超高層建筑節能設計分析

【摘 要】建筑節能是我國基本國策之一，隨著商業用地的增長，建筑商為了讓原有的面積創造更多的財富，只有將建筑物設計得越來越高，因此節能問題隨之而來。本文基于這一現象，分析了超高層建筑設計上面臨的困難，并針對這些問題提出了幾點建議，旨在幫助設計師更好地設計出安全適用的超高層建筑。

【關鍵詞】超高層建筑；設計；節能

2005年，“公共建筑節能設計標準”頒布，設計師們開始注意到建筑節能問題。但幾年改善下來，超高層建筑的節能工作仍舊存在著許多不足，一些設計上的障礙還沒有得到行之有效的解決。

一、我國超高層建筑的節能現狀

（1）耗能大。據調查，當今建筑耗能的平均能耗量幾乎占到了人類總耗能的一半以上，高層建筑，尤其是超高層建筑的能耗普遍為一般建筑的6～8倍。就我國而言，不少高層建筑都處于低效率、高耗能狀態。（2）標準的局限性。就目前而言，許多地區并沒有出臺針對超高層公共建筑的節能標準，設計師們在設計時沒有一個數據參數去比照，所以在設計上實施節能有一定難度。在現有的建筑節能設計標準中，像通風、遮陽等標準就顯然不適應于超高層建筑。另外，能耗模擬軟件的設計尚未完善，限制了建筑物在整體建模上的能耗模擬評價方法，超高層建筑更是遠遠超出了軟件的所能計算的范圍。因此，超高層建筑的節能工作在技術層面就不達標。

二、利用自然條件的節能設計

（1）自然通風。第一，建筑布局設計。超高層建筑多為單體建筑，因此這里主要研究單體建筑的通風設計。在設計上，單朝向、進深大與沒有南北貫穿的結構難以達到穿堂風效果，可以在設計上注意這一點，進行局部調整。值得注意的是，過大的風速會影響高樓層窗戶的開啟與冬季的保溫，因此在門窗設計上應注意可調節性。第二，形成豎井空間。中庭空間在過高時容易產生強烈絮流，形成過大熱壓。在設計上要尤其注意這一點，不要因為美觀影響了居民的正常生活。第三，玻璃幕墻圍護。高層建筑面臨著過高的熱壓與風壓問題，而雙層玻璃的出現有效緩解了這一難題。玻璃層間間距在白天能夠起到蓄熱作用，開啟內層能夠實現層間的自然通風。這種設計能夠使自然通風率達到70%，有效節能。（2）天然采光。據研究，自然光照在白天完全能夠滿足人們日常生活工作的需要，且產生的熱量要遠遠小于人工照明，可以減少室內熱環境的調節造成的能源消耗。因此，在超高層建筑的采光設計上，可以拓寬陽臺或是加寬落地窗，讓陽光進入室內，以減少白天照明能耗。

三、建筑結構的節能設計

（1）朝向設計。據研究，地球每年能夠從太陽那接收60億億千瓦的能量，太陽能若是能夠得到有效利用，可以節省許多人工能耗。在相對寒冷的城市，高層規劃上若是注意朝向問題能夠節約很大一部分供暖消耗。在冬至左右，太陽由于高度角的變化，房間所能接收到的熱量也有所變化。因此在朝向設計上，應先調查太陽的高度角，做出合理的日照影像圖，以此確定在冬季建筑得到日照的有效時間；同時在能夠滿足采光需求的前提下，可以盡量拓寬南向開窗面積、減少東北向面積，這樣可以在獲得更多日照輻射的同時避免室內熱量過分流失。（2）高度設計。建筑高度的變化會影響到一些相關參數的變化，從而引起能耗的變動，當建筑高度超過百米，其受到的所有氣象參數都會發生明顯改變。建筑物若是設計的過高會影響居民的正常生活，導致供暖需求加大，從而加大了能量消耗。在建筑高度設計上，設計師們最好能夠根據詳細的、具體的參數來研究高度規劃，找出一個最優值，將建筑高度控制在最優值之內。

四、建筑材料的節能設計

（1）高性能鋼的利用。高性能鋼主要有高張力鋼、低屈服點鋼、TMCP鋼與SN鋼。隨著我國80年代末超高層建筑的發展，建筑材料上對鋼材的性能要求也越來越高。通常表現在以下兩個方面：一是鋼材的強度、硬度以及窄屈服幅度的耐久性；二是鋼材的可焊性，在精度深加工時的性能。于是高性能的鋼材應運而生，有效保障了建筑的安全穩固性，節約建造材料與能源。（2）新RC結構。新RC結構指的是鋼筋混凝土的改良。混凝土的強度能夠達到78.4mpa，遠遠超出傳統混凝土強度。這兩種新材料在超高層建筑的施工中占有重要地位，在設計時，可以利用其耐久、穩固的特性修改其他建筑部位參數，減少建筑材料的使用以達到節能要求。

超高層建筑的標志性強，是未來建筑的發展趨勢。抓好超高層建筑的節能設計能夠有效帶動建筑業的發展，促進社會高層建筑節能技術的進步。

參 考 文 獻

[1]孫秀榮，金建勇.淺談高層與超高層建筑的節能設計[J].中國城市經濟.2010（12）

[2]屈萬英.超高層建筑節能的設計策略探討[J].中國科技信息.2010（18）

[3]安國文.超高層建筑節能設計若干問題淺析[J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2009（3）