围墙体设计决定了建筑的保温隔热性能。在超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。（3）内部空间设计。建筑功能设计时可以选择开敞式空间，它强调与环境的充分渗透融合，扩大视野，通风效果好，能提供更多的室内外景观。并且采用这种空间设计方式，具有灵活性，可以根据需要调整室内的布置。但是这种空间设计方式需要根据建筑的实际空间情况来设计，也可设计成热缓冲边庭、中庭及室内花园等。（4）超高层建筑的屋面低能耗设计。合理选择超高层建筑的屋面保温材料，选择时应该遵循为了不让超高层建筑的屋面重量以及屋面的厚度过大的原则，所以屋面的材料在同等情况下应该选用密度以及导热系数小的保温材料。而这对超高层建筑的节能也是具有重大影响的。

3、充分运用可再生能源。超高层建筑低能耗设计过程中，要尽量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是利用太阳能，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，在超高层建筑的外墙，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。在超高层建筑低能耗设计过程中，有条件的情况下，也可以建设地源热泵，减少空调的使用，建立冷却塔废热利用系统。

结束语

综上所述，随着城市化建设的不断推进，发展超高层建筑势在必行。而且建筑节能是国家发展的基本国策之一，所以超高层建筑的低能耗设计能更好的促进整个社会向环保节能方面发展，因此必须加强对超高层建筑的低能耗设计进行分析。

参考文献：

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[2]王华威.基于建筑节能的高层住宅建筑设计探讨[J].中国室内装饰装修天地,2019(05)

[3]王宏.建筑节能设计在高层建筑中的应用[J].建材发展导向,2019(01)