對(duì)低能耗的高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討

黃安柳

廣東省建筑設(shè)計(jì)有限公司東莞分公司 廣東 東莞 523000

【摘 要】在土地日益稀少的今天，發(fā)展高層建筑是勢(shì)在必行的。如何把高層建筑建設(shè)的更加節(jié)能環(huán)保是現(xiàn)今建筑行業(yè)必須考慮的一個(gè)問題。建筑節(jié)能是國(guó)家發(fā)展的基本國(guó)策之一，高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)能夠帶動(dòng)社會(huì)中其他建筑的節(jié)能事業(yè)，能更好的促進(jìn)整個(gè)社會(huì)向環(huán)保節(jié)能方面發(fā)展。也為全社會(huì)的建筑節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步提供了方向。

【關(guān)鍵詞】低能耗；高層建筑；節(jié)能；設(shè)計(jì)

1.高層建筑能耗特點(diǎn)分析

1.1能耗組成及特點(diǎn)分析

高層建筑容納人數(shù)眾多，信息處理量大。為保持正常的運(yùn)作，高層建筑在電梯、空調(diào)、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電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等。其中供暖空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和辦公設(shè)備系統(tǒng)是建筑能耗的4個(gè)主要系統(tǒng)。供暖空調(diào)系統(tǒng)耗電量占到整個(gè)建筑能耗的50%以上；照明系統(tǒng)次之，大約為20%；動(dòng)力系統(tǒng)約為10% ；辦公設(shè)備系統(tǒng)約為10%。

1.2采光和通風(fēng)的要求

高層建筑基本空間由主要使用房間、交通聯(lián)系空間（水平交通和垂直交通）、輔助使用房間（餐飲和衛(wèi)生間）以及設(shè)備系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成，平面布局與空間組織相對(duì)固定，各部分功能空間對(duì)自然采光與通風(fēng)的需求都不容忽視。因此，高層建筑能耗對(duì)氣候的依賴性較弱，若通過調(diào)節(jié)建筑與環(huán)境的關(guān)系來達(dá)到節(jié)約能耗的目的，效果甚微。高層建筑的節(jié)能問題應(yīng)從建筑自身出發(fā)（如平面形式、進(jìn)深大小、圍護(hù)構(gòu)件、設(shè)備系統(tǒng)等），進(jìn)行節(jié)能措施的探討。

2.目前高層建筑設(shè)計(jì)中的弊病

隨著建筑層數(shù)的不斷增加，高層建筑因?yàn)槠淙莘e率過高，不通透，等一系列問題是非常值得重視的。在高層建筑建設(shè)技術(shù)發(fā)展過程中，只重視空間的使用，居住的面積，而忽略了生態(tài)環(huán)境的體驗(yàn)，導(dǎo)致了一系列問題。為了很好的與現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展相契合，引入建筑節(jié)能的概念，在建筑設(shè)計(jì)中要充分考慮建筑的形狀變化，建筑的朝向，建筑外圍墻體的保溫功能，建筑所在位置的氣流朝向，等環(huán)境因素，同時(shí)也應(yīng)該注意與城市周圍環(huán)境的融合，對(duì)于建筑而言，采用節(jié)能的設(shè)計(jì)理念是必須的。

3.低能耗高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)措施

3.1高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)節(jié)能的影響

高層建筑的整體規(guī)劃對(duì)建筑與建筑物周圍環(huán)境的影響很大，如何根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，有效利用自然資源來進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，直接決定了該高層建筑的節(jié)能效果。如何將高層建筑的整體規(guī)劃與節(jié)能減排聯(lián)系在一起，主要從以下三個(gè)方面入手：

（1）優(yōu)化建筑位置。高層建筑在選擇建設(shè)位置時(shí)進(jìn)行綜合考慮，將自然環(huán)境因素考慮進(jìn)去，比如場(chǎng)地的方位、風(fēng)向風(fēng)速以及水土植被等。雖說現(xiàn)在很多的高層建筑都在城市規(guī)劃的調(diào)控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規(guī)劃設(shè)計(jì)來提高節(jié)能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設(shè)施布置在公共走廊中；選址時(shí)盡量利用現(xiàn)有的公共設(shè)施管網(wǎng)，這種合并能降低場(chǎng)地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場(chǎng)地市政設(shè)施走廊應(yīng)該沿著曾經(jīng)受到干擾的地區(qū)或新修的道路或人行構(gòu)筑物集中的地方，減少不必要的場(chǎng)地清理和挖溝，維修起來也比較方便。

（2）利用外界氣流來組織自然通風(fēng)。為了減少空調(diào)制冷的帶來的能源消耗，改善室內(nèi)空氣環(huán)境，設(shè)計(jì)時(shí)才充分利用外界的氣流來設(shè)計(jì)自然通風(fēng)。自然通風(fēng)要通過建筑外面的風(fēng)壓來實(shí)現(xiàn)，因此需要一個(gè)比較理想的外部，根據(jù)各城市不同的風(fēng)向來進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如，建筑的小立面應(yīng)該面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向，而大立面則應(yīng)該面向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，這樣的朝向設(shè)計(jì)能夠是建筑表面有足夠的風(fēng)壓，通過建筑的窗口形成對(duì)流。另外，還應(yīng)該注意建筑的道路、景觀或其他附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來引導(dǎo)風(fēng)向。

（3）利用植被進(jìn)行氣候調(diào)節(jié)。目前很多高層建筑都在建筑的樓頂設(shè)計(jì)花園或水池，一方面是為了美化建筑環(huán)境，另一方面也實(shí)現(xiàn)了利用植被調(diào)節(jié)微氣候的目標(biāo)。當(dāng)夏季太陽(yáng)比較強(qiáng)烈的時(shí)候，綠色植物可以有效減低它們所遮擋墻體的溫度，立面綠化也使得建筑外表的溫度比街道要低，而當(dāng)冬天的時(shí)候，又可以有效減少熱量的流失。綠色植物可以減少地面的熱反射，給人帶來舒適感，同時(shí)能夠有助于改善建筑周圍的微氣候。

3.2高層建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)分析

1）建筑體形設(shè)計(jì)

建筑的體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。建筑物的體形系數(shù)是指外表面積與外表面積所容納的體積之比，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對(duì)應(yīng)的外表面積越小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱損失就越小。體形系數(shù)還與建筑的造型、布局、采光、通風(fēng)等緊密相關(guān)。建筑物的朝向合理能使建筑在被動(dòng)式和主動(dòng)式太陽(yáng)能系統(tǒng)中充分利用太陽(yáng)能，對(duì)于建筑節(jié)能有著很大的影響。對(duì)于高層建筑來說，設(shè)計(jì)合理的平面進(jìn)深也是一種有效的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)方法。

2）優(yōu)化外圍結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)

因?yàn)楦邔咏ㄖ挠饷娣e很大，所以建筑外墻的保溫隔熱性能很大程度上是由外墻決定的，高層建筑的外圍墻體設(shè)計(jì)決定了建筑的保溫隔熱性能。在高層建筑的外圍墻體設(shè)計(jì)中，應(yīng)有保溫層的設(shè)置，通過保溫層的有效設(shè)計(jì)，就可以有效的減少室內(nèi)空調(diào)的使用，從而大大降低電能的消耗。因?yàn)橥鈬貙拥慕Y(jié)構(gòu)不是承重結(jié)構(gòu)，所以其材料應(yīng)該選用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔砌塊或加氣混凝土砌塊等，對(duì)于北方地區(qū)，門窗要采用雙層玻璃，此外對(duì)太陽(yáng)西曬的問題上，也應(yīng)該引起設(shè)計(jì)人員的重視。

3）內(nèi)部空間設(shè)計(jì)

建筑功能設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇開敞式空間，它強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的充分滲透融合，擴(kuò)大視野，通風(fēng)效果好，能提供更多的室內(nèi)外景觀。并且采用這種空間設(shè)計(jì)方式，具有靈活性，可以根據(jù)需要調(diào)整室內(nèi)的布置。但是這種空間設(shè)計(jì)方式需要根據(jù)建筑的實(shí)際空間情況來設(shè)計(jì)，也可設(shè)計(jì)成熱緩沖邊庭、中庭及室內(nèi)花園等，有效改善室內(nèi)的氣候。

最后就是高層建筑的屋面保溫材料的注意點(diǎn)。在對(duì)高層建筑的屋面保溫材料選擇時(shí)應(yīng)該遵循為了不讓高層建筑的屋面重量以及屋面的厚度過大的原則，所以屋面的材料在同等情況下應(yīng)該選用密度以及導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料。而這對(duì)高層建筑的節(jié)能也是具有重大影響的。

3.3可再生能源的利用

在高層節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，要盡量利用可再生能源，其中最容易最直接的就是對(duì)太陽(yáng)能的利用，一般太陽(yáng)能的利用分為太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，和太陽(yáng)能熱水技術(shù)。隨著太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在未來太陽(yáng)能電池板的價(jià)格勢(shì)必會(huì)越來低，在高層建筑的外墻，屋頂，都可以安裝太陽(yáng)能光伏電池板，在產(chǎn)生了大量電能的同時(shí)，還具有遮陽(yáng)，反射熱能，穩(wěn)定室內(nèi)氣溫的優(yōu)點(diǎn)。在高層的設(shè)計(jì)中，有條件的話也可以建設(shè)地源熱泵，大大減少空調(diào)的使用，建立冷卻塔廢熱利用系統(tǒng)，熱泵作為一種新型節(jié)能技術(shù)，也應(yīng)該在辦公建筑中考慮采用，新技術(shù)帶來新的活力，在未來的高層建筑的設(shè)計(jì)中，肯定會(huì)有更加成熟的技術(shù)，更加先進(jìn)的理念，深刻改變，和促進(jìn)著人們生活的改變。

4.結(jié)語

近幾年，高層建筑的建設(shè)不斷增多，與之相應(yīng)的，建筑的能源消耗也以幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。因此，應(yīng)該明確高層建筑低能耗的設(shè)計(jì)總路線，要以立足本土的建筑節(jié)能觀為指導(dǎo)，理論聯(lián)系實(shí)際，以消費(fèi)者的角度出發(fā)，以創(chuàng)造舒適健康的建筑環(huán)境為原則，以節(jié)約高層建筑的能源消耗，特別是減少空調(diào)能耗為工作重點(diǎn)，以被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)為主要手段，通過降低高層建筑的固有能耗、提高能源的利用效率、大量利用可再生的自然資源等途徑，采用適宜于特定地區(qū)、特定條件的方法和技術(shù)，選用性能良好的建筑材料，以實(shí)現(xiàn)用最小的能源消耗來取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)國(guó)家大力提倡的可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)。

建筑節(jié)能對(duì)國(guó)家來說是緩解能源緊缺的大事，是一項(xiàng)系統(tǒng)的龐大工程，涉及范圍比較廣泛，我們只有齊心協(xié)力，系統(tǒng)全面的看待問題、解決問題，合理設(shè)計(jì)低能耗戰(zhàn)略目標(biāo)，才能讓節(jié)能建筑這項(xiàng)利國(guó)利民的事業(yè)真正造福子孫后代。

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