高层建筑节能设计影响因素与要点研究

【关键词】高层建筑；节能设计；优化措施 

　　1 引言 

　　伴随着我国经济的进一步发展，高层建筑如雨后春笋大量兴起。但由于节能设计和施工中管理的不规范，高层建筑造成越来越严重的能源浪费。所以为了贯彻实施可持续发展战略，设计单位首要考虑的就是，如何才能在可执行范围内最大化减少能源的浪费。因此，我们要提高能源利用的效率，就要从节能建筑设计的理念出发，达到建筑节能的目的。 

　　2 高层建筑节能简述及现状 

　　建筑节能，具体来说就是在建筑设计及使用时，采用较为节能的技术和节能型材料，并在满足室内舒适度要求的前提下，尽可能降低供热、通风、照明等能源消耗。节能建筑另一方面指的是为了充分利用当地的有利条件且避免不利的气象条件，而采取对应的措施来设计低能耗的建筑，因为建筑节能不仅与其本身有关，而且还与当地的地理环境、城市布局、建筑物的朝向、门窗等有关。在能源日趋紧张的今天，节约高层建筑能耗其重要性之大也就不足为奇。 

　　由于改革开放以来，大比例耗能建筑的出现，导致建筑能耗不断提高，同时也加剧我国的能源危机。而随着现代化发展中城镇化脚步的加快，耗能比例的上升必然会影响到我国的经济发展。因此，为了改善能源紧缺的现状，我们应该加大对人才的培养及供给充足的资金来研究建筑的节能设计。 

　　3影响高层建筑能耗和建筑节能设计的主要因素及方法分析 

　　3.1 高层建筑的外围护结构 

　　研究表明，外围护结构在高层建筑中的能耗比例可达20%以上，因此外围护结构已然成为影响建筑能耗的主要因素之一。气候条件不同，地区不同，外围护设计必然也不一样。例如，对于夏热地区，隔热的重要性大于日照，所以其设计要求必须同时考虑两者效果；而对于冬冷地区，保温的重要性则大于日照，因此在保证日照的前提下，保温必不可少。如果能够增强围护结构的保温能力，那建筑的节能效率也会相应得到提高。在这样的环境中，外围墙体就应该同时具备隔热和保温的性能。 

　　3.2 高层建筑的气流（风）组织 

　　影响建筑能耗的另一个重要因素就是高层建筑的气流组织，这既包括建筑在城市中所处位置的风环境，也包括建筑内部的气流分配。虽然很多高层建筑难以有较好的地理条件，但是我们仍然可以采取措施来提高节能效率。如果高层建筑设计或施工处理不当，寒冷时围护结构出现冷凝水，这不仅会腐蚀墙体，还会影响整栋建筑的质量与使用年限。冬季时，由于室内外温差大，风速大会加速建筑的热损失，还会大幅增加冷风渗透量。这种情况下，只有通过更多的煤炭消耗来升高供热温度，才能使室内温度满足人们的舒适度要求。因此在高层建筑的设计中，我们不仅要选择合适的保温材料，还要考虑建筑所在的风环境。 

　　此外，考虑到建筑自身的气流分配，如果能够用外界气流引导自然通风，显然比机械通风更加节省能量。而自然通风需要较为理想的外部环境，因为它的实现要借助于外部风压，所以我们设计时要因城市而异，因风向而异。比如，夏季主导风向是西南风时，设计时就应该让建筑的西南立面面积较大；冬天主导风向是东北风时，建筑东北立面面积就应该较小。朝向这样设计的话，建筑表面就有了足够的风压，还可以通过窗口产生对流。 

　　4 高层建筑节能设计中的技术措施 

　　4.1 优化建筑位置及朝向 

　　由于目前很多高层建筑为了较大的居住空间而忽略了日照等方面的要求，假如日照不充足的话，建筑物的室内温度必然会受到影响，而为了保持设计温度，就需要使用更多的能源。造成不必要的能源浪费，这种情况在北方寒冷地区尤为明显。因此，我们首要考虑的就是建筑对日照的需要，同时开发免费的太阳能能源。因为太阳能是一种优质能源，而且来源充足，可以说在人类的生存时间内，太阳能不会断绝。如果没有充分利用好太阳能资源，本身就是一种能源浪费，优化建筑位置与朝向的目的之一就在此，从而来提高太阳能利用率。 

　　在我国，南方地区比北方地区接收的太阳能辐射量大，夏天比冬天接收的辐射量大，建筑物的南面比北面获得的辐射量大。而且朝向不同，不仅太阳辐射量的大小对建筑有影响，所在地区的主导风向也不可忽略。在我国大部分地区，建筑物的主要朝向中南北向居多，目的即是跟当地的夏季主导风不冲突。因为夏季时，建筑物偏南方向比偏北方向受到的太阳辐射大得多，而且夏天偏南风为主导风向，南北朝向的建筑更加有利于自然通风，不仅能降低室内温度，节约用电，节省能源，相比于机械送风，自然通风更能提高人们的舒适度；在冬季时，偏北的冷风为主导风向，南北朝向的建筑则对北风有一定的阻挡作用，提高室内温度的同时，还节约了一部分保温所需要的能源耗费。此外，建筑物的南向窗户应尽可能大些，大的程度则依据当地的日照时间，北向的窗户相比就要小得多，前提则是满足建筑必要的采光，这样做的目的就是使室内的光线更加富裕，并尽可能减少能量的散失，节约能源。所以对于高层建筑的节能设计，我们应充分考虑当地的地理环境，以便确定建筑位置及朝向。 

　　4.2 高层建筑的外围护结构（墙体）设计 

　　由于高层建筑独有的特点，其围护结构必然与低层建筑的围护结构不同，而外墙又是高层建筑的主要部分，因此外墙设计至关重要。围护结构可分为内外侧两部分，材料不同，保温效果之间差异很大。较为满足设计要求的是围护结构在外侧，这样可以避免墙体内冷凝水的产生。随着轻质高效保温材料的出现，其保温隔热的高性能使它逐渐成为墙体设计的第一选择，而高层建筑外围护通常会使用填充材料，这主要是减轻建筑的整体重力负荷。饭馆国内的大量轻质保温材料，有很多问题存在，如整体性能差、防火等级低、较差的抗震能力等。但不可否认的是，国内已经逐步引进了国外的先进保温技术，如保温隔热复合模板等，这些材料不仅满足保温需要，还可以弥补传统材料的不足，应用上也确实取得了可喜的效果。 

　　4.3 高层建筑屋面节能措施 

　　在认识到高层建筑中外墙、外窗的重要性并改进其保温性能后，屋面这一因素也不应忽略。关键点在于，一是屋面保温层中不应该采用吸水性能好的保温材料，大量吸水的话会导致保温效果变差；二是保温层也不应采用大密度的材料，这会导致屋面负荷变大。而膨胀珍珠岩吸水率低，密度小，这些优良性能使得采用膨胀珍珠岩制得的保温材料受到广泛应用。 

　　5 结语 

　　建筑节能工作任重而道远，但随着能源危机的日益紧张，节能实践的进一步深入，节能理念已被更多人接纳，各种有效的方法也被采用并改进。高层建筑的节能工作尤其困难，需要靠各方面的努力来实现：政府方面，应该慎重考虑建筑位置；设计方面，应该综合考虑建筑围护结构及保温材料的选择。只有走好每一步，才能使建筑的节能能力不断提高，不仅节约能源，而且有利于我们人类生存的环境。 

　　参考文献 

　　[1]闫利.建筑节能设计的敏感性分析方法[J].制冷与空调(四川),2010(04). 

　　[2]陈良波.屋面建筑节能设计对策分析[J].价值工程,2011(12).