高層建筑節(jié)能設計的應用研究

徐肖玲

摘 要：文章論述了高層建筑節(jié)能設計的過程中需要注意的各種問題，如何在現(xiàn)代高層建筑設計上體現(xiàn)節(jié)能，如何統(tǒng)籌安排建筑的質量，資源，節(jié)約能源。通過文章的研究，希望對高層建筑的設計工作提供參考。

關鍵詞：高層建筑；節(jié)能；分析

隨著經濟的發(fā)展，我國城市化進程的加劇，大量農村人口涌向城市，從而造成城市擁擠。住房建筑正在朝高層建筑方向發(fā)展，高層的出現(xiàn)很大程度上節(jié)省了土地，也解決了城市土地資源緊缺和人們住房問題，但是高層建筑也存在一系列問題。在高層建筑在設計的時候，室內的自然采光不足，室內的空氣通風差，是高層建筑的通病。能源是人類生存和發(fā)展的基本條件，隨著社會的進步和經濟的快速發(fā)展，能源的價格正在飛速的上漲中，節(jié)能減排，低碳生活，是現(xiàn)在政府和社會的響應和號召。能源供給矛盾日益突出，以低碳生活為指引，發(fā)展資源可再利用，等等一系列的措施政策正在改變著人們的生活。而建筑節(jié)能勢必是建筑業(yè)的發(fā)展新方向，當高層建筑向著更高的方向發(fā)展的同時，建筑節(jié)能設計也在為人們提供舒適居住辦公條件的前提下納入新的發(fā)展歷程，有效合理的利用能源，是當前高層建筑設計界比較關注的話題。

1 高層建筑能耗的主要分布

高層建筑因為可容載巨大，所以在公共設施方面，需要建設電梯，中央空調，監(jiān)控設備，供水，供電供暖，供氣系統(tǒng)，在中間層還要有水，暖氣加壓層，這些龐大而數目繁多的系統(tǒng)都需要消耗能源。所以研究高層建筑的節(jié)能顯得非常的有意義，其中高層的室溫變化，引起的空調的使用，是高層建筑的最大能耗部分，如果能有效的利用陽光，通風，保證室內的溫度，可以很大程度的節(jié)能減排。

2 目前高層建筑設計中的弊病

隨著建筑層數的不斷增加，高層建筑因為其容積率過高，不通透，等一系列問題是非常值得重視的。在高層建筑建設技術發(fā)展過程中，只重視空間的使用，居住的面積，而忽略了生態(tài)環(huán)境的體驗，導致了一系列問題。為了很好的與現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展相契合，引入建筑節(jié)能的概念，在建筑設計中要充分考慮建筑的形狀變化，建筑的朝向，建筑外圍墻體的保溫功能，建筑所在位置的氣流朝向，等環(huán)境因素，同時也應該注意與城市周圍環(huán)境的融合，對于建筑而言，采用節(jié)能的設計理念是必須的。

3 采光節(jié)能的設計

地球每時每刻都在從太陽吸收能量，陽光中的紫外線對人的健康非常有益，但是高層因為容積率過高使得日照嚴重不足，我國幅員遼闊，緯度變化比較大，在具體設計中要充分考慮當地的日照范圍，在具體的建筑設計過程中要充分考慮建筑的位置和朝向，使得每層建筑都盡可能的多接收太陽光輻射，在東北朝向的窗子可以略小，朝南的窗戶面積要盡可能大點。

4 超高層建筑的節(jié)能優(yōu)化

建筑的高度變化，也能影響建筑能耗的變化，在高度接近和超過100米的高空，太陽輻射基本上是不變的，根據氣象數據，在此環(huán)境下，地面風速是2米/秒的時候，100米的高空會是3米/秒，溫度通常會每升高100米氣溫下降1攝氏度，所以也要考慮其通風，溫度問題，所以在高層建筑的設計過程中，要保證房子通風的前提下，考慮高度帶來的溫差效應，在每個環(huán)節(jié)考慮建筑的節(jié)能效果。

5 高層建筑節(jié)能設計中要注意的問題

5.1 優(yōu)化建筑的位置和朝向設計

選用的建筑節(jié)能總體設計是節(jié)能的最重要環(huán)節(jié)，建筑的選定位置，和朝向是首先要考慮的，陽光不僅僅對人體健康意義重大，而且合理利用日照，也對建筑的節(jié)能有很好的收益。在我國北方地區(qū)，因為寒冷，所以要使每棟建筑都能盡可能多的接收太陽光，不同緯度，不同朝向，不同季節(jié)，建筑物得到的太陽光輻射能量不一樣，因此在建筑設計的初期，就應該按照當地的日影響圖，作出合理的節(jié)能設計。

5.2 優(yōu)化建筑的結構設計

高層建筑的外墻墻體消耗能量較大，建筑的形體變化直接影響建筑外露面積的變化，外露面積越多，耗能也越大，所以要優(yōu)化建筑的整體設計，盡量采用圓形的結構設計，因為相同的面積，圓形的周長是最少的，在節(jié)約了建筑材料的同時也使得建筑更加的節(jié)能和環(huán)保，另外高層建筑的結構形體變化不宜過多，一方面是處于建筑自身結構強度的要求，另外是減少外露面積，減少能量損耗。

5.3 優(yōu)化外圍結構墻的設計

因為高層建筑的迎光面積很大，所以建筑外墻的保溫隔熱性能很大程度上是由外墻決定的，高層建筑的外圍墻體設計決定了建筑的保溫隔熱性能。在高層建筑的外圍墻體設計中，應有保溫層的設置，通過保溫層的有效設計，就可以有效的減少室內空調的使用，從而大大降低電能的消耗。因為外圍保溫層的結構不是承重結構，所以其材料應該選用導熱系數小的多孔砌塊或加氣混凝土砌塊等，對于北方地區(qū)，門窗要采用雙層玻璃，此外對太陽西曬的問題上，也應該引起設計人員的重視。

5.4 可再生能源的利用

在高層節(jié)能設計過程中，要盡量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是對太陽能的利用，一般太陽能的利用分為太陽能發(fā)電技術，和太陽能熱水技術。隨著太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展，在未來太陽能電池板的價格勢必會越來低，在高層建筑的外墻，屋頂，都可以安裝太陽能光伏電池板，在產生了大量電能的同時，還具有遮陽，反射熱能，穩(wěn)定室內氣溫的優(yōu)點。在高層的設計中，有條件的話也可以建設地源熱泵，大大減少空調的使用，建立冷卻塔廢熱利用系統(tǒng)，熱泵作為一種新型節(jié)能技術，也應該在辦公建筑中考慮采用，新技術帶來新的活力，在未來的高層建筑的設計中，肯定會有更加成熟的技術，更加先進的理念，深刻改變，和促進著人們生活的改變。

6 結束語

高層建筑的節(jié)能設計需要考慮的環(huán)節(jié)眾多，建筑設計的方法要不斷的改進，引入建筑節(jié)能的概念，建筑設計的結構形式要充分考慮節(jié)能減排，在能源日益高漲的先進，建筑節(jié)能作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下的一項長期目標，其影響是深遠的。因為建筑設計對建筑的功能非常重要，所以在建筑設計的過程中融入節(jié)能理念就可以從源頭上實施節(jié)能，也制約著建筑節(jié)能的首要環(huán)節(jié)，融入建筑節(jié)能的概念，使得建筑設計行業(yè)相關規(guī)則進行相應的變動，新思想，面臨新的機遇和挑戰(zhàn)，相信我國未來的建筑節(jié)能技術肯定會對今后的建筑設計帶來新的活力，使得建筑的節(jié)能更加行之有效。

參考文獻

[1]郭飛，王石原.上海高層住宅自然通風節(jié)能設計研究[J].建筑學報，2008（1）

[2]姜曉明.高層建筑節(jié)能設計[J].四川建材，2008（5）.

[3]鄧元慶，薛明.可持續(xù)發(fā)展意識與高層建筑[J].建筑科學，2000（2）.