高层建筑节能设计论文

简析高层建筑节能设计

【摘要】在建筑不断跨越新高度的同时，其设计、建造不顾自然生态环境，缺少节能意识和地方气候特色，成为了高层住宅设计的缺陷，因此，在全球日益对住区可持续问题重视的今天，节约能源已成为我国可持续发展的重要战略，建筑作为能耗大户，建筑节能工作己刻不容缓。文章主要对高层建筑节能设计方法进行了积极的探讨

【关键词】建筑；高层建筑；节能设计

引言

发展高层建筑的节能设计，是我国发展的基本国策之一；建设节约型社会是我们目前的主要发展方针，也是走可持续发展道路的重要途径。城市高层住宅生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得住宅成为人与自然沟通的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。

1 目前高层建筑住宅设计中存在的问题

随着高层建筑数量的不断增加，高层建筑中存在的一些问题也不断的凸显，例如体形庞大，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透等问题，直接导致了城市人居环境质量下降。这与近年来一些城市建高层建筑设计者贪大求高，只重视立面形式和空间使用功能，而忽略生态环境的保护，有着直接的关系。对建筑设计节能认

识不足，没有在设计中采用节能措施，往往会造成高能耗。所说的建筑节能，既包括建筑本身的节能，即建筑物的形体变化、朝向，外围护结构保温，隔热的性能，门窗质量，同时也包括城市的综合环境、气候条件、总体布局等因素。关注建筑本身，采用节能设计理念是最主要的。

2 优化建筑位置及朝向设计

考虑建筑环境及朝向是高层建筑定位时首先应考虑的问题。要满足日照的要求，就不能有过高的容积率。巨大的阳光辐射能量，能够为建筑带来大量的能量，特别是对寒冷地区人们而言，充分的利用阳光这个自然能源显得十分的重要。建筑的设计者，在确定建筑的方位时，必须要把建筑的朝向考虑在内，根据建筑和地理情况，通过太阳高度角做出日影响图，从而确定建筑在冬季每天的日照时间。因此，为了最大的扩大采光面，建筑的南向开窗面积尽可能大些，在充足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，有效的减少热损失，保持室内的温度环境。

3 总体规划对高层建筑节能的影响

总体规划决定了建筑与周围环境的关系，建筑能否积极有效的利用当地的自然气候条件和环境资源，能否在其周边形成适宜的微气候以及能否节约传统能源的消耗，在很大程度上都取决于总体规划设计时所作的考虑。我国目前高层建筑在规划时多以指标控制为依据，包括容积率、退让距离、密度、高度等，但缺乏对高层建筑群相互之间形成的生态微气候的评估以及高层建筑群总体的布局

规划研究。

3.1 场地的选择和开发

场地的选择是一种综合考虑，场地的方位、风速和风向、地表结构、植被、土壤、水体等都影响其整体状况。在现代高层建筑设计中，由于场地大多处于城市中心区，因此场地的选择必须服从于城市规划的宏观调控，很难保证有最好的外部自然环境，但是我们仍然应该计算资源利用的程度和对现有自然系统干扰的程度。

在总体规划和场地设计时，从建筑设计的节能出发，应考虑将支持建筑使用的公共设施布置在公共走廊中，或在选址时尽量利用现有的公共设施管网。这种合并能使场地的破坏实现最小化，并有利于建筑的维修和检查。在考虑与市政设施的联系时，应尽量减小道路长度、建筑基底和预期改造所需的实际占地面积，尽量减少与电力、给排水、燃气管线等市政设施连接的长度。尽可能采用重力排水系统，避免使用有泵的排水系统以减少持续的电力消耗，对现有的化学废物容器和管线进行检查、保护和再利用，避免产生额外有害物质。在可能的地方，公共的场地市政设施走廊应该沿着曾经受到干扰的地区或新修的道路或人行构筑物集中，这样既能尽量减少不必要的场地清理和挖沟，又为不断的维修提供方便。

3.2 利用外界气流来组织自然通风

利用风压来实现自然通风，首先要求建筑有较理想的外部风环境。其次，建筑大立面应面向夏季主导风向，小立面对着冬季主导风向，使建筑表面形成足够的压力差，以便在开启窗户后形成穿动

气流。在设计时，应根据各城市不同的风向做出相应的处理。在总体规划时，还可通过设计道路、景观和附属结构来引导风朝向主要建筑，以降低温度或使主要建筑避开风以减少热损失。

3.3 利用植物来调节微气候

当夏季太阳辐射很强时，有绿色植被的墙体的平均温度比无植被的墙体平均温度低12℃。立面绿化能使建筑外表面比街道处的环境温度降低 5℃之多，冬季的热量损失减少30%。建筑南向的室外植被应种植落叶植物，夏天浓密的树阴可遮挡太阳直射，秋天落叶后便于冬季时建筑的被动式太阳能利用，室外树木还能同时使室内靠窗部分的光照强度降低。树林、灌木、草皮等还会减少地面的热反射，给建筑的使用者带来一种舒适的感觉，同时起到改善建筑周围微观气候的作用。另外，屋顶花园或屋顶水池也是目前高层建筑设计中普遍节能的方法。

4 高层建筑单体节能设计

4.1 建筑体形设计

建筑外围护结构的主体是墙体，而高层建筑的围护结构与砖石结构房屋不同，它是剪刀墙结构承重或钢筋混凝土框架。它所用材料的保温性能与耗热量直接相关。其围护结构属于填充材料，高效轻质的保温材料能荷载减轻，达到保温、隔热的效果。由于建筑节能的需求，单一材料远不能满足保温隔热的要求，因为它的导热系数是高效保温材料的近2 0倍，所以目前一般采用复合墙体：内保温复合墙体、外保温复合墙体及夹芯复合墙体等等，它们一般是用

高效保温材料和承重材料组成的。不过目前国家已经限制使用内保温复合墙体，因为热桥对保温的影响比较大。而且外墙保温效果明显比其高，是未来建筑节能方面发展的主流。

体型系数即建筑物外表面积与其外围体积的比值。建筑物的单体布局设计应尽量降低体型系数，减少建筑外表面积。把体型系数控制在0.3及以下，设计者在考虑使用功能的基础上应采用减少平面凹凸，降低层高，加大房屋进深的措施。具有最小表面积的是圆形平面，它的热耗是最小的，而矩形形态长宽比不同，建筑能耗有着较大的差异，更加利于对太阳能的控制，所以在不同的设计中也要用心考虑。

4.2 开敞式室内空间

如果要降低能源消耗，建筑中的开敞式空间将在特定的条件下成为一个有意义的补充。与这个开敞式空间相连的房间不仅可以减少一半的热量流失，同时可以减少制冷能耗。开敞式空间特别适合充分利用太阳能，并将其功能在建筑物内充分扩展。根据使用要求还可以将该开敞式空间设计成热缓冲中庭、边庭、室内花园，以进一步改善室内小气候，其本质就是一种凹进开敞的空间。它有通高的玻璃门可以从室内向此空间敞开，除了对该部分建筑具有遮阳作用之外，这种空中庭园还有下列功能：可作为紧急疏散区；可用于绿化和景观设计；在允许容积率增加的情况下，可作为未来扩建的灵活间隙空间；它们还可以为使用者创造一个更富有人情味的环境，人们可以从封闭的室内空间步入到这些露天的开敞间，直接欣