對低能耗的高層建筑節能設計探討

黃安柳

廣東省建筑設計有限公司東莞分公司 廣東 東莞 523000

【摘 要】在土地日益稀少的今天，發展高層建筑是勢在必行的。如何把高層建筑建設的更加節能環保是現今建筑行業必須考慮的一個問題。建筑節能是國家發展的基本國策之一，高層建筑的節能設計能夠帶動社會中其他建筑的節能事業，能更好的促進整個社會向環保節能方面發展。也為全社會的建筑節能技術的進步提供了方向。

【關鍵詞】低能耗；高層建筑；節能；設計

1.高層建筑能耗特點分析

1.1能耗組成及特點分析

高層建筑容納人數眾多，信息處理量大。為保持正常的運作，高層建筑在電梯、空調、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電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等。其中供暖空調系統、照明系統、動力系統和辦公設備系統是建筑能耗的4個主要系統。供暖空調系統耗電量占到整個建筑能耗的50%以上；照明系統次之，大約為20%；動力系統約為10% ；辦公設備系統約為10%。

1.2采光和通風的要求

高層建筑基本空間由主要使用房間、交通聯系空間（水平交通和垂直交通）、輔助使用房間（餐飲和衛生間）以及設備系統等幾部分構成，平面布局與空間組織相對固定，各部分功能空間對自然采光與通風的需求都不容忽視。因此，高層建筑能耗對氣候的依賴性較弱，若通過調節建筑與環境的關系來達到節約能耗的目的，效果甚微。高層建筑的節能問題應從建筑自身出發（如平面形式、進深大小、圍護構件、設備系統等），進行節能措施的探討。

2.目前高層建筑設計中的弊病

隨著建筑層數的不斷增加，高層建筑因為其容積率過高，不通透，等一系列問題是非常值得重視的。在高層建筑建設技術發展過程中，只重視空間的使用，居住的面積，而忽略了生態環境的體驗，導致了一系列問題。為了很好的與現代高層建筑的發展相契合，引入建筑節能的概念，在建筑設計中要充分考慮建筑的形狀變化，建筑的朝向，建筑外圍墻體的保溫功能，建筑所在位置的氣流朝向，等環境因素，同時也應該注意與城市周圍環境的融合，對于建筑而言，采用節能的設計理念是必須的。

3.低能耗高層建筑節能設計措施

3.1高層建筑的整體規劃對節能的影響

高層建筑的整體規劃對建筑與建筑物周圍環境的影響很大，如何根據當地的自然條件，有效利用自然資源來進行建筑的節能設計，直接決定了該高層建筑的節能效果。如何將高層建筑的整體規劃與節能減排聯系在一起，主要從以下三個方面入手：

（1）優化建筑位置。高層建筑在選擇建設位置時進行綜合考慮，將自然環境因素考慮進去，比如場地的方位、風向風速以及水土植被等。雖說現在很多的高層建筑都在城市規劃的調控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規劃設計來提高節能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設施布置在公共走廊中；選址時盡量利用現有的公共設施管網，這種合并能降低場地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場地市政設施走廊應該沿著曾經受到干擾的地區或新修的道路或人行構筑物集中的地方，減少不必要的場地清理和挖溝，維修起來也比較方便。

（2）利用外界氣流來組織自然通風。為了減少空調制冷的帶來的能源消耗，改善室內空氣環境，設計時才充分利用外界的氣流來設計自然通風。自然通風要通過建筑外面的風壓來實現，因此需要一個比較理想的外部，根據各城市不同的風向來進行設計。比如，建筑的小立面應該面向冬季主導風向，而大立面則應該面向夏季主導風向，這樣的朝向設計能夠是建筑表面有足夠的風壓，通過建筑的窗口形成對流。另外，還應該注意建筑的道路、景觀或其他附屬結構的設計來引導風向。

（3）利用植被進行氣候調節。目前很多高層建筑都在建筑的樓頂設計花園或水池，一方面是為了美化建筑環境，另一方面也實現了利用植被調節微氣候的目標。當夏季太陽比較強烈的時候，綠色植物可以有效減低它們所遮擋墻體的溫度，立面綠化也使得建筑外表的溫度比街道要低，而當冬天的時候，又可以有效減少熱量的流失。綠色植物可以減少地面的熱反射，給人帶來舒適感，同時能夠有助于改善建筑周圍的微氣候。

3.2高層建筑單體節能設計分析

1）建筑體形設計

建筑的體形系數是建筑體形設計的重要參數。建筑物的體形系數是指外表面積與外表面積所容納的體積之比，體形系數越小，單位建筑面積對應的外表面積越小，外圍護結構的導熱損失就越小。體形系數還與建筑的造型、布局、采光、通風等緊密相關。建筑物的朝向合理能使建筑在被動式和主動式太陽能系統中充分利用太陽能，對于建筑節能有著很大的影響。對于高層建筑來說，設計合理的平面進深也是一種有效的被動式節能設計方法。

2）優化外圍結構墻的設計

因為高層建筑的迎光面積很大，所以建筑外墻的保溫隔熱性能很大程度上是由外墻決定的，高層建筑的外圍墻體設計決定了建筑的保溫隔熱性能。在高層建筑的外圍墻體設計中，應有保溫層的設置，通過保溫層的有效設計，就可以有效的減少室內空調的使用，從而大大降低電能的消耗。因為外圍保溫層的結構不是承重結構，所以其材料應該選用導熱系數小的多孔砌塊或加氣混凝土砌塊等，對于北方地區，門窗要采用雙層玻璃，此外對太陽西曬的問題上，也應該引起設計人員的重視。

3）內部空間設計

建筑功能設計時可以選擇開敞式空間，它強調與環境的充分滲透融合，擴大視野，通風效果好，能提供更多的室內外景觀。并且采用這種空間設計方式，具有靈活性，可以根據需要調整室內的布置。但是這種空間設計方式需要根據建筑的實際空間情況來設計，也可設計成熱緩沖邊庭、中庭及室內花園等，有效改善室內的氣候。

最后就是高層建筑的屋面保溫材料的注意點。在對高層建筑的屋面保溫材料選擇時應該遵循為了不讓高層建筑的屋面重量以及屋面的厚度過大的原則，所以屋面的材料在同等情況下應該選用密度以及導熱系數小的保溫材料。而這對高層建筑的節能也是具有重大影響的。

3.3可再生能源的利用

在高層節能設計過程中，要盡量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是對太陽能的利用，一般太陽能的利用分為太陽能發電技術，和太陽能熱水技術。隨著太陽能光伏產業的發展，在未來太陽能電池板的價格勢必會越來低，在高層建筑的外墻，屋頂，都可以安裝太陽能光伏電池板，在產生了大量電能的同時，還具有遮陽，反射熱能，穩定室內氣溫的優點。在高層的設計中，有條件的話也可以建設地源熱泵，大大減少空調的使用，建立冷卻塔廢熱利用系統，熱泵作為一種新型節能技術，也應該在辦公建筑中考慮采用，新技術帶來新的活力，在未來的高層建筑的設計中，肯定會有更加成熟的技術，更加先進的理念，深刻改變，和促進著人們生活的改變。

4.結語

近幾年，高層建筑的建設不斷增多，與之相應的，建筑的能源消耗也以幾何倍數增長。因此，應該明確高層建筑低能耗的設計總路線，要以立足本土的建筑節能觀為指導，理論聯系實際，以消費者的角度出發，以創造舒適健康的建筑環境為原則，以節約高層建筑的能源消耗，特別是減少空調能耗為工作重點，以被動式節能建筑設計為主要手段，通過降低高層建筑的固有能耗、提高能源的利用效率、大量利用可再生的自然資源等途徑，采用適宜于特定地區、特定條件的方法和技術，選用性能良好的建筑材料，以實現用最小的能源消耗來取得最大的經濟效益和社會效益，實現國家大力提倡的可持續發展的最終目標。

建筑節能對國家來說是緩解能源緊缺的大事，是一項系統的龐大工程，涉及范圍比較廣泛，我們只有齊心協力，系統全面的看待問題、解決問題，合理設計低能耗戰略目標，才能讓節能建筑這項利國利民的事業真正造福子孫后代。

參考文獻：

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