高层建筑的节能设计

郝慧敏

摘 要：建筑是能源消耗的大户，尤其是高层建筑，必须加快推进高能建筑的节能工作，深入研究高层建筑的节能设计问题。高层建筑在节能设计方面存在的一些常见问题如自然通风采光利用率、可再生能源的利用率相对较低等。本文分析了高层建筑整体设计对节能的影响，探讨了高层建筑设计理念的新趋势，提出存在的问题及今后发展方向。

关键词：高层建筑；节能；设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.053

0 引言

改革开放以后，我国经济进入了高速发展的阶段，高层建筑的与日俱增意味着高能耗建筑越来越多。而高层建筑节能设计更是一项十分复杂的工作，本文探讨了高层建筑节能设计存在的问题，要从建筑设计的理念和方法入手，提高建筑利用能源的效率，实现建筑节能的目标。本文针对高层建筑节能问题进行讨论，提出了一些针对性解决措施。

1 建筑节能的现状及高层建筑节能设计的问题

高层建筑是复杂庞大的系统，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。随着房地产业近乎无序的发展，高层建筑层出不穷，其中的问题也日益凸显。需要在设计之初就考虑到方方面面的能耗，在其运转的每一环节中合理植入环保生态技术，将建筑能耗与废弃物排放量降到最低程度。

2 高层建筑节能设计的影响因素及设计方法分析

2.1 外围护结构节能设计

以往的研究和实践普遍认同增加外围护结构隔热能力的方法主要有两种：一是提高热阻，即无论考虑稳定传热还是考虑不稳定传热，提高热阻或者说降低传热系数，都是降低夏季室内空气温度和围护结构内表面温度最基本的措施。二是采用蓄热系数较大的材料并保证必要的厚度，可以增加外围护结构的热容量，内表面温度的波动振幅就减小，即减小内表面最高温度，出现温度最高值的延迟时间也较长。在冬季常有人使用的房间内墙材料优选蓄热性良好的材料，可以延缓室外温度对室内温度的影响，使得室内的温度比较稳定，可以有效防止墙面低温辐射给人体带来的不舒适感；使用频率不高的房间内墙面则可采用蓄热系数小的材料，有利于加快使室温提高或降低，在快速达到舒适使用温度的同时降低空调或采暖能耗。在墙体构造上可以设计成中空墙体、复合墙体、加入相变材料等措施。对于由多层材料组成的复合围护结构，仅通过计算各分层材料热惰性指标的总和，并不能完整地反映其对温度波动的抑制作用。因为，多层材料对温度波动的抑制作用，除了与各层材料的热惰性指标有关外，各层材料的排列顺序尤其是绝热层的位置也是一个重要因素。

对于实体围护结构，不仅应增强墙体的绝热效果还必须同时控制合理的窗墙面积比，避免一味追求通透效果。窗口或玻璃幕墙外可考虑采取遮阳手段来降低供暖空调能耗，尤其是西向遮阳的问题，值得引起专业人员的重视。

2.2 采光与照明节能设计

我国地处北半球，南向采光时间长，且有较高的照度，可依据四季光照特点，充分利用天然光来实现日间采光，可对建筑的侧窗、天窗等重点采光部位予以被动式的采光设计，将窗户玻璃夹层中设置棱镜或者光传输纤维，室内墙面、顶棚装饰采用浅色，高反射率的材料，提升照明质量，对光线进行智能调节，使高层建筑室内光线达到最佳效果。根据地区气候特点，合理采用镀膜玻璃实现对太阳光谱的筛选和甄别，降低采暖或空调能耗。东西朝向极易导致光线直入形成眩光，设计时必须采取一定的遮挡措施。

量大面广的日间照明，宜采用先进技术使其能耗降低，日间采光可采用太阳日光反射装置和光导照明系统不仅能够为高层建筑提供长时间的自然光照明，还可依据实际需要实现对光线强度的调节。有中庭的高层公共建筑还可以利用屋顶开设天窗，将天窗设计为上层采用透光玻璃，下层采用金属百叶的复合双层天窗，太阳光透过玻璃投射到金属百叶上，再反射向墙面、地面，形成光的漫射，不但获得柔和明媚的自然光线，其有韵律感的投射阴影可增加室内装饰的层次感。

2.3 高层建筑空调节能设计

为降低能耗，在满足生产要求和人体健康的情况下，合理降低室内温湿度标准对于使用者健康和节能降耗均有益处，空调房间室内温湿度基数，夏季应尽可能提高，冬季应尽可能降低。控制与正确利用室外新风量也是节能的重要环节，需在使用者的行为节能方面做一些努力，如禁止在空调环境内吸烟等措施。利用先进技术减少输送系统的动力能耗，采用大温差的供回水（或送回风），选用低流速有利于系统的水力工况的稳定性，采用输送效率高的载能介质所占用的建筑空间也小很多，采用变风量（VAV）空调方式和变水量（VWV）空调系统，全年的送风动力比定风量方式小得多，节能效果较好。

2.4 高层建筑给水系统的节能措施

采用多台水泵工作的方式有利于防止超压，流量小，则单泵或运行小泵，遇到大流量，则开启大泵或是将多泵进行并联式运行。应用消防水泵从给水管网直接地吸水，必须对水泵的工作情况进行校核，以给水管网的最高水压为重要标准，严格控制防止超压。

2.5 新能源的利用拓展

太阳能、地热能等可再生新能源，在建筑的运行能耗中具有巨大的开发潜力，我国是太阳能电池生产大国，但我国建筑对太阳能的利用却很少，政府可鼓励推广太阳能在建筑上的开发利用，屋顶、墙体均可作为太阳能电池或蓄热板的载体，另外光电幕墙集发电、隔热、隔音、装饰等特点于一身，可有效降低高层建筑的能源消耗，在需要使用玻璃幕墙的高层建筑上将普通玻璃幕墙置换为光电玻璃幕墙能有效提升幕墙的环保功能和保温功能，不仅大量节约石化能源，降低污染程度，新材料本身将丰富建筑立面，带来不同的视觉感受。地源热泵利用地下冷（热）能，可以作为采暖和空调的有效补充。

3 结语

高层建筑节能设计仍任重道远，但随着建筑节能研究与实践的不断深入，建筑节能的方法也不断进步，节能的理念更加深入人心，提高高层建筑的节能效率，对提高建筑使用舒适度，减少污染，改善自然环境都有着深远的意义。

参考文献：

[1]袁海生.高层建筑节能设计探讨[J].建筑与规划设计，2012，2（14）.

[2]贾朝晖.超高层综合体可持续理念分析[J].建筑技艺，2013（05）.

[3]张瑞文.高层建筑节能设计研究[J].建设科技，2011，10（02）.

[4]空调设计中常见问题探析[J].科技创新与应用，2013（23）.