浅谈高层居住建筑节能设计

工 程科 技
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浅谈 高层 居住建筑节能设 计
崔 武 燕
（ 大连华威 高级建筑师事务所有限公 司， 辽宁 大连 １６ ２ ） １０ １ 摘 要： 随着我 国经济的高速发展 ， 城市化步伐加 快， 高层建筑层 出不穷 ， 高层建筑的 出现 ， 给城市带来了新 的面貌。就节约土地 的生 态建筑观 而言， 高层 建筑有其 绝对 的优 势。但是 高层建筑特别是超 高层 建筑的耗 能是 一般 建筑的 ６ ８倍 ， ～ 巨大的能耗给城 市建 筑节能带 来一 系列影响 ， 现就 几个方面探讨 高层建筑 的节能设计措 施。
一Hale Waihona Puke 义。 ２围护 结 构
高层建筑 的围护结构对室 内环境会产生很大影响。 在设 计中应 尽 可能的通过 围护结构本身 调节室 内微气候 ， 保证舒 适度 ， 减少对 空调 的依赖 ， 从而 达到节能的 目的 。主要的节能措施 是：１ 增加 围 （） 护结 构的保温 隔热效能 ， 提高热阻 ， 增加空调 建筑热惰性有 利于建 筑热 稳定性 ； 保温材料 设于主体结 构外侧 ， 减缓热量进 入墙 高效 可 体： 内设 置空气间层或通风 间层也有 良好 的保温隔热效果 。窗户 墙
关键词 ： 高层 ； 住 建 筑 ； 居 节能 设 计
１平面总体布局 。 单体设计 大小与空 调负荷关 系甚 大 ， 窗墙 比宜适 当控制； 装有 中玻 璃的 选用 不 同的建筑 布局及平 面形 式将形成不 同的冬季 热量需耗 和夏 保 温窗 ， 并配 以外 挂式 的 Ｐ Ｃ保 温帘或金属卷帘 ， Ｖ 隔离 太阳辐射 ， 季热量盈余 。如一个 简单的敞开式长方形平面 ， 当长 向两 端的窗户 以利保温 。与底层建筑相 比， 高层建筑 的屋顶在热性能方面是 不太 尽 可能垂 直于当地 夏季 主导风 向时 ， 则通风效果最好 。当建筑 物的 重要 的， 因为与其外墙总面积相 比， 屋顶 的面积相对不大 。然而 ， 顶 平 面形式 为“Ｉ形或 “ ” Ｉ” Ｌ 形时 ， 应尽 可能使其 凹口部分面 向夏季 主 部几层结构 的直接吸热是需要加 以考虑 。通常情况下 ， 多屋顶上 许 导风 ， 以形成 “ 漏斗” 效应 。 设有机械设备 ， 它们起到部分隔热的作用 。 此外 ， 还有设屋顶挑蓬或 平 面布局还要 注重 为房 间的通风组织创造有利条件。 在炎热地 凉棚 ， 以及屋顶花 园等方法 。通常 ， 屋顶用 吸热能力低 的材料构成 ， 区 ， 以采用通透 的平面形式来创造 自然通风条件 ， 可 保持 房间 的干 而在没有遮 阳的地方设反射力强的外表面材料 。 屋顶应优先采用双 燥， 降低 由 日晒引起 的升温。马来 西亚建筑师杨经文设计 的公寓一 层结构 ， 上层 的表面可以很好 的反射 阳光 。 ２运用气候学的方法设 （） 般每套都是独立 的， 只有少量共用 的墙 。公共的走廊把相互之 间具 计建筑外墙； 的建筑外墙是 固定不 变的 ， 传统 对冷热气候难 以调控 ， 有很 多通风空 隙的公寓 串联起来 。通过这些缝 隙 ， 自然风可 以带走 运用生物气候学方法设计 的建筑外强具有可调节特点 ， 外墙是 多面 很多热气 ， 典型 的如 Ｐｎｉ ｎ公 寓 ， ｉ ｒ ｇａ 平面虽 为内廊式 ， 每套公寓都 或多层 ， 但 通过关 闭或开启某个 层面适应 不同的地方减少空调和采暖 是独立 的单元 ， 并在南北 向 、 西向 、 直 向均有通 风空隙 ， 东 竖 明显地 的使用能耗 。 例如通过调节高层建筑玻璃幕墙 的可开窗调节通风 口 改善 了居住环境而节省 了机械通风的能耗 。 面积 ， 满足高层建筑的 自然通风 。 在寒冷地 区正好相反。 实验证明 ， 如果不考虑窗和玻璃的选择 ， ３新 能 源 的 开发 和 利 用 当两栋建筑有相同的体积时 ， 设计较 紧凑 的一 幢热效 率也较高 。正 高层建筑在 能源和材料 的选择上应 当贯彻减少使 用或重 复使 方形平面 比长方形平面热效率高 ， 因为前者 释放 和获得热量的表面 用不可再生 资源 ， 利用 可再 生资源代替不可再生资 源 ， 高科 技飞 在 积较小 。 但是如果考虑到其它因素 ， 如昼光照明 、 被动太 阳辐射供热 速发展 的今天 ，太 阳能作为巨大的能源资源被重视 和开发利用 ， 人 和供冷 、 温度变 化以及居 民使 用形式等 ， 这可能不是 最高效或 最理 们用 高科技 的手段 向太阳索取 ， 享受着太 阳。太 阳能在建筑节能中 想的形状 。 的应用包括 两大方 面：１ 太 阳热能应用 系统 ， （） 用太 阳辐射加 热水 ， 另外 ， 在住宅平 面构 成 中， 起居室 、 卧室 、 书房等属 于室 内主要 以供给建筑生活用水 ， 取暖及制冷 ， 绝大 多太 阳能系统是热水供应 使用空间 ， 而卫生间 、 房 、 厨 楼电梯间 、 储藏室属于辅助空 间， 者的 系统 ， 前 它的基本结构包括太 阳能收集 器（ 集热器）热 能储存装 置 ， ， 热 室 内计算 温度一 般 比后者 高 ３ ４ ， － ℃ 这样 在设计时 就可 以采用 “ 温 能交换器 以及能量供给装置。 自动控制将 这些设备组合起来 ， 可 并 度分 区法 ” 。既将主要空间设置于采集 自然能源角度的区域（ 如南向 通过 吸收式冷凝机将加热的水制冷 ， 到供冷 目的。 ２ 太 阳能光电 达 （） 或东 南向） ，而辅 助空 间设 置于较易散失能源或受 外界不利干扰较 （Ｖ 系统 ， Ｐ） 将太 阳辐射直接转化为 电能 ， 为建筑提供清洁的能源 。由 严重 的区域（ 如北 向或 西北 向）并且用辅 助空 间将受太 阳辐射较强 于高层建筑的高度高 ， 阳能热水系统的广泛应 用和效率 的发挥 目 ， 太 的部位如 东西 向墙 面等 隔开 。 前上受 到一定的 限制 ， 但随着技术 的进步 ， 高效 的太阳能热水 系统 高层 建筑在平 面总体布局 的阶段就应将 重要 的节 能观点 引入 有望在近年投入使用。太 阳能光 电系统 的组件与复合板相似 ， 其潜 其中， 以便达到建筑 自身的 自然通风和降温 。应 当考虑到不 同的建 在 的“ 成本 ， 效益 比” 和很高并且适用于垂直建筑 。光 电池可 以作为 筑布局及平 面形式将形成不 同的热量消耗（ 泵季） 和热量盈余（ 季） 夏 。 种可再生的 ， 无污染能源用于照明 、 动力泵及其他 电力设施 上 ， 从 原则上建筑设计应使建筑表面形成足够 的压力差 ， 以便在开启窗户 而 达 到 节 能 目的 。 后形成穿动气流 。 马来西亚建筑师杨经文在高层 建筑设计上结合热 ４绿 色 照 明 带气 候 ， 试节能并建 构微气候 ， 尝 他称之为生 态气候学 。主要手法 在高层建筑 中应 当尽可能 的充分利用 自然光 ， 首先要减小楼层 是 ： 电梯等服务 性空 间布置在建 筑外层 ， 将 减少太 阳对 中部 空间 的 平面进深 ， 以减少人工采光 ， 充分利用 自然光线 。 光反射装 置可 以用 热辐 射； 筑高层 表面绿化 或在 中部 引入绿化 开敞空 间 ， 轻高层 来将光线反射 回室 内空间 ， 建 减 它们不能提高光线 的质 量 ， 但却 使光线 建筑 的热 岛； 不同 凹入深 度 的过度 空间来 塑造 阴影空 间 ， 设置 并使 在室内获得更好 的分布 。当然 ， 在节省人工采光与 由于 自然采光引 遮 阳与绿 化相结合 ； 二层皮 的外 墙 ， 形成 负荷空 间或 空气 间层： 在屋 起的少量增热之 间 ， 需要做 一种能量的平衡 ， 以取得最佳 的节能效 顶设 置遮阳格 片 ， 根据不 同时段和季节调 整格片角度 ， 从而 控制 阳 果。 我们可 以使用一些方法来改善 自然采光 的质量 。 例如： 改善座位 光进入 的多少 ； 例如他设计 的 Ｉ Ｍ大厦和吉 隆坡 Ｐｎ ｉ ｎ 寓 。一 布置与建筑的表面形状； 眩光 以及对光线 通过的窗户和立面进 Ｂ ｉ ｒ 公 ｇａ 减少 利用上下贯通的中庭和“ 两层皮 ” 的烟囱效应创造 自然通风系统。 通 行更 精心的设计等 。 更有效 的方法是采用高效照 明光源及 灯具 。高 过这些措施 ， 在热带地 区的高层建筑可节省运转能耗 的 ４ ％。结合 效灯 、 ０ 低能耗灯 、 电子镇流器和高层质量的配件 ， 能减少人工采光的 屋顶花园改善热工 ； 外墙遮 阳设计 ， 又给建筑外形提供变 化的机会 ， 负荷 。 能源 的节约还可 以通过使用 与建筑设备 自动化 系统相配套的 成为建筑 造型 的语 言； 杨经文 的设 计思想 ， 我 国有很 强的现实 意 灯光控制 系统 ， 对 以及使用分区控制与红外线控制等达到节能 目的 。