高層建筑設計中建筑節能設計的應用

劉曉琴

（國策眾合（北京）建筑工程設計有限公司，山西太原 030000）

社會經濟的發展，群眾的生活品質有所改善，建筑節能設計也成為人們關注的焦點。當前，我國建筑行業能耗有所增加，破壞了周邊的生態環境。對此，相關單位需創新傳統建筑設計理念，基于建筑節能設計，有效減少資源和能源的消耗，充分利用自然資源。

1 高層建筑能耗特點

若想加強建筑節能設計，就要準確、全面地了解高層建筑能源消耗特征。高層建筑運行中，其承載量較大，務必高度重視能量的充足供應。工作人員需充分保證供水、供暖、照明、空調和電梯等設備的安全、穩定運轉，而這一過程需要消耗大量能源。主要的消耗形式包括電、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四個主要系統。供暖空調系統耗電量占整個建筑能耗的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%，另外，由于高層建筑的屬性特征，對建筑采光及通風能力也提出了較高的要求。此時氣候對高層住宅建筑產生了較大的影響。若僅從環境和建筑間的關系來解決節能問題，則無法有效保證節能設計的總體效果。對此，設計人員要分析建筑自身的條件和特點，尋求解決問題的有效方式。這也是可持續發展背景下，建筑行業得以前行的基本要求。

2 高層建筑節能設計的重要性

當前，我國經濟前行速度加快，城市化水平顯著提高，高層建筑數量明顯增多，規模有所擴大，節能綠色環保理念也成為現代社會發展的主流趨勢，此時高層建筑節能設計也受到人們的普遍關注。但我國部分高層建筑依然采取傳統的能源供應方式，夏季主要以空調降低室內溫度，冬季主要采用人工采暖。但傳統的能源利用方式無法順應城市發展的總體要求。如室內設計節能效果不佳，則會浪費大量資源。冬季時也無法為居民提供舒適的室內環境。而高層建筑的出現則有效解決了上述問題。

在高層建筑節能設計中，設計人員需采取有效措施及時解決日照問題，充足的光照是維持室內環境舒適性的重要因素。城市高層建筑由于密度較大，不可避免地會出現相互遮擋的情況，進而使房間無法滿足標準日照時間的要求。光照在建筑設計中也發揮著十分重要的作用，有利于維護居民的身心健康。所以在高層建筑設計中，應深度考慮建筑的朝向及門窗的位置，使其滿足節能建筑應用的總體要求。

另外，在設計的過程中也要合理應用可再生資源，替代原有的存在污染的資源，這不僅可以減少建筑工程對周邊環境的污染，還可節約大量寶貴的資源，保障工程的綜合效益。所以說，在高層建筑設計中，合理利用可再生資源尤為關鍵。

3 節能設計在高層建筑設計中的應用策略

高層建筑設計階段，節能設計應用于多個領域，該項設計的應用顯著提高了高層建筑設計水平，降低了建筑能耗。節能設計應用于高層建筑設計中具有十分積極的現實意義。

3.1 場地節能設計的應用

高層建筑節能設計中，務必高度重視建筑的朝向問題，設計中順應高溫季節的主導風向，按照工程所在地的實際情況，保證建筑物間進出風口設計的科學性與合理性。建筑排列時，需以南北朝向為首選，以避免陽光輻射過于充足給人帶來不適感，減少空調運行中產生的消耗。不僅如此，在建筑間距規劃設計的過程中，還要基于標準距離作適度調整，以改善自然通風的效果。同時，與外界空氣進行熱交換，有效減少能源消耗。

除此之外，在平面設計中，還要求設計人員全面改善垂直墻面窗戶的通風效果。利用雙層玻璃加強室內溫度的舒適性。最后，全方位考量高層建筑布局的科學性與合理性。在考慮周邊環境和建筑成本的同時，也需完善建筑采光和通風設計，并采取科學有效的遮陽措施，以此有效降低空調運行中產生的能耗。

3.2 空間節能設計的應用

高層住宅建筑空間設計中，設計人員需高度關注平面和立面的設計工作，注重建筑物通風和采光的效果，使其滿足建筑設計標準的總體要求。首先，在立面設計中，在建筑物中心位置設置能夠連接上下部分的垂直空間，并設置通風口，通風口的高度不得小于住宅屋面。其次，進出口高度需滿足建筑物環境要求，防止其對空間流動產生不必要的影響。最后，在平面設計的過程中，重視門窗的位置，尤其是窗戶的朝向設計，使其在滿足標準要求的同時，合理創新，擴大進出風口接觸面積，以優化建筑物內部空氣流通的整體效果。

3.3 圍護結構節能設計的應用

3.3.1 屋頂節能設計

屋面材料應選擇節能性較好的屋面材料。在建筑屋面設計中主要采用正鋪法，這一技術是在防水層和屋面板中間設置保溫材料。而倒鋪法是顛倒保溫層及防水層的位置。保溫層主要選用吸水率較低、質量較輕且強度較大的材料，該方式可有效保護保溫層，防止防水層受室外環境變化及人為因素的影響，延長防水材料的使用壽命。再者，淺色坡屋面節能也尤為重要，設計中選擇非金屬淺色屋面能夠充分展現其隔熱保溫的性能，也可減少屋面滲漏引發的各類問題。淺色屋面能夠反射近7 成的日照，可有效減少2~3 成的能耗。

3.3.2 外墻節能設計

外墻在維護結構中扮演著重要角色，是構成外墻結構的主體。高層建筑主體結構中，主要采用鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承受重量。維護結構是十分重要的填充材料，為有效控制負荷，高度滿足建筑的保溫、隔熱的基本要求，可采用輕質高效的保溫材料。高層建筑節能主要利用建筑節能改造的手段，使用性能優良的建筑絕熱材料和復合墻體，在墻體中加入巖棉、聚乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉等多種新型的保溫隔熱材料，嚴格把控材料的傳熱系數。

3.3.3 門窗節能設計

首先，增強門窗的密封性，有效減少冷風滲透。為減少室內的冷空氣，設計人員可以采取有效措施，不斷加強外門窗結構的氣密性，如采用平開門窗和大塊玻璃窗扇，有效控制扇與框、扇和玻璃間的縫隙，或者也可在縫隙中加入密封膠條。在門窗和墻體間的縫隙中，以保溫砂漿或泡沫塑料做好密封工作，有效減少從門窗內滲入的冷空氣，保障建筑結構的氣密性。

其次，優化門窗的保溫性能。外窗由玻璃和窗戶等多種型材構成，外窗設計中，應利用雙層玻璃、三層玻璃或裝有惰性氣體腔的雙層和多層玻璃。選擇窗戶型材的過程中，要以鋁塑復合型材及斷熱橋鋁合金材料為首選，如圖1 所示，該類材料具有阻隔傳熱的作用，并優先選擇多腔型。

3.4 合理應用可再生能源

高層建筑節能設計主要是在建筑設計中，將太陽能和風能等清潔、可再生能源作為建筑的主要能源。在我國日常資源相對豐富的區域，可將太陽能作為高層建筑的主要能源，合理利用太陽能吸收儲存裝置。在建筑設計的過程中，可以將太陽能開發利用作為重點研究技術，在高層建筑房頂設置太陽能熱水器，如圖2所示，和一級太陽能蓄電池，這樣一方面可有效減少高層建筑運行中的能源消耗，另一方面也可增強居民的環保節能意識，節約不可再生能源。高層建筑設計階段，也要合理利用水資源，實現雨水的資源收集、存儲、處理及二次利用，進而達到我國高層建筑節能設計的總體目標，最大限度緩解我國淡水資源相對匱乏的現狀。

圖1 斷熱橋鋁合金材料門窗

圖2 在高層建筑房頂設置太陽能熱水器

4 結束語

總之，高層建筑設計中務必高度重視節能設計。設計人員需了解我國高層建筑設計中的各項問題，之后采取科學的應對策略，引入綠色可再生能源替換原有能源，并做好門窗、外墻、屋頂的節能設計，以此維持建筑工程與自然環境的平衡發展，為我國綠色環保型社會的前行助力。