高层建筑节能设计及节能效果分析

高层建筑节能设计及节能效果分析

【摘要】：随着经济的快速发展，很多高层建筑在装点城市景观的同时也加速了建筑内部能源的消耗，成为建筑中的耗能大户。因而，重视高层建筑的节能工作是建筑节能中的首要工作。

【关键词】：高层建筑节能设计效果分析

中图分类号：tu97文献标识码： a 文章编号：

引言

很多的设计者在建设的时候只求利益和建筑的形式，其节能设计却是被忽略和不受重视的。建筑节能不仅是建筑本身，而且与气候条件、建筑物的形式、建筑朝向、周边环境还有外围护结构等都有着密不可分的联系。本文就高层建筑节能设计的几个要点做出几点分析。

一、高层建筑围护结构墙体节能设计

适用于高层建筑的新型墙体材料主要有蒸压加气混凝土砌块、轻

集料混凝土小型空心砌块和复合墙体等。

1 ）蒸压加气混凝土砌块

蒸压加气混凝土砌块主要将70％左右的粉煤灰与定量的水泥、生石灰胶结料、铝粉、石膏等按配比混合均匀，加入定量水，经搅拌成浆后注入模具发气成型，经静停固化后切割成坯体，再经高压蒸养固化而成制品，是一种新型多孔轻质墙体材料，其特点是热阻大、重量轻，具有良好的防火、隔热、保温、隔声性能。蒸压加气混凝土砌块已广泛应用于高层建筑中框架结构的填充墙和部分承重墙。

2 ）轻集料混凝土小型空心砌块

轻集料混凝土小型空心砌块采用水泥作胶凝材料，骨料以各种陶粒、陶砂和煤矸石等加入部分炉下灰为集料，经压制振动成型。轻集料混凝土小型空心砌块具有重量轻、力学性能好、保温隔热等特点，适用于全国不同气候区。一般用来做高层建筑中框架结构填充

的内隔墙和外填充墙。

3）复合墙体

复合墙体往往采用承重材料与高效保温材料(如岩棉板或聚苯板等)组成。复合墙体较好地发挥了2种材料的特点，既不会囚组成墙体材料的强度过低导致墙体所需尺寸过厚，又具有良好的保温隔热效果。因此，我国新建高层建筑目前已基本上采用了复合墙体的方式。

二、高层建筑楼板、屋盖节能设计

高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度，是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件，同时使钢柱与各竖向构件起到变形协调作用。

一般钢结构建筑物的楼板和屋盖，都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土楼板和屋盖，厚度一般不小于150mm。目前在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐，就按平板计算，这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。

如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用，简称mst组合梁，只要计算正确，配筋合理，栓钉可靠，则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右，而且不需对钢梁进行稳定验算。

三、高层建筑门窗节能设计

高层建筑门窗的朝向、构造、尺寸和形状以及密封程度是影响门窗能耗的主要因素。通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。设计时面对寒冷的冬季主导风向的立面，应减少开窗面积。运用加层窗技术提高窗户的保温隔热效果，对户门进行保温处理，对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性、环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。门窗双层保温隔音效果好于单层门窗材料。在隔声、隔热、节能、减少室内温差，提高采光性方面，中空镀膜玻璃效果最佳。目前的许多住宅设计，建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大，可开启窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。外门窗可设计凹式开窗，外面加设遮阳板及镀有特种金属热反射窗帘，这种门窗设计既美观又兼有较好的遮阳节能效果。

四、高层建筑给排水系统节能设计

对于高层框架结构的高层建筑，由于高层建筑本身竖向管道较多，必然需要占用标准层有限的建筑面积。那么，就给水排水专业来说，能否对现有管道系统进行合理优化，在保证建筑使用功能的前提下，尽可能减少竖向管道数量，既利于节省管材，同时也利于

节省建筑空间。对于高层建筑屋面雨水排水设计，《建筑给水排水设计规范》规定：“高层建筑雨水排水管材宜选用承压塑料管或金属管。”同时，在查阅了国内部分超高层建筑的设计实例，屋面雨水排水管道多采用热浸镀锌钢管，也有部分采用钢塑复合管。同时，在超高层建筑的喷淋设计中，结合喷淋末端试水装置的设置位置，需设置专门的喷淋末端试水排水管道。那么，在设计喷淋平面的时候，能否结合屋面雨水排水管道的设置位置(对超高层框架一核心筒结构的建筑，雨水管道通常靠外墙设计)，在靠近雨水管道处合理设置喷淋末端试水装置这样设计的话，就可以把屋面雨水管道兼做喷淋末端试水排水管道。

五、高层建筑暖通系统节能设计

（1）正确利用室外新风量

对于夏季需供冷、冬季需供热的空调房间，室外新风量越大，系统能耗越大。空调系统冬夏取用的最小新风量，是根据人体卫生条件要求，用于稀释有害物、补偿局部排风，保证空调房间一定正压值而制定的。我国在《采暖通风与空气调节设计规范》中，根据房间用途不同、吸烟情况不同，改变过去全用每人每小时30m3新风的规定，而提出了既合理又节能的数值。

（2）应用蓄冷技术

蓄冷空调系统是空调冷源设备在负荷低谷或零值时满负荷运行，将多余的冷量以某种方式蓄存起来，在负荷增大时调用。从能耗来讲，蓄冷空调系统本身并不节电，甚至可以讲是一个更耗电的系统，

但我国目前正大力推行“分时电价”政策，空调负荷低谷或零值时刻，也是电价最低的时间段，用廉价的电力来获取同等的冷量，不仅可降低运行费用，获取相当的经济效益，同时可均衡电网负荷，达到“削峰补谷”目的，有利于整个社会的优化资源配置。

六、高层建筑电气节能设计

节能要求：高层建筑的电气设计中，要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要组成部分。围绕经济、节能和环保的原则，采用技术先进、安全适用的配电方式，选用高效率变压器、电动机和高光效电光源、无功功率补偿装置和设备监控系统，减少电耗，节约用电。

七、建筑节能设计效益分析

1.寿命周期成本分析

建筑物的寿命周期成本中建设成本与使用成本的构成比例与其节能水平有直接关系。一般来说，当节能建筑的节能水平提高时，该建筑的使用成本会随之降低，但建设成本会随之增高;反之，当节能建筑的节能水平降低时，该建筑的使用成本会随之升高，但建设成本会随之降低。建筑物的寿命周期成本与节能水平的关系如图所示。

2.经济效益分析

节能建筑的建筑费用在节能建筑的建设成本中占较大比例。为了达到节能目标，在建造节能建筑时，总是会使用节能技术、节能材料与节能设备等。节能建筑的能耗费用是在节能建筑的使用成本中