高层建筑节能设计的应用研究

高层建筑节能设计的应用研究

发表时间：2016-01-18T08:47:49.093Z 来源：《工程建设标准化》2015年9月供稿作者：叶文进

[导读] 东平县规划建筑设计院，山东，泰安高层建筑容纳人数众多，信息处理量大。为保持正常的运作，高层建筑在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。

叶文进

（东平县规划建筑设计院，山东，泰安，271500）

【摘要】随着我国经济的持续快速增长，城市化进程加快，土地资源紧缺的矛盾日益显著，高层建筑如雨后春笋地迅速崛起，近年来，高层建筑的发展已进入到住宅领域本文针对以上问题，通过对高层建筑进行研究，可再生能源等在节能设计中综合运用的改进措施，以期对高层建筑生态化发展提供有益的借鉴。

【关键词】节能设计；对策；高层建筑

一、高层建筑能耗特点分析

1、能耗组成及特点分析

高层建筑容纳人数众多，信息处理量大。为保持正常的运作，高层建筑在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的能源消耗形式包括电、煤、天然气以及集中供热的蒸汽和热水等。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的4个主要系统。供暖空调系统耗电量占到整个建筑能耗的50%以上；照明系统次之，大约为20%；动力系统约为10% ；办公设备系统约为10%。

2、采光和通风的要求

高层建筑基本空间由主要使用房间、交通联系空间辅助使用房间以及设备系统等几部分构成，平面布局与空间组织相对固定，各部分功能空间对自然采光与通风的需求都不容忽视。因此，高层建筑能耗对气候的依赖性较弱，若通过调节建筑与环境的关系来达到节约能耗的目的，效果甚微。高层建筑的节能问题应从建筑自身出发进行节能措施的探讨。

二、高层建筑设计常见问题

高层建筑设计中常出现围护结构保温隔热能力差的问题，建筑的外围护结构包括屋面、外墙、外窗以及地面等部位。对于高层建筑而言，由于其竖向表面面积远大于横向屋面面积，因此，建筑屋顶、建筑外墙及建筑外窗的保温隔热能力成为了衡量其围护结构保温隔热能力的决定性因素。影响建筑外墙节能的主要因素是墙体材料，以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面，东、西外墙遮阳，墙体构造形式等。

在研究中发现，高层建筑外墙应设置保温层，采用双层玻璃。由于西安高新区清扬国际大厦，外墙采用加气混凝土砌块，未设置保温层，使得该办公建筑供暖空调能耗占总能耗的比例高达60.27%。另外，当建筑外墙采用玻璃幕墙配合外挂铝塑板的构造做法时，虽然设置了聚苯板外保温但其供暖空调能耗普遍较高，供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上，分析可知，供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗，能耗高达56.8%～60.27%。除此之外，还发现几乎没有高层建筑采取遮阳手段来降低供暖空调能耗，尤其是西向遮阳的问题，值得引起专业人员的重视。

三、高层建筑节能设计的对策

1、高科技技术应用。建筑节能中高科技技术应用主要体现在减少能源消耗及提高能源使用效率、外墙、门窗及屋顶等节能技术上。如建筑师在建筑设计上不仅能够有效的利用太阳能取暖、太阳能热水器还能将太阳能转化为电能，并将光电产品与建筑构建合为一体。

2、遮阳系统设计原则。（1）因地制宜。对于遮阳系统的节能设计，首先考虑的因素便是地域差异。在南方沿海地区的夏季，遮阳节能设计可以忽略冬季对太阳辐射的遮挡，通常采用固定遮阳，但是仍主要以活动方式为主。而在北方地区的夏季，遮阳措施要把冬季对太阳热能的利用考虑进去，通常会采用软百叶、布篷、竹帘等可拆除的遮阳措施。但在长江中下游地区，得全面兼顾夏季和冬季的要求，通常采用活动式遮阳节能措施。（2）平面布局。遮阳系统的平面布局主要取决于太阳高度角的大小程度。在太阳高度角较大的南向窗口，及北回归线的南面，低纬度的地区附近的北向窗口，均可设计成水平遮阳布局。当太阳的高度角为较小状态时，阳光由窗口侧着斜射进北、东北及西北向附近的朝向窗口，通常设计成垂直遮阳的布局格式。当太阳的高度角为中等状态时，阳光会由窗口的前方斜射进来，其西北、西南及东北、东南向窗口，通常遮阳系统布局设置为综合的遮阳方式。而在太阳的高度角呈较小状态，出现阳光正向射入窗口的情况时，东西向附近的窗口，通常设计成挡板式遮阳布局。（3）功能性差异。遮阳系统功能差异主要因其位置的区别，其主要位置有外遮阳、内遮阳两种形式，因其位置不一，其取得的节能效果也不同。外遮阳与内遮阳进行对比的话，外遮阳的效果要优于内遮阳。一方面是因为它能够减少透过玻璃的日照量，从而达到削弱温室效应的效果。另一方面，优势外遮阳是在室外，因此，其设计及选材方面都有着特殊的要求：遮阳系统所用材料必须耐久性强，同时为使内外空间相融洽，在设计节能措施过程中要充分考虑这样形式与室内空间及外立面设计的相互配合。内遮阳的隔热效果不如外遮阳，由于其位于室内，安装使用及维护都十分方便，因而不分地域性。总之，不论是外遮阳还是内遮阳，其效果都各有独到之处，而一旦将两者遮阳系统结合起来，既能达到良好的节能效果，又能拥有很强的灵活性。

3、自然通风技术。建筑节能中常采用自然通风作为节能技术手段，其根据实现原理可以分成以下几种形式：热压作用下的自然通风、风压作用下的自然通风、风压和热压共同作用下的自然通风以及机械辅助式自然通风等几种形式。

4. 可再生能源的利用。在系统的能源使用方面，应尽量开发可再生能源的利用，如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等，来减少对煤和天然气等不可再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的依赖。例如，使用分体空调的建筑建议增设地源热泵，这样可大大降低空调系统能耗；使用螺杆式水冷机组的建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。

四、结论及建议

高层建筑设计中节能建筑设计水平是未来建筑企业在激烈的市场竞争中能否脱颖而出的重要评定标准之一。随着着市场经济不断发展，建筑市场竞争日趋白热化，节能建筑设计创新要紧随市场变化，结合建筑工程实际情况运用规范的管理模式，将创新节能建筑设计合理运用到建筑工程中，更有效的完成建筑工程目标。由于现阶段我国建筑设计中能源耗费度过大，因此，在建筑设计中采取节能措施越来