高层建筑节能设计的要点分析

关键词：高层建筑 节能设计 

　　根据有关的研究证明，全球能源消耗的45%是用于建筑物的制冷、取暖和采光等的要求，这表明在建筑方案设计的时候节能设计是节省全球能源的强有力措施。很多的设计者在建设的时候只求利益和建筑的形式，其节能设计却是被忽略和不受重视的。建筑节能不仅是建筑本身，而且与气候条件、建筑物的形式、建筑朝向、周边环境还有外围护结构等都有着密不可分的联系。本文就高层建筑节能设计的几个要点做出几点分析。 

　　一、建筑外形节能设计 

　　我国的高层建筑在建筑的形式上有着比较大的相似之处，在建筑物的外围护的主题就是墙体，其主要的能源消耗就体现在夏季的隔热和冬季的保温上。由于外围护结构在建筑的外墙中占有较大的比例而且是能耗的主要结构，在进行高层建筑的节能设计的时候需要对外墙保温技术进行改革，对于外墙材料有新的发展和应用。 

　　我国的建筑墙体一般是采用单一材料，具有较大的导热系数，单一材料能源消耗太大，是一般高保温材料的20倍，无法满足保温隔热的要求，在节能的前提条件下要加强对于复合墙体的应用和开发，墙体不至于过厚而且又具有良好的保温性能。 

　　1.减少建筑的外表面积。建筑的设计不能太过凹凸，控制好体型系数比。建筑体形系数是指建筑的外表面积与建筑体积的比值，控制好建筑外表面的面积是关键，设计的过程中要在符合了功能的要求上合理的考虑外表面的设计，尽量较少凹凸，如阳台的设置太出挑等，可以降低房屋的层高或者是增大其进深控制体形系数不得超过0.3。 

　　2.选择最佳的建筑方位。在建筑设计的时候平面的布置上要合理，符合最佳的建筑方位的原则，一般来说建筑的南向是最佳的方向，可以获得最佳的室内阳光和空气流通。而东西朝向的房间则会在相同条件下多耗能5%左右，在居住的时候没有南北朝向的房间更具有舒适感，设计的过程中应该尽量避免。 

　　3.在建筑外墙材料的选用上要考虑到节能保温的原则，高层建筑节能可以采用的是建筑节能改造模式，采用高效的建筑绝热材料和复合墙体，通过墙体中岩棉、聚乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉等新型保温隔热材料的应用来减小传热系数。 

　　二、外窗节能设计 

　　高层建筑中外窗是建筑能耗最为薄弱的环节，而且外窗在建筑中所占比例较大，能耗损失也是总能耗的1/3，在高层建筑节能的时候减少外窗的冷风渗透和传热量是十分重要的，主要的措施有： 

　　1.严格控制建筑窗墙比。根据高层建筑的一般规范，对建筑的不同朝向的窗墙比都是有相关的规定的，南向、北向、动向和西向的窗墙比不应该超过的范围分别是35%、20%、30%。 

　　2.减少冷空气渗透，提高建筑的气密性。在建筑的细部要注重其气密性的保护，选用新型的密闭性能优良的门窗材料，设置好门窗的密封条。在墙与门窗的缝隙之间注意使用松软性弹性材料加以密封，框与扇、扇与扇之间都应该设置密闭封条。 

　　3.提高门窗的保温性能。在门窗的材料选择上要尽量的选用保温性能良好的新型材料，在符合设计要求的同时要注意避免窗扇之间的缝隙长度，扩大单块玻璃的面积，增加固定窗扇的比例，材料商双层玻璃、三层玻璃或者是中空玻璃都是理想的选择。 

　　4.设置相应的温度阻隔区。在建筑的室内和室外要注意进行温度的阻隔和缓冲带的设置，这样的一个中间的层次是可以起到直接较少空气渗透的作用的，也控制了室内外直接的空气交换和对流。 

　　三、屋面的节能设计 

　　建筑的外围护结构中屋面占有很大的比例，且处于最高的位置，在高层建筑的保温隔热设计中是很重要的，屋面节能的设计对于建筑整体能耗的降低和室内温度的改善作用尤其之大。 

　　1.屋面材料的选择应该具有良好的节能效应。我国屋面通常采用正铺法，即将保温材料设置于防水层和屋面板之间。倒铺法现在也是许多高层建筑可以采用的新的方式，其中保温层材料选择的是吸水率较低而且轻质高强的挤塑聚苯板。这样的方式可以对保温层起到很好的保护作用，避免防水层受到室外环境的变化和人为因素造成的影响，使防水材料的使用年限增加，具有很好的节能效果。 

　　2.浅色坡屋面节能方式。采用非金属浅颜色的坡屋面可以起到隔热保温的作用，而且减少了屋面渗漏起到了有效的排水作用。颜色较浅的作用是反射掉65%的日照，节省了大约20~30%的能耗。 

　　四、利用太阳能节能设计 

　　开发新能源是高层建筑节能的一个新的方向，太阳能由于其清洁性和可再生的特点是建筑节能上最具有开发潜力的能源之一。我国的太阳能资源在大部分地区来说都是十分丰富的，有着天然的良好利用条件，国土面积2/3以上的地区年日照时数达到2200h，最长可达2800~3300h。 

　　在高层建筑中，太阳能的利用方式已经出现了很多种，例如太阳能热水、太阳能发电、被动式太阳能采暖以及主动式太阳能空调等。太阳能资源在我国的有些地区能够实现完全利用的方式，大大的节省了建筑的能耗。随着高层建筑的节能设计日益先进，高层建筑在室内采暖设备和附加阳光间的节能设计也取得了很大的进步，受到越来越多的研究者的关注，是未来利用的新方向。这样的新技术能够改善室内的热环境从而节约资源，而且不论外间环境变化如何剧烈都不会是室内均衡的温度分布状况受到影响。 

　　五、合理的利用基地地形 

　　对于不同的建筑基地应该有不同的建筑设计方法对与之相适应以获取最佳的节能设计的要求。比如在平坦的地形上应该最佳设置成正南正北朝向的，适当的偏角是允许的，这样通风良好的同时又能够保证日照间距，而且很好的节约了用地；在南高北低的地形上，要注意控制前后排建筑的层数以控制其高度，避免拉大了日照间距浪费土地。还可以对高差所形成的坡地进行利用，成为车库或者是半封闭空间和储藏空间；在北高南低的坡地上，由于地基是向阳的，所以在布置建筑的时候可以顺着坡向平行布置高层建筑，这样可以是建筑获得良好的日照和通风状况，事业上也可以保持开阔，同时建筑日照可以满足；在东西向的坡地上，高层建筑的排布则需要垂直于坡地布置，建筑的层数和高度也应该跟随坡地的高差做出相应的调整，保持足够的间距同时达到用地最节省的目的；最后，在建筑地形是边角的状况下，要根据地形的实际情况布置塔式或者是单元式高层建筑，基地的北侧布置高层建筑是最佳的选择，保证了建筑的日照同时节省了建筑用地。 

　　六、结束语 

　　面对日益紧张的能源问题，建筑的节能研究已经得到了全世界的关注，近30年来，世界各国在节能的研究上都有了很大的进展，对于建筑新材料和设计施工一级建筑节能的认证和管理方面都做出了很多不同的工作。我国的高层建筑节能设计也是热点之一，在建筑节能的上，需要结合实际情况，同时借鉴国外的先进技术，对于高层建筑的节能设计做出更多的工作，这也是未来高层建筑节能设计发展的方向。  

　　参考文献： 

　　[1]刘明全.浅谈高层建筑的节能措施[J]建筑.2003.10 

　　[2]文丽韩.建筑节能设计中的新能源的利用研究[J].能源工程.2002. 

　　[3]孙思倩.21世纪高层建筑的节能设计研究[ J ] .建筑.2000.4.