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来源：职称驿站所属分类：环境科学论文 发布时间：2012-07-30浏览：49次
摘要：随着城市建设的迅速发展，建筑行业也得到了突飞猛进的发展，随之带来的建筑能耗逐年大幅度上升，庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。作为整个工程的主导环节，建筑节能设计已迫在眉睫。本文分别从规划设计层面、建筑单体设计层面以及新能源利用等方面阐述了节能设计对高层建筑设计的影响，并探讨了节能条件下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；节能设计；太阳辐射；围护结构
高层建筑的能耗有可能高达普通建筑的6～8倍。现代化的设计一般采用玻璃幕墙和中央空调设备，这就使高层建筑的能源开支更加昂贵。我国高层建筑有长达70年的历史，她是城市设计、规划的重要组成部分，而高层建筑节能设计更是一项十分复杂的工作，建筑节能不仅是建筑本身的节能，而是由城市的综合环境气候条件，总体布局，建筑物的体型变化、朝向、外围护结构的保温隔热的性能、门窗玻璃的选择等许多综合性因素组成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者所重视。
一、建筑设计中节能的必要性
建筑节能是全球性能源危机下经济发展的必然需要。能源是人类生存与发展的必不可少的物质基础，它的重要性是不言而喻的，能源的发展更是经济发展的重要支柱。当今世界，能源短缺问题无疑已经成为共同关注的热门问题，能源短缺越来越明显的制约着经济发展。建筑行业对能源的消耗一直从建筑材料的生产、建筑物的施工持续到建筑物的使用，数据显示，建筑能耗在欧美等发达国家大约占全国总能耗的1/3，而在我国建筑能耗在全国总能耗中所占的比例也不低于25%。综上所述建筑设计中进行建筑节能节能设计势在必行。建筑节能同样也是环保的需要的产物。目前，煤炭、石油、天然气等是人们应用的主要能源。这些不可再生能源在燃烧过程中不但会产生温室气体，还会排放大量的有害物质，如SO2等，是造成大气污染和生态环境破坏的重要原因。因此在建筑设计中提倡节能设计对于污染物的减排、生存环境的改善、生活质量的提高是一种行之有效的方法。
二、从规划层面看高层建筑位置、朝向与环境的节能设计。
在规划设计阶段高层建筑设计就要引起重视，充分考虑建筑朝向，日照间距，空间形态，以及建筑与周边环境的关系。高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响，容积率过高很难满足日照的要求，阳光有着巨大的辐射能量。据有关治疗分析，地球每年接受的能量有60亿亿千瓦，阳光不仅对人的身体健康有着很大的影响，对建筑的节能也有着十分重要的意义。
首先建筑的朝向应迎合当地夏季的主导风向，有利于自然通风。在夏季，南北朝向的建筑受到太阳的辐射比东西向的少很多，可节省空调能量的消耗；在冬季时，情况与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗，如在北纬40度～50度地区，冬天建筑的朝向所得到能量几乎比夏季多两倍。而在夏天，东西向所得到的能量比南向的多2.5倍。
第二，高层建筑节能设计在节约土地与合理建筑间距之中寻找最佳平衡点，优化节能设计，适当加大建筑的间距有利于空气流动，增大风量，提高风速，从而增加建筑物与空气的热交换，有效的降低建筑物的温度和能耗。
第三，高层建筑及其组合群体应结合周边环境，将现有建筑和拟建建筑作为一个整体考虑，实现群体内自然通风，优化节能设计。高层建筑群的入风口和出风口应结合主导风向合理设置，使空气流通；把夏季的主导风向作为建筑的主要朝向，按照南小北大的原则排列建筑，使其在夏季能迎合南风，引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北
风侵袭，适应气候的变化，从而减少了建筑的能源消耗。
二、高层建筑节能设计中应注意的问题
1、从建筑单体看高层建筑形体及围护结构节能的设计。
建筑围护结构组成部分如屋顶、外墙、门和窗、遮阳等设计对建筑能耗与用户所处热舒适环境有根本的影响。一般增大围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达20%～40%。通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。
（1）屋顶节能设计。屋顶作为建筑围护结构节能重点之一，结合实践，笔者建议对于屋面节能设计措施可采取如下：屋面保温层适宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；屋面保温层适宜选取吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。另外为了有效地保证屋面隔热降温，可设计架空通风、屋顶蓄水或定时喷水、屋顶绿化等。如针对南方地区夏季太阳辐射强度大，为了有效地确保大量辐射热侵入室内，在屋顶设高效隔热层，可有效减少空调耗能。
（2）墙体节能设计。墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。如果只设计单一墙体材料则难以满足保温、隔热要求，而针对目前复合墙体在建筑节能中的应用，因而要达到墙体节能效果，则可采取空心砖墙及其复合墙体技术。
（3）窗户节能设计。窗户作为薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。工程实践表明，普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50%以上，显然改善窗户绝热性能是建筑节能设计重点工作之一。在建筑节能设计上，窗户节能设计可通过针对不同朝向而控制窗墙比，对于东西向应尽量避免开大窗，提高窗户的遮阳性能。
2、影响高层建筑节能设计的其他方面
对于建筑节能设计来说，除了采取以上上述建筑节能设计外，还可通过采取自然能源来实现建筑节能。
1）太阳能的利用：在太阳能比较丰富的地区，所有的建筑都应该用太阳能，如果此建筑用热水的量比较大，就在其屋顶设置足够其使用的太阳能热水器，也在相邻用热水量不大的建筑屋顶设置太阳能热水器，以补充用量大的建筑。对于高层建筑，立面通常面积要比屋顶面积大许多，在这种情况下我们应该从设计之初就把向阳立面的设计融入节能的理念，做出有特色的节能墙体。
2）水能的利用：我国淡水资源不算太少，居世界第六位。而人均水量仅及世界人均水平的1/4强，属于贫水国家之列。因此我国在高层建筑设计中必须考虑如何充分利用好水，这样可以节约大量的淡水资源。比如对雨水的利用。在建筑设计中我们还要考虑中水系统，可以用中水冲厕所、清洗。这样可以减缓我国淡水资源极其缺乏的到来的时间。
（3）风能在建筑节能中使用。通过利用风能可以发电，同时实现被动式降温。建筑上一般采用小型或微型风力发电机，实践表明通过采用树叶摇动的微风就可使发电机工作，其非常适合夜间建筑亮化照明等用途；同时建筑的自然通风可有效改善室内热舒适和空气质量，减小空调能耗，而冬天则可以驱除室内多余潮气和污染物，以减少采暖能耗。
3、节能设计中采用的几种措施
1．控制建筑物体型系数。
体型系数是影响建筑节能的关键技术参数，民用建筑节能设计标准要求节能建筑体型系数（S）宜控制在0.3或0.3以下，体型系数过大对建筑节能不利。一般情况下，高层建筑的体型系数不易超过0.3；但多层、特别是低层建筑若外型复杂，体型系数易超过0.3，对建筑节能不利。根据规划部门及建设（开发）方对建筑外观的要求，不少多层建筑外型较为复杂，加上现行提倡坡屋顶等因素，使建筑体型系数较难控制在0.3以下，而别墅类建筑的体型系数基本上都超过0.3。
2．控制窗墙面积比。
民用建筑节能设计标准要求窗户面积不宜过大，北朝向的窗墙面积比不应超过0.25，东、西朝向的窗墙面积比不应超过0.30，南朝向的窗墙面积比不应超过0.35。而现在由于许多建设开发单位认为落地窗有建筑外观较好、利于室内采光，且房子更易于销售等优点，致使已建成及在建的相当面积的住宅采用落地窗，窗墙面积比大大超过标准要求，有的窗墙面积比甚至接近0.50，而且这种情况已形成一种趋势。
三、结语
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。节能设计是建筑业可持续发展的关键所在，如何使建筑得到最佳的节能效果是设计者们值得深思的问题。应从不同角度去考虑，如建筑规划、围护结构等方面来改善建筑节能。
《节能设计对高层建筑设计的影响》
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文章名称： 节能设计对高层建筑设计的影响
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