現(xiàn)代高層建筑的節(jié)能設(shè)計

聶悅

摘 要：本文通過分析高層建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀和節(jié)能設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，進一步提出高層建筑節(jié)能設(shè)計的的途徑。

關(guān)鍵詞：高層建筑；節(jié)能設(shè)計；途徑

1 我國高層建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀

我國的建筑節(jié)能設(shè)計開始于80年代，最初主要應(yīng)用于北方的采暖節(jié)能設(shè)計。80年代到90年代間，我國制定了關(guān)于建筑節(jié)能的標準，主要在門窗氣密性、墻體保溫、加大圍護結(jié)構(gòu)熱阻等方面采取措施。后來國家對民用建筑也出臺了相應(yīng)的建筑節(jié)能標準?！吨腥A人民共和國節(jié)約能源法》最初將建筑節(jié)能設(shè)計的重點放在北方地區(qū)，因為北方地區(qū)冬季較為嚴寒，相比來說采暖能耗較大。而隨著南方經(jīng)濟的發(fā)展，空調(diào)的使用用戶攀升，進一步加大了建筑能耗，建筑設(shè)計過程中能源浪費程度也因此加劇。為此，全國范圍內(nèi)的建筑節(jié)能工作正式展開。

2 高層建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)該注意的問題

2.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于高層建筑來說，外表墻體是消耗較大的一部分，建筑的外表形體直接影響到建筑外露的墻體面積，墻體面積外漏越大，耗能越大。所以在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，盡量采用圓形結(jié)構(gòu)，因為相同面積情況下，圓形是最為節(jié)能和環(huán)保的建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)。另外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中還要注意建筑結(jié)構(gòu)的形狀不宜多變，因為變化越大，耗能就越大。

2.2 合理設(shè)計建筑位置和朝向

建筑定位和朝向是建筑設(shè)計首要考慮的問題，最終目的是要保障高層建筑能夠接觸到充足的陽光。既是為了人類健康的需要，同時也有助于建筑節(jié)能。比如在我國北方，因為維度較高，冬季較為寒冷，建筑物要盡可能地接觸到陽光，才能滿足房屋采暖的需要，但是不同地區(qū)、不同緯度、不同季節(jié)的陽光擁有不同的輻射量。因此，建筑人員在建筑設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮各項因素，設(shè)計出合理的建筑位置和朝向，針對不同地區(qū)的環(huán)境特點，對房屋采取不同的采暖設(shè)計。

2.3 合理利用可再生能源

可再生資源對高層建筑節(jié)能設(shè)計有極大的幫助作用，最容易用到的可再生資源便是太陽能，比如太陽能的發(fā)電技術(shù)和熱水技術(shù)。隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及人類對太陽能的廣泛利用，在未來的高層建筑中，外墻、屋頂都可以安裝太陽能，發(fā)揮產(chǎn)電作用的同時還能起到遮陽的效果。另外在高層建筑中應(yīng)該廣泛利用地源熱泵這種新型技術(shù)，從而減少對空調(diào)的使用。這些可再生能源帶來的新技術(shù)，勢必會促進高層建筑的節(jié)能設(shè)計發(fā)展。

2.4 優(yōu)化外圍墻的保溫隔熱設(shè)計

因為高層面積受光面較大，建筑的保溫隔熱性能由外圍墻決定。因此，高層建筑在外圍墻的設(shè)計過程中，應(yīng)該加大保溫和隔熱技術(shù)的應(yīng)用，減少室內(nèi)對空調(diào)的使用，由此可以降低對電的消耗。在圍墻建筑材料的選用上可以使用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔磚，北方地區(qū)的高層建筑門窗應(yīng)采用雙層玻璃設(shè)計。

3 高層建筑的節(jié)能設(shè)計途徑

3.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)體系的節(jié)能設(shè)計

首先是建筑外墻的節(jié)能設(shè)計。我國傳統(tǒng)的外建筑外墻材料主要是燒結(jié)粘土磚，這種外墻材料對土地資源的消耗較為嚴重。而建筑外墻的承重作用較小，因此可以考慮復(fù)合墻體的設(shè)計，墻體不會過厚，又能夠起到保溫隔熱的作用。外墻體節(jié)能設(shè)計在建筑圍護結(jié)構(gòu)中，外墻占據(jù)了百分之六十以上的位置，其所消耗的能源也是非常大的，對外墻體的設(shè)計，主要包括外墻體保溫隔熱系數(shù)的控制，減少墻體保溫隔熱性能的關(guān)鍵點是熱橋效應(yīng)，在外墻體結(jié)構(gòu)層的外側(cè)設(shè)置保溫層，可以使得建筑當中形成有效地保溫層，使得建筑所受到的外界濕度、溫度等的因素變小。其次是建筑的門窗節(jié)能設(shè)計。門窗是風、陽光和空氣進入的重要通道，因此必須具備較好的氣密性。在高層建筑的門窗節(jié)能設(shè)計中，要采用中層窗或雙層窗的設(shè)計。在高緯度較為寒冷的地區(qū)，可以采用二層窗設(shè)計。玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)較大，因此在設(shè)計時要采用雙重或低輻射玻璃等保溫性較好的玻璃材質(zhì)。再次，墻和窗的比例節(jié)能設(shè)計。合理的墻窗比是高層建筑節(jié)能設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，窗和墻之間熱工性能的差異是高層建筑耗能的取決因素，這種差異和耗能呈現(xiàn)正比例關(guān)系，差異越大，耗能就越大。另外，墻窗比不僅影響耗能，同時影響建筑的地面效果以及室內(nèi)的采光通風效果。因此，合理設(shè)計窗墻比，防止東西開窗，是高層建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)該遵守的原則。

3.2 屋頂設(shè)計

屋頂在建筑物節(jié)能是中非常重要的部分，其主要有2個特征，包括直接與大氣觸摸和室內(nèi)與外部空間發(fā)生能量交流而導(dǎo)致室內(nèi)能量丟失的首要部分。對于屋頂?shù)墓?jié)能保溫設(shè)計需要采取有效的措施進行控制，主要是：（1）屋面設(shè)保溫層；（2）屋面選型選用帶閣樓層的坡房頂以及遮陽房頂?shù)?；?）設(shè)置保溫隔熱屋面、架空隔熱屋面、蓄水屋面、綠化屋面等。

3.3 建筑細節(jié)的節(jié)能設(shè)計

第一，遮陽板的節(jié)能設(shè)計。尤其在陽光照射比較充足的地域，高層建筑在遮陽板的節(jié)能設(shè)計過程中，不僅要考慮遮陽板的構(gòu)造設(shè)計，同時還要綜合利用陽臺及垂直綠化帶等因素實現(xiàn)良好的遮陽效果，共同實現(xiàn)遮陽板的形態(tài)設(shè)計和節(jié)能設(shè)計。第二，立體綠化的節(jié)能設(shè)計。隨著城市化的發(fā)展，綠化對于高層建筑的節(jié)能設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。綠化不僅能起到凈化空氣、吸收陽光等作用，高層建筑節(jié)能設(shè)計中綠化在吸塵方面發(fā)揮巨大作用，減少了建筑吸塵的耗能。

3.4 太陽能及雨水對建筑節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用

太陽能作為一種常見的可再生能源，是高層建筑節(jié)能設(shè)計中廣泛使用的能源之一，當前，我國對于太陽能資源的使用已經(jīng)進入較為成熟的階段。例如，我國第一座太陽能建筑已經(jīng)在北京建成，該建筑內(nèi)的洗浴、供熱、供電等所有能耗均由太陽能來提供。太陽能在高層建筑中的應(yīng)用可以為冬季采暖提供熱量，為夏季空調(diào)的使用提供電源，同時可供家庭日常生活耗電等。其次，對于屋頂和地面的雨水收集主要是在綠化用水或者是景觀用水當中進行用水，不僅能夠?qū)λ木坝^進行營造，還能夠?qū)植康臒釐u效應(yīng)進行改善。

3.5 推廣水資源的循環(huán)利用

就目前的情況來看，關(guān)于雨水的收集、沉淀以及利用都在進行應(yīng)用，單位對于我國還處于一個發(fā)展的階段，當前主要是研究采用何種方式將雨水從建筑場地當中進行排放，如今也有很多的住宅和寫字樓都開始安裝中水系統(tǒng)，其效果也是受到廣泛好評。

3.6 做好后期的維護工作

對于建筑節(jié)能設(shè)計而言，維護工作也是一項非常重要的內(nèi)容，所以在實際的過程中，應(yīng)當對建筑當中的能源需求不斷降低，同時不斷的使用可再生能力，等到建筑節(jié)能完成工作后，需要采取有效的措施進行維護，從而能夠更好的保障節(jié)能設(shè)計的使用壽命。

4 結(jié)語

建筑本身就是較為復(fù)雜的行業(yè)，當建筑與節(jié)能綜合發(fā)展時，需要考慮眾多環(huán)節(jié)、更多因素。在國家對節(jié)能減排的呼吁下，建筑設(shè)計要充分考慮節(jié)能效果，新環(huán)境、新要求就會面臨新挑戰(zhàn)，建筑行業(yè)要想取得可持續(xù)發(fā)展的長遠目標，必須在以后的發(fā)展過程中不斷更新和轉(zhuǎn)變建筑設(shè)計方法，注入建筑節(jié)能概念，尤其注重高層建筑的節(jié)能設(shè)計和創(chuàng)新。

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