浅析高层建筑节能设计的应用

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高层建筑在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳、外围护布局保温隔热才能差、可再生能源的利用率不高等常见的问题。本文针对以上问题，通过对高层建筑举行能耗研究，提出了自然通风、围护布局、可再生能源等在节能设计中综合运用的提升措施，以期对高层建筑生态化进展供给有益的借鉴。

高层建筑节能应用研究

一、高层建筑能耗特点分析

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、自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%。

2、采光和通风的要求

高层建筑根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）、辅佐使用房间（餐饮和卫生间）以及设备系统等几片面构成，平面布局与空间组织相对固定，各片面功能空间对自然采光与通风的需求都不容忽略。因此，高层建筑能耗对气候的凭借性较弱，若通过调理建筑与环境的关系来达成俭约能耗的目的，效果甚微。高层建筑的节能问题应从建筑自身启程（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等），举行节能措施的探讨。

二、高层建筑设计常见问题

高层建筑设计中常展现围护布局保温隔热才能差的问题，建筑的外围护布局包括屋面、外墙、外窗以及地面等部位。对于高层建筑而言，由于其竖向外观面积远大于横向屋面面积，因此，建筑屋顶、建筑外墙及建筑外窗的保温隔热才能成为了衡量其围护布局保温隔热才能的抉择性因素。影响建筑外墙节能的主要因素是墙体材料，以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面，东、西外墙遮阳，墙体构造形式等。

在研究中察觉，高层建筑外墙应设置保温层，采用双层玻璃。由于西安高新区清扬国际大厦，外墙采用加气混凝土砌块，未设置保温层，使得该办公建筑供暖空调能耗占总能耗的比例高达60.27%。另外，当建筑外墙采用玻璃幕墙合作外挂铝塑板的构造做法时，虽然设置了聚苯板外保温但其供暖空调能耗普遍较高，如旺座现代城B座和D座，供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上，分析可知，供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗，能耗高达56.8%～60.27%。

三、设计对策

1、通风设计

关于自然通风的引入，一方面可以对建筑的空间形式举行组织，尽可能形成穿堂风，这一点在条形高层建筑中对比轻易实现。对于点式高层，应尽可能组织两垂直墙面窗户之间的通风。自然通风的组织需要更大的窗墙面积比并形成风的通路。另外，还可以结合双层玻璃来实现降温。在国外，建筑利用通风已经成为了一种趋势，好多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系，例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式。

2、外围护布局设计

（1）外围护布局材料。针对目前高层建筑外围护布局材料以实体围护布局和通明围护布局为主的现状，且基于高层建筑外围护布局并非承重布局，材料选取较为生动的特点，对于实体围护布局，应尽量选用导热系数小的多孔/空心砌块或加气混凝土砌块等，合作外墙外保温柔合理的窗墙面积比，操纵由外围护布局保温隔热带来的能耗损失。对于处于寒冷地区与夏热冬冷地区交界的城市，应尽量裁减玻璃幕墙的使用。

（2）墙体外饰面。建筑外墙饰面是围护布局抗拒外界气候影响的第一道防线，其材料的热工性能将直接影响围护布局的热工性能。建筑墙体外饰面对建筑节能设计的影响主要通过围护布局外外观对太阳辐射热的吸收系数表现出来：一是在房间制冷状态下，对房间能耗的影响；二是对墙体传热系数的直接影响；三是房间在自然通风状态下对墙体内外观最高温度的影响。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑外墙采用“浅色外饰面（太阳辐射吸收系数<0.6）”节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”，当外墙的传热系数由于其构成而不能达成《建筑节能设计标准》要求时，采用“浅色外饰面”的节能措施那么可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可得志“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或片面采用浅色外饰面鲜明是有利的。

（3）墙体外遮阳。除外围护布局材料的选择外，还可增加建筑遮阳，以裁减供暖空调能耗。建筑遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳等方式，可结合立面设计意图举行设计，尤其应留神西向遮阳对俭约建筑能耗的作用。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑的“东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳（透射比<0.5）”的节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”，节能设计中应考虑“东、西外墙遮阳”，在夏天东、西晒分外严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计阅历。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。

3、可再生能源的利用

在系统的能源使用方面，应尽量开发可再生能源的利用，如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等，来裁减对煤和自然气等不成再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的凭借。例如，使用分体空调的建筑建议增设地源热泵，这样可大大降低空调系统能耗；使用螺杆式水冷机组的建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也理应在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。[论文网]

四、结论及建议

在信息化、智能化高速进展的时代，高层建筑因俭约城市用地、信息处理量大、容纳人数众多而应运而生，但能源消耗巨大。在可持续进展理念大力推行的今天，高层建筑生态化进展的重点是节能问题，可在设计阶段留神组织利于自然采光的平面形式，亦可采取节能灯具俭约电能；通过变更空间形式、建筑角度等组织自然通风或变更围护布局构造等蓄存冷量；提高外围护布局保温隔热才能以裁减供暖空调能耗；利用太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等可再生能源供应设备系统等。以上提升措施，如：组织自然通风、改善围护布局、可再生能源利用等应在节能设计中综合运用，以有利于高层建筑生态化进展。

[1]余泳泽：我国节能减排潜力、治理效率与实施路径研究[J].中国工业经济，2022（5）.

[2]布朗GZ著，常志刚、