城市高層建筑節能設計分析

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摘要：我國的高層建筑越來越多，這些高樓也成為城市標志性的建設。除了安全問題外，高層建筑的節能設計也引起了關注，建筑節能不僅僅是建筑本身的節能，也與建筑城市的整體環境、氣候以及城市的整體布局息息相關，建筑物本身也因為材料、朝向、外圍結構等綜合性因素節能情況有所不同。文章對高層建筑節能設計中存在的問題進行探討，并提出相應建議。

關鍵詞：高層建筑；節能設計；存在問題

1高層建筑的組群修正系數

建筑能耗的指標是指在進行建筑設計時就需要確定一個值，然后通過一些影響能耗的因素來建立修正的系數，從而對不同情況進行修正，讓指標更為接近實際情況。組群修正一般是討論高層建筑的總平面布置時與鄰近建筑之間、與道路間、建筑的立面體的造型設計而帶來的風壓增加或者熱反射干擾等問題，一般是以下幾個方面。1.1高層建筑相鄰的陽光陰影保護因素。陰影保護系數是相鄰的高層建筑對所遮擋的建筑帶來熱穩定作用的修正系數，正如同傳統的熱帶建筑，在住宅規劃中減少了建筑之間的間距，增加住宅內的陰影讓溫度變涼的目的。倘若高層建筑空調設備在滿足了原本規劃中要求的13M間距及綠化景觀的要求，在夏季時還需要爭取改善陰影保護的因素，避免不必要的陽光直射情況，造成空間負荷加大。1.2高層建筑群體中風洞效應。高層建筑除了考慮安全問題外，也需要關注風流給高層建筑的窗口、樓閣口造成的風雨滲透過強的復雜問題。高層建筑組群倘若未做好設計便會造成“惡性風流”，會在地面角落位置形成強烈的大風，或者因為風流在建筑物背風面的位置形成風流激烈的效果，在高樓與高樓之間的空間里形成氣流的“通風口”，而高樓則成為避風的“屏障效應”。這種情況都會造成能源消耗。1.3高樓因為幕墻或玻璃面造成陽光“反射干擾”。在高層建筑中，北方立面因為陽光照射少，所以穩定性比較好，但是因為高層建筑間距都較近，其他建筑的玻璃幕墻因為反射陽光而造成了北方立面的房間常年被光線照照射，其中的紅外輻射導致在夏天同樣需要加強制冷，這也是造成能耗的原因。

2優化建筑位置朝向設計及體形設計的節能

2.1建筑的設計。各個城市高層建筑數量在不斷增加，在建筑建設的同時也不斷地凸顯出一些問題，例如體形過于龐大、容積率過高、相鄰的建筑緊密互相遮擋、樓層不通透等，都導致了居民的居住環境整體質量不斷下降?，F在許多高層建筑的設計者過于追求樓層高樓盤大，只重視立面的形式以及空間的使用功能，卻忽略了保護生態環境，也有一些設計師本身對于建設設計節能的認識不夠，在設計中沒有采取節能的措施，就會導致高能耗。一般說到建筑節能，就是指建筑形體、朝向、外圍結構等的保溫效果、隔熱性能、門窗質量等各方面都從節約能源的角度考慮，在建筑的時候要考慮建筑的本身來進行節能的設計。2.2建筑的位置及朝向。陽光不僅有益于人類身體健康，對于建筑的節能方面有著非常重要的意義，特別是寒冷地區，人們更需要應用到日照來取暖，即使不用太陽能來做發電或其他能量使用，只是簡單地利用陽光的溫暖，所以房屋里能否有陽光直射是很多人考慮的重點。高層建筑因為容積率過高難以滿足日照要求，所以設計師在前期設計時就需要充分考慮日照，這對于寒冷地區的城市規劃是非常重要的，要盡量合理確定好建筑的位置以及朝向，根據太陽的位置做出陽光照射到建筑內的影響圖，在北緯40~50°的地區，冬天朝向所得到的陽光輻射能量是夏天的兩倍，設計師需以此來確定冬季的日照時間，確定建筑的朝向，對于南面的開窗面積盡量開大，而北向、東向窗口要盡可能的小，這樣讓每幢高層建筑都有盡可能多的照射，接收太陽輻射的熱能，讓冬天室內的溫度因為陽光的照射而舒適，節約其他額外的熱量來源。合理的建筑體形可以減少高層建筑物與外界的熱量交換，在不改變其他條件的情況下，體型越大的建筑單位面積散熱量越大，對節能是非常不利的，所以必須正確處理建筑的多樣化形式與節約能源之間的聯系。同樣，高層建筑物外形越簡單，外殼的表面積就會越小，熱交換量也會更少。因此在建筑中選擇最佳的節能體系設計就是要選擇合適、簡單的造型。

3高層建筑外墻圍護結構面注意節能

3.1室內沿外墻周邊地面的保溫設計。圍護結構的主體部分就是外墻，高層建筑的外墻結構是鋼筋混凝土的框架，不同于一般的磚石結構，所以在設計制造時既要減輕荷載，又要達到保溫、隔熱的需求，一般采用輕質高效保溫的材料。當下在較冷的地區常用頁巖陶?；炷量招钠鰤K或者黏土空心磚與空心磚復合墻體，但是節能的效果仍然不夠理想。圍護結構的材料分布的位置有外側及內側，在同一低溫氣候里，材料布置層次不同所取得的保溫效果也會不同，為了防止墻體內產生冷凝水，一般將保溫層設在外側。3.1.1改善墻體材料的保溫隔熱性能。在砌體的材料選擇時，多采用新型的節能磚來增加節能效果，比如加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊等，能夠讓承重與保溫隔熱聚于一體，另外也有浮石、火山渣及其他材料生產的多排孔輕質砌塊，然后使用保溫砂漿砌筑同樣也具有節能的效果。3.1.2對墻體采用的保溫隔熱方法。對墻體采用保溫隔熱就是用外墻做外部及內部雙向保溫技術。目前外墻外部保溫技術的應用比較廣泛，可以解決外墻熱橋的問題，也可以增加室內的使用面積，還能夠方便室內的裝修。3.1.3北方寒冷地區住宅室內沿外墻周邊地面的保溫措施。在沿外墻周邊的地方倘若不采用保溫設計，冬天外墻的內側墻面及墻角就容易出現結露的現象，會使地面的熱傳導損失變大，情況嚴重的話甚至會破壞地坪，影響日常的使用。在實際工程中一般會建議沿外墻周邊的室內墊層設置具有抗壓強度、吸性比較小的保溫性材料，以此來保證室內的穩定性及寒冷地區的采暖能量消耗。3.2窗戶的節能技術。玻璃窗的傳熱量比較大，窗戶能夠引進太陽輻射，又因為冷風滲透有非常大的影響，同時因為熱阻比其他圍護結構要小，冬季窗戶表面溫度低，就會讓窗戶邊的人感覺到冷，影響整體的舒適性。所以在設計窗戶時需要首先注意控制窗墻的面積比，同時注意窗戶朝向的區別性，減少北側窗戶的面積來減少熱量的損失。在門窗的氣密性方面也需要提高，這是減少室外冷熱空氣滲入到室內的一個重要設施，如果是平開門窗及大塊玻璃的窗戶，需要留意要減少窗戶中存在的縫隙，在縫隙中都需要細密地嵌入密封膠條，在門窗框與墻體間如果也有縫隙則需要用保溫砂漿等材料來填充，保證提高氣密性，減少從門窗滲入的熱冷空氣。要想提高窗戶的保溫能力則需要使用中空玻璃，一般是由兩片或者兩片以上平行的玻璃板黏合而成的玻璃組合，通過兩塊玻璃板通過間隔條來隔出空間，然后利用中空玻璃構造出空氣夾層來降低傳熱系數而達到節能的目的，同時也能很好的隔音。

4結語

高層建筑節能設計的進步關系著國家能源戰略和資源節約的重要工作，要不斷地加強節能技術的研發，學習引進更為先進的方法，促使國家高層建筑節能設計的可持續發展。

參考文獻

[1]劉慶陽，張守君，宋時欣.基于建筑節能的高層住宅建筑設計探討[J].居業，2019（3）：62.

作者:張文博