淺談高層建筑與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

吳永學(xué)

摘要： 隨著人們?cè)絹?lái)越清楚的認(rèn)識(shí)能源危機(jī)對(duì)生存環(huán)境的負(fù)面影響，世界各國(guó)提出了提高用能效率，開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源，保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。作為耗能大戶(hù)的建筑業(yè)的節(jié)能受到極大的關(guān)注。高層建筑作為龐大個(gè)體，尤為受到關(guān)注。本文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國(guó)高層建筑與建筑設(shè)節(jié)能計(jì)所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)；高層建筑；建筑節(jié)能

1.概述

我國(guó)的高層建筑有近七十年的歷史，然而在節(jié)能這方面的經(jīng)驗(yàn)仍然欠缺，有許多的問(wèn)題解決，有待于探索和改進(jìn)，今天的高層建筑和節(jié)能設(shè)計(jì)仍處在一個(gè)不太成熟的階段。節(jié)能也處在起步階段，建筑節(jié)能是近年來(lái)世界建筑發(fā)展的一個(gè)基本趨勢(shì)，也是當(dāng)代建筑科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新生長(zhǎng)點(diǎn)。城市高層住宅生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)處理好人、建筑和自然三者之間的關(guān)系，創(chuàng)造一個(gè)舒適、安全的住區(qū)，同時(shí)又能很好地保護(hù)周?chē)某鞘协h(huán)境，使得住宅成為人與自然溝通的界面，形成共生、節(jié)能、循環(huán)的協(xié)作體系。

2. 目前高層建筑住宅設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

隨著高層建筑數(shù)量的不斷增加，高層建筑中存在的一些問(wèn)題也不斷的凸顯，例如體形龐大，容積率過(guò)高，相鄰建筑互相遮擋、不通透等問(wèn)題，直接導(dǎo)致了城市人居環(huán)境質(zhì)量下降。這與近年來(lái)一些城市建高層建筑設(shè)計(jì)者貪大求高，只重視立面形式和空間使用功能，而忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，有著直接的關(guān)系。對(duì)建筑設(shè)計(jì)節(jié)能認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有在設(shè)計(jì)中采用節(jié)能措施，往往會(huì)造成高能耗。所說(shuō)的建筑節(jié)能，其中包括建筑本身的節(jié)能，還有建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，隔熱的性能，門(mén)窗質(zhì)量。同時(shí)也包括城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局等因素，合理有效的利用可持續(xù)能源。

3.對(duì)高層建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

3.2.1 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)包括以下幾點(diǎn)：

（1）屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)屋頂使用高效保溫材料、架空型保溫、倒置保溫等進(jìn)行合理的保溫和隔熱設(shè)計(jì)，這樣可以很好地保證在冬季低溫地區(qū)、夏季高溫地區(qū)給室內(nèi)提供適宜的生活溫度，同時(shí)為冬季的暖氣用能、夏季的空調(diào)降溫用能節(jié)省出大量能源。我國(guó)冬季的采暖大多數(shù)地區(qū)還在用煤，夏季的降溫一般都是用電。合理的屋頂保溫和隔熱設(shè)計(jì)可省出大量的能耗?？梢杂梦蓓斁G化設(shè)計(jì)，為節(jié)約能源和調(diào)節(jié)氣候作出很大貢獻(xiàn)，在增加綠化率和建筑節(jié)能上起到了很大作用。

（2）建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)

在所有的建筑設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行必要的保溫和隔熱設(shè)計(jì)，特別是要求在農(nóng)村地區(qū)做節(jié)能設(shè)計(jì)的宣傳。

（3）門(mén)、窗節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑的門(mén)、窗是用來(lái)通行、通風(fēng)和采光之用，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中也是重點(diǎn)處理的位置。因?yàn)榻ㄖ耐L(fēng)、采光好了可能其面積就要相應(yīng)的增大，這樣與外界的交換就會(huì)變多，特別是最近幾年在居住建筑中比較流行的大落地窗和外飄窗，這些對(duì)室內(nèi)的保溫和隔熱都帶來(lái)很大困難。因此我國(guó)相繼出現(xiàn)了一些地方性強(qiáng)制規(guī)范。天津住宅節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定：新建住宅南向玻璃與墻面的比例絕對(duì)不能大于50%，而北向則不能高于30%。所以建筑門(mén)、窗中特別是戶(hù)門(mén)、陽(yáng)臺(tái)門(mén)及外窗必須進(jìn)行合理的節(jié)能設(shè)計(jì)，要在設(shè)計(jì)中提高門(mén)、窗的保溫和隔熱能力，增加門(mén)、窗的密封性，減少通風(fēng)次數(shù)，同時(shí)要減少門(mén)、窗的面積及透明程度，以保證建筑能耗的降低。

3.2.2住區(qū)和外部環(huán)境規(guī)劃

從整體上看，高層住宅生態(tài)設(shè)計(jì)，也城市整體環(huán)境的重要組成部分。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該要從城市環(huán)境景觀效果的角度出發(fā)，盡量與周邊環(huán)境形成良好的關(guān)系：

（1）構(gòu)成良好的整體風(fēng)環(huán)境。在高層住宅的生態(tài)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該要注意結(jié)合當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向等氣象資料，不僅要在相對(duì)位置上，克服冬季“惡性風(fēng)流”的滋生，還要為創(chuàng)造夏季良好的室外自然通風(fēng)條件而努力。

（2）構(gòu)成開(kāi)敞的生態(tài)自然環(huán)境。為了了構(gòu)造更多的綠色生態(tài)環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量減少硬地，更多的利用水濱、綠地，通過(guò)綠色和流水作為小氣候的降溫介質(zhì)，這樣可以有效的應(yīng)對(duì)夏季炎熱狀況，同時(shí)也可以擴(kuò)大住宅樓的視野。

（3）構(gòu)成“可調(diào)節(jié)”的植被體系。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)不能把植草理解為“綠化”。應(yīng)該注意盡可能的在住區(qū)內(nèi)部生態(tài)住宅的南側(cè)廣植落葉喬木。這樣可以在夏季通過(guò)茂盛的樹(shù)葉起遮蔭作用，在冬季又能夠因?yàn)槁淙~枝疏，將陽(yáng)光引入室內(nèi)，以適應(yīng)冬寒夏熱的氣候條件。而為了在冬季擋風(fēng)或引導(dǎo)風(fēng)流應(yīng)該在住宅北側(cè)，植常青樹(shù)。

3.2.3 內(nèi)部空間

住宅內(nèi)部空間的組成和布局是生態(tài)住宅設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的問(wèn)題。從生態(tài)優(yōu)化的角度上看，為了減少能量消耗和室內(nèi)的不舒適性，住宅內(nèi)部空間應(yīng)具備適應(yīng)冬寒夏熱的能力，生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）建立一個(gè)通暢、直接的自然通風(fēng)體系：在住宅內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)上，應(yīng)該堅(jiān)持連續(xù)、順暢的原則，空間的高度和洞口位置，必須要注意考慮自然通風(fēng)的效果。通過(guò)有效的空間設(shè)計(jì)，可以有效的提高自然通風(fēng)的風(fēng)力壓和溫度壓的能力，保證每個(gè)居室都能有良好的通風(fēng)效果。（2）建立生態(tài)住宅的溫度分區(qū)規(guī)則：所謂的溫度分區(qū)，就是在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同居室的不同溫度要求，進(jìn)行合理的、有效的組合。例如，要把溫度要求高的主要空間，如臥室、客廳等，設(shè)計(jì)在如住宅平面的東南角或南側(cè)中部等受外界影響較小的位置；溫度要求低的空間，則可以放在北側(cè)或西北部，這樣才能夠形成抵御冬季寒風(fēng)的“雙層體系”，同時(shí)也可以改善室內(nèi)空間的舒適效果。

3.2.4 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中利用可持續(xù)能源

（1）太陽(yáng)能的利用

在太陽(yáng)能比較豐富的地區(qū)，所有的建筑都應(yīng)該用太陽(yáng)能，如果此建筑用熱水的量比較大，就在其屋頂建筑足夠其使用的太陽(yáng)能熱水器，也在相鄰用熱水量不大的建筑屋頂建太陽(yáng)能熱水器，以補(bǔ)充用量大的建筑。在這些地區(qū)的農(nóng)村也應(yīng)該全部用上太陽(yáng)能電池，以供照明用電，并將此太陽(yáng)能電池連入國(guó)家電網(wǎng)，剩余部分可以賣(mài)給國(guó)家，不足部分從國(guó)家來(lái)購(gòu)買(mǎi)，這樣也可以增加大眾的節(jié)能意識(shí)。同時(shí)加快技術(shù)開(kāi)發(fā)建太陽(yáng)能建筑，在實(shí)踐較成功的情況下，進(jìn)一步在全國(guó)可用的地區(qū)進(jìn)行推廣。

（2）風(fēng)能的利用

我國(guó)風(fēng)力資源十分豐富，據(jù)國(guó)家氣象局提供的資料顯示：中國(guó)陸上50m 高度可利用的風(fēng)力資源為5 億多kW，海上風(fēng)力資源也超過(guò)5 億kW，儲(chǔ)量居世界首位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)可利用的水能資源的3.78 億kW，與儲(chǔ)量相比，我國(guó)風(fēng)能資源利用在龐大的能源消費(fèi)中不值一提。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2004 年末，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量為76 萬(wàn)kW，僅占全國(guó)電力裝機(jī)總量的不足千分之二。在亞洲，印度以300 萬(wàn)千kW居首位，我國(guó)僅為印度的不到四分之一。所以我國(guó)應(yīng)該盡最大可能的開(kāi)發(fā)我國(guó)的風(fēng)能資源，可以進(jìn)行豐富與貧乏地區(qū)平衡，也可以將地方性風(fēng)能發(fā)電設(shè)施與國(guó)家電網(wǎng)相結(jié)合，采用多余的電能賣(mài)給國(guó)家、缺少的電能從國(guó)家電網(wǎng)中買(mǎi)入的方法，盡可能實(shí)現(xiàn)風(fēng)能豐富地區(qū)的建筑所需電能自給。

（3）水能的利用、節(jié)約淡水資源及雨水回收利用

我國(guó)淡水資源不算太少，居世界第六位。而人均水量?jī)H及世界人均水平的1/4 強(qiáng)，屬于貧水國(guó)家之列。因此我國(guó)在建筑設(shè)計(jì)中必須考慮如何利用中水，這樣可以節(jié)約大量的淡水資源。同時(shí)在建筑設(shè)計(jì)中也應(yīng)該作雨水回收及處理設(shè)計(jì)，可以用雨水沖廁所、清洗，對(duì)于特別缺水的地區(qū)進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)爭(zhēng)取將雨水處理到可飲用。這些可以減緩我國(guó)淡水資源極其缺乏的到來(lái)的時(shí)間。

4.結(jié)語(yǔ)：

由此可見(jiàn)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的消耗和需求日益增加，在高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該以建筑設(shè)計(jì)的實(shí)用性和環(huán)保性出發(fā)，利用可持續(xù)能源，積極開(kāi)展和推進(jìn)建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)方案。

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