高層建筑節能設計的應用研究

徐肖玲

摘 要：文章論述了高層建筑節能設計的過程中需要注意的各種問題，如何在現代高層建筑設計上體現節能，如何統籌安排建筑的質量，資源，節約能源。通過文章的研究，希望對高層建筑的設計工作提供參考。

關鍵詞：高層建筑；節能；分析

隨著經濟的發展，我國城市化進程的加劇，大量農村人口涌向城市，從而造成城市擁擠。住房建筑正在朝高層建筑方向發展，高層的出現很大程度上節省了土地，也解決了城市土地資源緊缺和人們住房問題，但是高層建筑也存在一系列問題。在高層建筑在設計的時候，室內的自然采光不足，室內的空氣通風差，是高層建筑的通病。能源是人類生存和發展的基本條件，隨著社會的進步和經濟的快速發展，能源的價格正在飛速的上漲中，節能減排，低碳生活，是現在政府和社會的響應和號召。能源供給矛盾日益突出，以低碳生活為指引，發展資源可再利用，等等一系列的措施政策正在改變著人們的生活。而建筑節能勢必是建筑業的發展新方向，當高層建筑向著更高的方向發展的同時，建筑節能設計也在為人們提供舒適居住辦公條件的前提下納入新的發展歷程，有效合理的利用能源，是當前高層建筑設計界比較關注的話題。

1 高層建筑能耗的主要分布

高層建筑因為可容載巨大，所以在公共設施方面，需要建設電梯，中央空調，監控設備，供水，供電供暖，供氣系統，在中間層還要有水，暖氣加壓層，這些龐大而數目繁多的系統都需要消耗能源。所以研究高層建筑的節能顯得非常的有意義，其中高層的室溫變化，引起的空調的使用，是高層建筑的最大能耗部分，如果能有效的利用陽光，通風，保證室內的溫度，可以很大程度的節能減排。

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 采光節能的設計

地球每時每刻都在從太陽吸收能量，陽光中的紫外線對人的健康非常有益，但是高層因為容積率過高使得日照嚴重不足，我國幅員遼闊，緯度變化比較大，在具體設計中要充分考慮當地的日照范圍，在具體的建筑設計過程中要充分考慮建筑的位置和朝向，使得每層建筑都盡可能的多接收太陽光輻射，在東北朝向的窗子可以略小，朝南的窗戶面積要盡可能大點。

4 超高層建筑的節能優化

建筑的高度變化，也能影響建筑能耗的變化，在高度接近和超過100米的高空，太陽輻射基本上是不變的，根據氣象數據，在此環境下，地面風速是2米/秒的時候，100米的高空會是3米/秒，溫度通常會每升高100米氣溫下降1攝氏度，所以也要考慮其通風，溫度問題，所以在高層建筑的設計過程中，要保證房子通風的前提下，考慮高度帶來的溫差效應，在每個環節考慮建筑的節能效果。

5 高層建筑節能設計中要注意的問題

5.1 優化建筑的位置和朝向設計

選用的建筑節能總體設計是節能的最重要環節，建筑的選定位置，和朝向是首先要考慮的，陽光不僅僅對人體健康意義重大，而且合理利用日照，也對建筑的節能有很好的收益。在我國北方地區，因為寒冷，所以要使每棟建筑都能盡可能多的接收太陽光，不同緯度，不同朝向，不同季節，建筑物得到的太陽光輻射能量不一樣，因此在建筑設計的初期，就應該按照當地的日影響圖，作出合理的節能設計。

5.2 優化建筑的結構設計

高層建筑的外墻墻體消耗能量較大，建筑的形體變化直接影響建筑外露面積的變化，外露面積越多，耗能也越大，所以要優化建筑的整體設計，盡量采用圓形的結構設計，因為相同的面積，圓形的周長是最少的，在節約了建筑材料的同時也使得建筑更加的節能和環保，另外高層建筑的結構形體變化不宜過多，一方面是處于建筑自身結構強度的要求，另外是減少外露面積，減少能量損耗。

5.3 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。

5.4 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。

6 結束語

高層建筑的節能設計需要考慮的環節眾多，建筑設計的方法要不斷的改進，引入建筑節能的概念，建筑設計的結構形式要充分考慮節能減排，在能源日益高漲的先進，建筑節能作為國家可持續發展戰略下的一項長期目標，其影響是深遠的。因為建筑設計對建筑的功能非常重要，所以在建筑設計的過程中融入節能理念就可以從源頭上實施節能，也制約著建筑節能的首要環節，融入建筑節能的概念，使得建筑設計行業相關規則進行相應的變動，新思想，面臨新的機遇和挑戰，相信我國未來的建筑節能技術肯定會對今后的建筑設計帶來新的活力，使得建筑的節能更加行之有效。

參考文獻

[1]郭飛，王石原.上海高層住宅自然通風節能設計研究[J].建筑學報，2008（1）

[2]姜曉明.高層建筑節能設計[J].四川建材，2008（5）.

[3]鄧元慶，薛明.可持續發展意識與高層建筑[J].建筑科學，2000（2）.