现代高层建筑的节能设计

聂悦

摘 要：本文通過分析高层建筑节能设计的现状和节能设计中应该注意的问题，进一步提出高层建筑节能设计的的途径。

关键词：高层建筑；节能设计；途径

1 我国高层建筑节能设计的现状

我国的建筑节能设计开始于80年代，最初主要应用于北方的采暖节能设计。80年代到90年代间，我国制定了关于建筑节能的标准，主要在门窗气密性、墙体保温、加大围护结构热阻等方面采取措施。后来国家对民用建筑也出台了相应的建筑节能标准。《中华人民共和国节约能源法》最初将建筑节能设计的重点放在北方地区，因为北方地区冬季较为严寒，相比来说采暖能耗较大。而随着南方经济的发展，空调的使用用户攀升，进一步加大了建筑能耗，建筑设计过程中能源浪费程度也因此加剧。为此，全国范围内的建筑节能工作正式展开。

2 高层建筑节能设计应该注意的问题

2.1 优化建筑结构设计

对于高层建筑来说，外表墙体是消耗较大的一部分，建筑的外表形体直接影响到建筑外露的墙体面积，墙体面积外漏越大，耗能越大。所以在对高层建筑结构进行优化时，尽量采用圆形结构，因为相同面积情况下，圆形是最为节能和环保的建筑设计结构。另外，在建筑结构设计过程中还要注意建筑结构的形状不宜多变，因为变化越大，耗能就越大。

2.2 合理设计建筑位置和朝向

建筑定位和朝向是建筑设计首要考虑的问题，最终目的是要保障高层建筑能够接触到充足的阳光。既是为了人类健康的需要，同时也有助于建筑节能。比如在我国北方，因为维度较高，冬季较为寒冷，建筑物要尽可能地接触到阳光，才能满足房屋采暖的需要，但是不同地区、不同纬度、不同季节的阳光拥有不同的辐射量。因此，建筑人员在建筑设计时应该综合考虑各项因素，设计出合理的建筑位置和朝向，针对不同地区的环境特点，对房屋采取不同的采暖设计。

2.3 合理利用可再生能源

可再生资源对高层建筑节能设计有极大的帮助作用，最容易用到的可再生资源便是太阳能，比如太阳能的发电技术和热水技术。随着太阳能产业的发展及人类对太阳能的广泛利用，在未来的高层建筑中，外墙、屋顶都可以安装太阳能，发挥产电作用的同时还能起到遮阳的效果。另外在高层建筑中应该广泛利用地源热泵这种新型技术，从而减少对空调的使用。这些可再生能源带来的新技术，势必会促进高层建筑的节能设计发展。

2.4 优化外围墙的保温隔热设计

因为高层面积受光面较大，建筑的保温隔热性能由外围墙决定。因此，高层建筑在外围墙的设计过程中，应该加大保温和隔热技术的应用，减少室内对空调的使用，由此可以降低对电的消耗。在围墙建筑材料的选用上可以使用导热系数小的多孔砖，北方地区的高层建筑门窗应采用双层玻璃设计。

3 高层建筑的节能设计途径

3.1 建筑围护结构体系的节能设计

首先是建筑外墙的节能设计。我国传统的外建筑外墙材料主要是烧结粘土砖，这种外墙材料对土地资源的消耗较为严重。而建筑外墙的承重作用较小，因此可以考虑复合墙体的设计，墙体不会过厚，又能够起到保温隔热的作用。外墙体节能设计在建筑围护结构中，外墙占据了百分之六十以上的位置，其所消耗的能源也是非常大的，对外墙体的设计，主要包括外墙体保温隔热系数的控制，减少墙体保温隔热性能的关键点是热桥效应，在外墙体结构层的外侧设置保温层，可以使得建筑当中形成有效地保温层，使得建筑所受到的外界湿度、温度等的因素变小。其次是建筑的门窗节能设计。门窗是风、阳光和空气进入的重要通道，因此必须具备较好的气密性。在高层建筑的门窗节能设计中，要采用中层窗或双层窗的设计。在高纬度较为寒冷的地区，可以采用二层窗设计。玻璃的导热系数较大，因此在设计时要采用双重或低辐射玻璃等保温性较好的玻璃材质。再次，墙和窗的比例节能设计。合理的墙窗比是高层建筑节能设计的主要环节，窗和墙之间热工性能的差异是高层建筑耗能的取决因素，这种差异和耗能呈现正比例关系，差异越大，耗能就越大。另外，墙窗比不仅影响耗能，同时影响建筑的地面效果以及室内的采光通风效果。因此，合理设计窗墙比，防止东西开窗，是高层建筑节能设计应该遵守的原则。

3.2 屋顶设计

屋顶在建筑物节能是中非常重要的部分，其主要有2个特征，包括直接与大气触摸和室内与外部空间发生能量交流而导致室内能量丢失的首要部分。对于屋顶的节能保温设计需要采取有效的措施进行控制，主要是：（1）屋面设保温层；（2）屋面选型选用带阁楼层的坡房顶以及遮阳房顶等；（3）设置保温隔热屋面、架空隔热屋面、蓄水屋面、绿化屋面等。

3.3 建筑细节的节能设计

第一，遮阳板的节能设计。尤其在阳光照射比较充足的地域，高层建筑在遮阳板的节能设计过程中，不仅要考虑遮阳板的构造设计，同时还要综合利用阳台及垂直绿化带等因素实现良好的遮阳效果，共同实现遮阳板的形态设计和节能设计。第二，立体绿化的节能设计。随着城市化的发展，绿化对于高层建筑的节能设计起着至关重要的作用。绿化不仅能起到净化空气、吸收阳光等作用，高层建筑节能设计中绿化在吸尘方面发挥巨大作用，减少了建筑吸尘的耗能。

3.4 太阳能及雨水对建筑节能设计的应用

太阳能作为一种常见的可再生能源，是高层建筑节能设计中广泛使用的能源之一，当前，我国对于太阳能资源的使用已经进入较为成熟的阶段。例如，我国第一座太阳能建筑已经在北京建成，该建筑内的洗浴、供热、供电等所有能耗均由太阳能来提供。太阳能在高层建筑中的应用可以为冬季采暖提供热量，为夏季空调的使用提供电源，同时可供家庭日常生活耗电等。其次，对于屋顶和地面的雨水收集主要是在绿化用水或者是景观用水当中进行用水，不仅能够对水文景观进行营造，还能够对局部的热岛效应进行改善。

3.5 推广水资源的循环利用

就目前的情况来看，关于雨水的收集、沉淀以及利用都在进行应用，单位对于我国还处于一个发展的阶段，当前主要是研究采用何种方式将雨水从建筑场地当中进行排放，如今也有很多的住宅和写字楼都开始安装中水系统，其效果也是受到广泛好评。

3.6 做好后期的维护工作

对于建筑节能设计而言，维护工作也是一项非常重要的内容，所以在实际的过程中，应当对建筑当中的能源需求不断降低，同时不断的使用可再生能力，等到建筑节能完成工作后，需要采取有效的措施进行维护，从而能够更好的保障节能设计的使用寿命。

4 结语

建筑本身就是较为复杂的行业，当建筑与节能综合发展时，需要考虑众多环节、更多因素。在国家对节能减排的呼吁下，建筑设计要充分考虑节能效果，新环境、新要求就会面临新挑战，建筑行业要想取得可持续发展的长远目标，必须在以后的发展过程中不断更新和转变建筑设计方法，注入建筑节能概念，尤其注重高层建筑的节能设计和创新。

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