淺談高層建筑與建筑節能設計

吳永學

摘要： 隨著人們越來越清楚的認識能源危機對生存環境的負面影響，世界各國提出了提高用能效率，開發新能源和可再生能源，保護環境的目標。作為耗能大戶的建筑業的節能受到極大的關注。高層建筑作為龐大個體，尤為受到關注。本文結合筆者工作經驗，針對我國高層建筑與建筑設節能計所存在的問題進行分析探討。

關鍵詞：建筑設計；高層建筑；建筑節能

1.概述

我國的高層建筑有近七十年的歷史，然而在節能這方面的經驗仍然欠缺，有許多的問題解決，有待于探索和改進，今天的高層建筑和節能設計仍處在一個不太成熟的階段。節能也處在起步階段，建筑節能是近年來世界建筑發展的一個基本趨勢，也是當代建筑科學技術的一個新生長點。城市高層住宅生態設計應處理好人、建筑和自然三者之間的關系，創造一個舒適、安全的住區，同時又能很好地保護周圍的城市環境，使得住宅成為人與自然溝通的界面，形成共生、節能、循環的協作體系。

2. 目前高層建筑住宅設計中存在的問題

隨著高層建筑數量的不斷增加，高層建筑中存在的一些問題也不斷的凸顯，例如體形龐大，容積率過高，相鄰建筑互相遮擋、不通透等問題，直接導致了城市人居環境質量下降。這與近年來一些城市建高層建筑設計者貪大求高，只重視立面形式和空間使用功能，而忽略生態環境的保護，有著直接的關系。對建筑設計節能認識不足，沒有在設計中采用節能措施，往往會造成高能耗。所說的建筑節能，其中包括建筑本身的節能，還有建筑外圍護結構保溫，隔熱的性能，門窗質量。同時也包括城市的綜合環境、氣候條件、總體布局等因素，合理有效的利用可持續能源。

3.對高層建筑進行節能設計

3.2.1 建筑外圍護結構的節能設計包括以下幾點：

（1）屋頂節能設計

對屋頂使用高效保溫材料、架空型保溫、倒置保溫等進行合理的保溫和隔熱設計，這樣可以很好地保證在冬季低溫地區、夏季高溫地區給室內提供適宜的生活溫度，同時為冬季的暖氣用能、夏季的空調降溫用能節省出大量能源。我國冬季的采暖大多數地區還在用煤，夏季的降溫一般都是用電。合理的屋頂保溫和隔熱設計可省出大量的能耗?？梢杂梦蓓斁G化設計，為節約能源和調節氣候作出很大貢獻，在增加綠化率和建筑節能上起到了很大作用。

（2）建筑外墻節能設計

在所有的建筑設計中必須進行必要的保溫和隔熱設計，特別是要求在農村地區做節能設計的宣傳。

（3）門、窗節能設計

建筑的門、窗是用來通行、通風和采光之用，在建筑節能設計中也是重點處理的位置。因為建筑的通風、采光好了可能其面積就要相應的增大，這樣與外界的交換就會變多，特別是最近幾年在居住建筑中比較流行的大落地窗和外飄窗，這些對室內的保溫和隔熱都帶來很大困難。因此我國相繼出現了一些地方性強制規范。天津住宅節能設計標準明確規定：新建住宅南向玻璃與墻面的比例絕對不能大于50%，而北向則不能高于30%。所以建筑門、窗中特別是戶門、陽臺門及外窗必須進行合理的節能設計，要在設計中提高門、窗的保溫和隔熱能力，增加門、窗的密封性，減少通風次數，同時要減少門、窗的面積及透明程度，以保證建筑能耗的降低。

3.2.2住區和外部環境規劃

從整體上看，高層住宅生態設計，也城市整體環境的重要組成部分。所以在設計時，應該要從城市環境景觀效果的角度出發，盡量與周邊環境形成良好的關系：

（1）構成良好的整體風環境。在高層住宅的生態設計中，應該要注意結合當地主導風向等氣象資料，不僅要在相對位置上，克服冬季“惡性風流”的滋生，還要為創造夏季良好的室外自然通風條件而努力。

（2）構成開敞的生態自然環境。為了了構造更多的綠色生態環境，設計時應該盡量減少硬地，更多的利用水濱、綠地，通過綠色和流水作為小氣候的降溫介質，這樣可以有效的應對夏季炎熱狀況，同時也可以擴大住宅樓的視野。

（3）構成“可調節”的植被體系。在設計中，應不能把植草理解為“綠化”。應該注意盡可能的在住區內部生態住宅的南側廣植落葉喬木。這樣可以在夏季通過茂盛的樹葉起遮蔭作用，在冬季又能夠因為落葉枝疏，將陽光引入室內，以適應冬寒夏熱的氣候條件。而為了在冬季擋風或引導風流應該在住宅北側，植常青樹。

3.2.3 內部空間

住宅內部空間的組成和布局是生態住宅設計最關鍵的問題。從生態優化的角度上看，為了減少能量消耗和室內的不舒適性，住宅內部空間應具備適應冬寒夏熱的能力，生態設計應注意以下幾點：

（1）建立一個通暢、直接的自然通風體系：在住宅內部空間的設計上，應該堅持連續、順暢的原則，空間的高度和洞口位置，必須要注意考慮自然通風的效果。通過有效的空間設計，可以有效的提高自然通風的風力壓和溫度壓的能力，保證每個居室都能有良好的通風效果。（2）建立生態住宅的溫度分區規則：所謂的溫度分區，就是在設計時根據不同居室的不同溫度要求，進行合理的、有效的組合。例如，要把溫度要求高的主要空間，如臥室、客廳等，設計在如住宅平面的東南角或南側中部等受外界影響較小的位置；溫度要求低的空間，則可以放在北側或西北部，這樣才能夠形成抵御冬季寒風的“雙層體系”，同時也可以改善室內空間的舒適效果。

3.2.4 建筑節能設計中利用可持續能源

（1）太陽能的利用

在太陽能比較豐富的地區，所有的建筑都應該用太陽能，如果此建筑用熱水的量比較大，就在其屋頂建筑足夠其使用的太陽能熱水器，也在相鄰用熱水量不大的建筑屋頂建太陽能熱水器，以補充用量大的建筑。在這些地區的農村也應該全部用上太陽能電池，以供照明用電，并將此太陽能電池連入國家電網，剩余部分可以賣給國家，不足部分從國家來購買，這樣也可以增加大眾的節能意識。同時加快技術開發建太陽能建筑，在實踐較成功的情況下，進一步在全國可用的地區進行推廣。

（2）風能的利用

我國風力資源十分豐富，據國家氣象局提供的資料顯示：中國陸上50m 高度可利用的風力資源為5 億多kW，海上風力資源也超過5 億kW，儲量居世界首位，遠遠超過可利用的水能資源的3.78 億kW，與儲量相比，我國風能資源利用在龐大的能源消費中不值一提。據統計，截至2004 年末，我國風力發電總裝機容量為76 萬kW，僅占全國電力裝機總量的不足千分之二。在亞洲，印度以300 萬千kW居首位，我國僅為印度的不到四分之一。所以我國應該盡最大可能的開發我國的風能資源，可以進行豐富與貧乏地區平衡，也可以將地方性風能發電設施與國家電網相結合，采用多余的電能賣給國家、缺少的電能從國家電網中買入的方法，盡可能實現風能豐富地區的建筑所需電能自給。

（3）水能的利用、節約淡水資源及雨水回收利用

我國淡水資源不算太少，居世界第六位。而人均水量僅及世界人均水平的1/4 強，屬于貧水國家之列。因此我國在建筑設計中必須考慮如何利用中水，這樣可以節約大量的淡水資源。同時在建筑設計中也應該作雨水回收及處理設計，可以用雨水沖廁所、清洗，對于特別缺水的地區進行技術開發爭取將雨水處理到可飲用。這些可以減緩我國淡水資源極其缺乏的到來的時間。

4.結語：

由此可見，隨著經濟的高速發展，能源的消耗和需求日益增加，在高層建筑設計中，設計工作者應該以建筑設計的實用性和環保性出發，利用可持續能源，積極開展和推進建筑節能的設計方案。

參考文獻：

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