对低能耗的高层建筑节能设计探讨

黄安柳

广东省建筑设计有限公司东莞分公司 广东 东莞 523000

【摘 要】在土地日益稀少的今天，发展高层建筑是势在必行的。如何把高层建筑建设的更加节能环保是现今建筑行业必须考虑的一个问题。建筑节能是国家发展的基本国策之一，高层建筑的节能设计能够带动社会中其他建筑的节能事业，能更好的促进整个社会向环保节能方面发展。也为全社会的建筑节能技术的进步提供了方向。

【关键词】低能耗；高层建筑；节能；设计

1.高层建筑能耗特点分析

1.1能耗组成及特点分析

高层建筑容纳人数众多，信息处理量大。为保持正常的运作，高层建筑在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的能源消耗形式包括电、煤、天然气以及集中供热的蒸汽和热水等。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的4个主要系统。供暖空调系统耗电量占到整个建筑能耗的50%以上；照明系统次之，大约为20%；动力系统约为10% ；办公设备系统约为10%。

1.2采光和通风的要求

高层建筑基本空间由主要使用房间、交通联系空间（水平交通和垂直交通）、辅助使用房间（餐饮和卫生间）以及设备系统等几部分构成，平面布局与空间组织相对固定，各部分功能空间对自然采光与通风的需求都不容忽视。因此，高层建筑能耗对气候的依赖性较弱，若通过调节建筑与环境的关系来达到节约能耗的目的，效果甚微。高层建筑的节能问题应从建筑自身出发（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等），进行节能措施的探讨。

2.目前高层建筑设计中的弊病

随着建筑层数的不断增加，高层建筑因为其容积率过高，不通透，等一系列问题是非常值得重视的。在高层建筑建设技术发展过程中，只重视空间的使用，居住的面积，而忽略了生态环境的体验，导致了一系列问题。为了很好的与现代高层建筑的发展相契合，引入建筑节能的概念，在建筑设计中要充分考虑建筑的形状变化，建筑的朝向，建筑外围墙体的保温功能，建筑所在位置的气流朝向，等环境因素，同时也应该注意与城市周围环境的融合，对于建筑而言，采用节能的设计理念是必须的。

3.低能耗高层建筑节能设计措施

3.1高层建筑的整体规划对节能的影响

高层建筑的整体规划对建筑与建筑物周围环境的影响很大，如何根据当地的自然条件，有效利用自然资源来进行建筑的节能设计，直接决定了该高层建筑的节能效果。如何将高层建筑的整体规划与节能减排联系在一起，主要从以下三个方面入手：

（1）优化建筑位置。高层建筑在选择建设位置时进行综合考虑，将自然环境因素考虑进去，比如场地的方位、风向风速以及水土植被等。虽说现在很多的高层建筑都在城市规划的调控之中，很难保证很好的外部自然条件，但是仍可以通过规划设计来提高节能的效率。例如，将支持建筑使用的公共设施布置在公共走廊中；选址时尽量利用现有的公共设施管网，这种合并能降低场地的破坏程度，方便建筑的检查维修，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的地方，减少不必要的场地清理和挖沟，维修起来也比较方便。

（2）利用外界气流来组织自然通风。为了减少空调制冷的带来的能源消耗，改善室内空气环境，设计时才充分利用外界的气流来设计自然通风。自然通风要通过建筑外面的风压来实现，因此需要一个比较理想的外部，根据各城市不同的风向来进行设计。比如，建筑的小立面应该面向冬季主导风向，而大立面则应该面向夏季主导风向，这样的朝向设计能够是建筑表面有足够的风压，通过建筑的窗口形成对流。另外，还应该注意建筑的道路、景观或其他附屬结构的设计来引导风向。

（3）利用植被进行气候调节。目前很多高层建筑都在建筑的楼顶设计花园或水池，一方面是为了美化建筑环境，另一方面也实现了利用植被调节微气候的目标。当夏季太阳比较强烈的时候，绿色植物可以有效减低它们所遮挡墙体的温度，立面绿化也使得建筑外表的温度比街道要低，而当冬天的时候，又可以有效减少热量的流失。绿色植物可以减少地面的热反射，给人带来舒适感，同时能够有助于改善建筑周围的微气候。

3.2高层建筑单体节能设计分析

1）建筑体形设计

建筑的体形系数是建筑体形设计的重要参数。建筑物的体形系数是指外表面积与外表面积所容纳的体积之比，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的导热损失就越小。体形系数还与建筑的造型、布局、采光、通风等紧密相关。建筑物的朝向合理能使建筑在被动式和主动式太阳能系统中充分利用太阳能，对于建筑节能有着很大的影响。对于高层建筑来说，设计合理的平面进深也是一种有效的被动式节能设计方法。

2）优化外围结构墙的设计

因为高层建筑的迎光面积很大，所以建筑外墙的保温隔热性能很大程度上是由外墙决定的，高层建筑的外围墙体设计决定了建筑的保温隔热性能。在高层建筑的外围墙体设计中，应有保温层的设置，通过保温层的有效设计，就可以有效的减少室内空调的使用，从而大大降低电能的消耗。因为外围保温层的结构不是承重结构，所以其材料应该选用导热系数小的多孔砌块或加气混凝土砌块等，对于北方地区，门窗要采用双层玻璃，此外对太阳西晒的问题上，也应该引起设计人员的重视。

3）内部空间设计

建筑功能设计时可以选择开敞式空间，它强调与环境的充分渗透融合，扩大视野，通风效果好，能提供更多的室内外景观。并且采用这种空间设计方式，具有灵活性，可以根据需要调整室内的布置。但是这种空间设计方式需要根据建筑的实际空间情况来设计，也可设计成热缓冲边庭、中庭及室内花园等，有效改善室内的气候。

最后就是高层建筑的屋面保温材料的注意点。在对高层建筑的屋面保温材料选择时应该遵循为了不让高层建筑的屋面重量以及屋面的厚度过大的原则，所以屋面的材料在同等情况下应该选用密度以及导热系数小的保温材料。而这对高层建筑的节能也是具有重大影响的。

3.3可再生能源的利用

在高层节能设计过程中，要尽量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是对太阳能的利用，一般太阳能的利用分为太阳能发电技术，和太阳能热水技术。随着太阳能光伏产业的发展，在未来太阳能电池板的价格势必会越来低，在高层建筑的外墙，屋顶，都可以安装太阳能光伏电池板，在产生了大量电能的同时，还具有遮阳，反射热能，稳定室内气温的优点。在高层的设计中，有条件的话也可以建设地源热泵，大大减少空调的使用，建立冷却塔废热利用系统，热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用，新技术带来新的活力，在未来的高层建筑的设计中，肯定会有更加成熟的技术，更加先进的理念，深刻改变，和促进着人们生活的改变。

4.结语

近几年，高层建筑的建设不断增多，与之相应的，建筑的能源消耗也以几何倍数增长。因此，应该明确高层建筑低能耗的设计总路线，要以立足本土的建筑节能观为指导，理论联系实际，以消费者的角度出发，以创造舒适健康的建筑环境为原则，以节约高层建筑的能源消耗，特别是减少空调能耗为工作重点，以被动式节能建筑设计为主要手段，通过降低高层建筑的固有能耗、提高能源的利用效率、大量利用可再生的自然资源等途径，采用适宜于特定地区、特定条件的方法和技术，选用性能良好的建筑材料，以实现用最小的能源消耗来取得最大的经济效益和社会效益，实现国家大力提倡的可持续发展的最终目标。

建筑节能对国家来说是缓解能源紧缺的大事，是一项系统的庞大工程，涉及范围比较广泛，我们只有齐心协力，系统全面的看待问题、解决问题，合理设计低能耗战略目标，才能让节能建筑这项利国利民的事业真正造福子孙后代。

参考文献：

[1]李效军.陈翔.可持续的生态建筑设计[J].建筑学报.2001（5）：47-50.

[2]陈慧.刘苗苗.徐晓晨.高层建筑的建筑节能设计[J].工程建设.2009.