現(xiàn)代高層建筑節(jié)能設計

李 霞

（廣東省建科建筑設計院東莞分院 廣東 東莞 523000）

引言：近幾年建筑業(yè)發(fā)生了飛快的發(fā)展，已經(jīng)成為了如今社會一大支柱性產(chǎn)業(yè)。伴隨城市化進程的加快，城市人口不斷增加，土地價格暴漲，使得建筑高空發(fā)展。我國建筑能耗量大約占到全國總能耗的四分之一,居能量消耗的首位。近幾年以來，國內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展十分快速，需使用大量建筑及運行能源，特別是建筑采暖與空調(diào)的耗能。每年的城鎮(zhèn)建設采暖耗能大概為 1.3x108噸標準煤，這大約占到全國能耗總量的11.5%，占到采暖區(qū)社會能耗的 20%，一些寒冷地區(qū)，城鎮(zhèn)建筑的耗能可達到當?shù)啬茉春牡?0%。對于建筑設計人員，應充分地了解建筑設計的特點以及其結(jié)構(gòu)體系，這樣才可以實現(xiàn)適用安全、經(jīng)濟、質(zhì)量良好的目的。本文主要研究了高層建筑結(jié)構(gòu)和外形方面的設計對于節(jié)能的影響，從建筑的朝向、形體與平面布置、綠化以及建筑外墻、門窗等方面對高層建筑節(jié)能方法進行了探討。

1 現(xiàn)代建筑設計上的節(jié)能

1.1 建筑朝向的設計

對于高層建筑定位第一要考慮對于環(huán)境產(chǎn)生的影響，容積率高較難實現(xiàn)對日照的要求。據(jù)相關的資料可知，地球每年接收的能量是 60億千瓦。這些陽光對于建筑的節(jié)能有重要意義。因此為建筑選擇一個合理位置和朝向?qū)εc太陽能的吸收及儲備很重要，可以減少建筑自身的能耗。

1.2 體形與平面布置

體形系數(shù)是建筑外表面的面積和其包圍的體積的比值。對同體積建筑來說，體形系數(shù)越大，表明單位空間熱散失的面積越大。設計師在處理形體和平面的設計時，要考慮的是功能的要求。

1.3 綠化與節(jié)能

近幾年以來，因為城市的綠地不斷地減少，加上對空調(diào)的大量使用，導致了城市“熱島效應”，空氣環(huán)境正不斷地惡化，給各種建筑都帶來了負效應。一塊草地和一塊瀝青地面的表面溫度差可達14攝氏度以上。綠地蒸發(fā)大量水分，帶走大量熱量，為建筑物創(chuàng)造了十分有利的周圍環(huán)境條件，同時美化了城市，改善了空氣品質(zhì)。

2 建筑節(jié)能的途徑

2.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)體系

1）建筑外墻

多年以來，我國建筑都采用燒結(jié)粘上磚作為外墻主要材料，由燒結(jié)粘土磚的生產(chǎn)造成了上地資源的人量損耗，國家已逐步禁止使用燒結(jié)粘上實心磚。復合墻體將是大勢所趨，這種墻體很好地發(fā)揮了兩種材料的長處，既不會使墻體過厚，保溫效果又好，且能承重。

2）建筑的外門窗

建筑外門窗是冬季冷風侵入及夏季陽光進入的重要通道。為確保建筑節(jié)能，要求外窗以及陽臺門有良好氣密性。節(jié)能的門窗可是中層窗或雙層窗。高緯度的嚴寒地區(qū)可以用二層窗。窗戶保溫和隔熱性能的保持主要從兩種方式。第一是玻璃，玻璃導熱系數(shù)較大。薄薄的一層熱量極容易流出或者流入。故設計時可以采用雙層玻璃和低輻射玻璃等保溫性能好的玻璃或者采用鍍膜玻璃來反射掉一部分灑至玻璃上的陽光；其次要考慮窗戶框材料，若是鋁型材料或者鋼型材料的窗框，必須對材料做斷熱處理。

3）窗墻比的確定

確定門窗、窗體的做法之后，適當?shù)拇皦Ρ仁枪?jié)能設計的重要部分。窗墻的面積比對于建筑的能耗影響取決于窗和外墻間熱工性能差異，差異越大，其影響就越明星。窗墻比不只影響到能耗，同時還影響建筑的立面的效果、室內(nèi)的采光及通風等。把開窗率保持在適當水平，盡量防止東、西向開窗，是節(jié)能設計中要遵循的基本原則。

2.2 建筑細部

1）遮陽板設置

遮陽板的設置在節(jié)能設計過程中通常起到意外效果。適當?shù)拈_窗率、良好的遮陽才是節(jié)能的佳作。設計師要注重合理設置遮陽板，在立面的遮陽設計時不但要考慮構(gòu)造的設計，還要綜合地利用外廊、陽臺等構(gòu)件及垂直綠化實現(xiàn)綜合的遮陽效果。使得遮陽設計和形態(tài)處理結(jié)合到一起。

2）立體綠化

城市的規(guī)劃與建設發(fā)展歷程中的綠化對于建筑的節(jié)能作用將會越來越明顯。例如：福岡縣立國際中心，其北面面臨金融區(qū)，因此北立面用典型建筑立面，主入口位于其上；南面沿線由公園延伸出一系列逐層升高的退臺，退臺的檐口全部種上了灌木形成立體綠化空間。這一方案調(diào)和了開發(fā)商的利益和都市空間的要求。

2.3 建筑節(jié)能設計對于太陽能的利用

太陽能作為一種典型的可再生能源，其具備潔凈、長期、安全的特性，所以太陽能已在建筑的節(jié)能設計中得到廣泛的應用。例如：我國首座全太陽能建筑已在北京落成，其占地8000平方米。該全太陽能建筑，主體建筑室內(nèi)的洗浴、供熱、供電等所有能源都由太陽能來提供。太陽能新村建筑南墻、屋頂坡面等位置都安裝著數(shù)個太陽能集熱器。這些集熱器在夏季可為空調(diào)設備提供驅(qū)動熱源，在冬季可為采暖提供保障。此外，建筑內(nèi)還安裝了全國最大的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，投入運營后可提供50千瓦的電力，滿足日常用電所需。該工程之前是奧運場館的試驗性建筑。

3 結(jié)語

建筑節(jié)能設計對于一個國家來說是解決和緩解能源缺少問題的大事，是一項系統(tǒng)而龐大的工程，它涉及的范圍十分廣泛。近幾年以來，高層建筑大量興建，加大高層建筑的節(jié)能設計已經(jīng)成為了一項重大任務。只有我們齊心協(xié)力，才可以將大力推廣節(jié)能建筑這項造福子孫后代的事業(yè)做好。

[1] 胡文昭.淺析現(xiàn)代高層建筑的結(jié)構(gòu)與設計[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013.

[2] 倪晴.探析現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設計技術[J]. 科技致富向?qū)?2012,05.