【摘要】节约能源是我国的基本国策,高层建筑节能是国家节能工作的重要组成部分,我们要接见节能建筑的成功经验,加强国内的技术研发力度,引进先进的设计方法,使我国的高层建筑设计逐渐走节能化的可持续发展的道路。本文就高层建筑设计的整体及外部环境的节能设计、单体的节能设计等方面进行探讨,并提出解决对策和设计方案。 

【关键词】城市;高层建筑;节能;设计 
  1、优化建筑位置及朝向设计 
  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要求,阳光有着巨大辐射能量,在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。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,使每幢建筑能接收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。如,在北纬40度~45度地区,冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍,而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2.5倍,不同朝向,不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同,尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。 
  2、外围护结构设计 
  2.1外围护结构材料。针对目前高层建筑外围护结构材料以实体围护结构和透明围护结构为主的现状,且基于高层建筑外围护结构并非承重结构,材料选取较为灵活的特点,对于实体围护结构,应尽量选用导热系数小的多孔/空心砌块或加气混凝土砌块等,配合外墙外保温和合理的窗墙面积比,控制由外围护结构保温隔热带来的能耗损失。对于处于寒冷地区与夏热冬冷地区交界的城市,应尽量减少玻璃幕墙的使用。 
  当实体围护结构达到保温隔热要求后,透明围护结构应遵循以下措施:尽量减少使用玻璃幕墙;控制合理的窗墙面积比,控制可开启面积以组织通风;选用节能的玻璃和窗框材料,注意控制密封性能。 
  2.2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。建筑墙体外饰面对建筑节能设计的影响主要通过围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数表现出来:一是在房间制冷状态下,对房间能耗的影响;二是对墙体传热系数的直接影响;三是房间在自然通风状态下对墙体内表面最高温度的影响。《居住建筑节能设计标准》规定:建筑外墙采用“浅色外饰面(太阳辐射吸收系数<0.6)”节能措施时,计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”,当外墙的传热系数由于其构成而不能达到《建筑节能设计标准》要求时,采用“浅色外饰面”的节能措施则可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可满足“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等,最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。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。 
  2.3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。《居住建筑节能设计标准》规定:建筑的“东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳(透射比<0.5)”的节能措施时,计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”,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。 
  3、房顶屋面的节能设计 
  对于高层建筑节能设计的最后一步就是对于高层建筑的房顶屋顶的节能设计了。在高层建筑之中屋面也是高层建筑物的主要结构,而且屋面应该具有两个最基本的功能那就是保温隔热和防水。众所周知,现在普通的屋面材料是极其的单一性,也就是不能保证保温和防水这两项功能同时兼备。所以在对高层建筑的房顶屋面设计的时候,首要就是对房顶屋面保温层材料的考虑,这也就是说应该考虑性能稳定并且高强度的保温材料来做保温层。其次就是考虑对隔热层得设计,应该采用具有隔热功能标准的材料作为隔热层。最后就是对防水层的设计,防水层的设计就是采用已经经过试验证明的聚酯弹性体和喷涂聚氨酯硬泡屋面保温防水一体化的技术,这不仅能起到防水的作用而且还能对保温隔热做进一步的强化。而这样才能在材料上对高层建筑产生做好的节能效果。对于屋面形状的设计时,采取坡屋顶的设计那是最好不过了,这样的设计是能够起到保温防水节能的作用。因为坡屋顶的这种高层建筑屋顶的设计能够充分的利用了层顶的有效面积,这样不仅能够起到美化环境的作用,还能够起到保温和隔热的效果。这也是对高层建筑屋顶节能的重要措施。 
  最后就是高层建筑的屋面保温材料的注意点。在对高层建筑的屋面保温材料选择时应该遵循为了不让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。而这对高层建筑的节能也是具有重大影响的。 
  4、影响高层建筑节能的其它因素 
  4.1建筑体形设计。建筑的体形系数指建筑物的外表面积与外表面积所包的体积之比,体形系数越小,单位面积对应的外表面积越小,外围护结构的传热损失越小。采用圆形的平面形式,不仅有利于面积的使用,而且圆柱状的外形既能降低风压,减少热能的流失和结构的消耗,又能优化光线的射入。研究表明,圆形的平面具有最小的表面积,热耗最小,空调负荷也较小,而矩形的形态却更利于对太阳能的控制,矩形平面长宽比不同,建筑的能耗有较大区别,在设计时要根据具体方案加以推敲。 
  4.2高层建筑采暖制冷是影响能耗的重要因素。我国现在使用的各种建筑保温材料耗能大,污染大,因此,应该大力开发适合中国国情的建筑外墙保温材料系统,重视科技新材料、新工艺。合理利用太阳能,发展建筑外墙保温技术将成为我国建筑节能技术的主导方向。 
  采用地面式低温采暖、制冷系统,冷热辐射温度接近或等于室内的舒适温度上下限,使人感受舒适;采用小功率、小温差的地面送风式空调技术和设备,代替大功率、大温差的上给上排式空调设备;采用新风机组将室外新鲜空气经过滤除尘(加热/降温、加湿,除湿)等处理后,以低速地面送风的方式送到每个房间;采用热量回收系统,通过通风管将各房间相对污浊的空气收集起来,与新风交换显热,预热新鲜空气后的污浊空气由设在屋顶部的风机抽出排放,实现健康的通风换气;在夏季采用水蒸气蒸发制冷系统,这些措施的实施都将有效地降低建筑能耗。 
  5、结语 
  在土地日益稀少的今天,发展高层建筑是势在必行的。如何把高层建筑建设的更加节能环保是现今建筑行业必须考虑的一个问题。建筑节能是国家发展的基本国策之一,高层建筑的节能设计能够带动社会中其他建筑的节能事业,能更好的促进整个社会向环保节能方面发展。也为全社会的建筑节能技术的进步提供了方向。 
  参考文献: 
  [1]张文波浅谈高层建筑节能设计《黑龙江科技信息》2013年第3期 
  [2]陈新平浅析超高层建筑电气节能设计技术《中国新技术新产品》2012年18期