淺談高層建筑設(shè)計的節(jié)能應用

1、淺談高層建筑設(shè)計的節(jié)能應用摘要：在我國，建筑節(jié)能已經(jīng)成為建筑設(shè)計的一個重要的指標要求，特別是在城市化建設(shè)過程中，大量的高層及超高層建筑不斷涌現(xiàn)，做好高層建筑的節(jié)能設(shè)計，不僅能夠極大推動建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范概念的延伸，同時也促進全社會對于建筑節(jié)能的重視，進而給予充分重視，帶動全國低碳環(huán)保建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：高層建筑；節(jié)能；設(shè)計應用隨著城市化發(fā)展進程的進一步提高，高層建筑在提升城市形象.節(jié)約土地資源等方面具有較大優(yōu)勢，而隨著近年來我國房地產(chǎn)的進一步發(fā)展，眾多的高層建筑如雨后春筍般拔地而起。特別是采用鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻設(shè)計的地標性建筑，在城市規(guī)劃建設(shè)中占了較大一部分比重。但是隨之而來也衍生了一系列問

2、題，諸如的光污染.高耗能等等，因此針對高層建筑設(shè)計的節(jié)能應用成為最新的研究課題。 一、高層建筑的節(jié)能規(guī)劃要求 在公共建筑節(jié)能設(shè)計標準中明確表述，公共建筑的總體規(guī)劃應與單體建筑相協(xié)調(diào)，充分考慮各種宏觀因素對單體布局的影響，充分利用所在地區(qū)的天然熱源.風源等來實現(xiàn)每一棟住宅建筑單體夏季都有充足的迎風面，冬季都有充足的日照，以滿足采暖.通風與采光的要求。這一要求作為建筑節(jié)能設(shè)計的基本原則，原則上不允許逾越。但是在我國的城市規(guī)劃中，大部分并沒有留有充足的樓間距，特別是在一些舊房改造項目中，新建高層建筑與原有舊危房間的樓間距及設(shè)計標準遠未能達到節(jié)能要求。而且在諸如地區(qū).朝向.方位.建筑布局.地形地勢等考

3、量上，無法得出一個最優(yōu)化設(shè)計方案。因此只能以減少自然通風為手段進行彌補。 再者，單體之間的組合對氣流的形成具有直接的影響，特別是高層建筑群內(nèi)部易受到回旋渦流的作用，容易出現(xiàn)死角，不利于室內(nèi)的自然通風，從而形成不利的小區(qū)微氣候。因此，為了營造綠色舒適的小區(qū)微環(huán)境，必須調(diào)整好單體之間的組合，使每棟建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區(qū)之外，避免出現(xiàn)滯流區(qū)。但是在小區(qū)的總體設(shè)計中，很難達到同步的設(shè)計總平規(guī)劃，特別是在一些改造型社區(qū)和新建大型住宅小區(qū)，往往由于市政規(guī)劃的變化而導致總體布局的一改再改，無法達到原有節(jié)能規(guī)劃的要求。 另外，綠化和水體可以改善小區(qū)的微氣候。目前一些單體高層建筑設(shè)計在中間加建綠化平臺

4、或通風平臺，并適宜的布置水體及綠化，甚至在屋頂和建筑墻面進行立體綠化設(shè)計，以此進一步改善室內(nèi)外的物理環(huán)境，減少熱島效應，改善局部氣候，保證高層建筑物內(nèi)的空氣溫度.空氣濕度.氣流速度和熱島強度等各項指標符合健康舒適和節(jié)能要求。但是隨之而來的，也有建筑物綠化養(yǎng)護和維護問題，畢竟綠化設(shè)施并不是剛性維護設(shè)施簡單的建筑體，而有自我生長空間和變化因素，隨著時間的推移都需要更換植物和變更立體綠化設(shè)計方案。因此，對于高層建筑而言，最為首要的是加強建筑結(jié)構(gòu)本身的節(jié)能措施，其效果遠比增加不必要的維護措施要好。 二、目前高層建筑節(jié)能設(shè)計存在問題及原因分析 1.高層建筑節(jié)能設(shè)計意識淡薄。 我國的高層建筑設(shè)計目前仍處在

5、一個不太成熟的階段，高層建筑節(jié)能設(shè)計不被重視，導致建筑物設(shè)計貪大求高，容積率過高.綠化率偏低，相鄰的建筑物互相遮擋，無論是采光和通風條件都缺乏互補的規(guī)劃設(shè)計措施。高層建筑設(shè)計都將重點放在追求外立面形式的新穎獨特.使用功能的創(chuàng)新優(yōu)化及安全性能的穩(wěn)定高效上，卻往往忽視了對周圍環(huán)境的保護及建筑耗能的降低，導致大部分高層建筑落成使用之后，需要常年開燈.高耗使用，造成巨大的浪費。而且目前的高層建筑設(shè)計片面追求地標性，缺乏意識上的主導，忽視節(jié)能環(huán)保的傾向。 2.高層建筑的建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)與事實不相適應。 3.建筑節(jié)能設(shè)計標準所能約束的節(jié)能技術(shù)并未細化至高層甚至超高層建筑，缺失評價方法。 4.高層建筑的

6、節(jié)能設(shè)計生搬硬套歐美體系及標準，缺乏地區(qū)適應性。 大量的外國咨詢公司介入國內(nèi)的重大項目的節(jié)能咨詢，但是卻中國建筑節(jié)能標準把握不夠，而且不了解地區(qū)性的氣候資源.技術(shù)能力.經(jīng)濟水平等，屢屢導致圍護結(jié)構(gòu)選型上出現(xiàn)了不切實際的不合國情的錯誤設(shè)計，例如在我國南方地區(qū)高層建筑設(shè)計時片面推介歐.美等高緯度寒冷地區(qū)所流行的雙層通風玻璃幕墻系統(tǒng).外墻外保溫系統(tǒng).智能化內(nèi)遮陽系統(tǒng)等，造成大量建成后的隱患。 三、高層建筑節(jié)能設(shè)計應用措施 1.對建筑位置布置及朝向進行優(yōu)化，不能盲從所謂風水學。 高層建筑的節(jié)能設(shè)計應順從于建筑城市的風玫瑰特性，按其季風氣候及小環(huán)境進行布置設(shè)計，而不應盲目聽從業(yè)主的要求和所謂風水學的迷信

7、。高層建筑的朝向定位應成分考慮日照時間和日照朝向，比如說在北回歸線以北地區(qū)，光照為南射向，這時就應避免過高的容積率毅保障建筑的使用有充足的日照要求。寒冷地區(qū)城市規(guī)劃應注重應用日照原理，合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能。如，在北緯40 度45 度地區(qū)，冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍，而在夏天東.西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季節(jié)，建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同，熱損失也不同，尤其是在冬至前后，由于太陽高度角低，房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環(huán)境情況，按其太陽高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日

8、照時間，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向.東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。 2.外墻結(jié)構(gòu)墻體優(yōu)化設(shè)計，合理采用保溫及隔熱材料。 外墻是圍護結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重，因此，圍護結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫.隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料。目前在北方地區(qū)常用的墻體做法有：頁巖陶?；炷量招钠鰤K；粘土空心磚與實心磚復合墻體；粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更為妥些。而在

9、南方地區(qū)，則應注重隔熱效果，一般而言在進行防滲處理的同步對墻體進行隔熱材料基層處理，完全可以達到隔熱要求。特別是在頂樓和西曬位置，需要在外墻和內(nèi)墻均設(shè)置輕型隔熱層，就能最大限度的降低能耗。 3.采用空心混凝土砌塊進行砌筑，利用空氣最大程度的保障保溫和隔熱效果。 在歐美各國普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫，例如美國研制的TB 型保溫隔熱復合砌塊；波蘭的咬合式保溫砌塊，兩塊組合成320 厚墻體，在空心砌塊內(nèi)填入高效保溫材料，可以有效的降低墻體傳熱系數(shù)。在我國，新型的混凝土空心砌塊的研發(fā).生產(chǎn)和應用也越發(fā)熱門。由于混凝土空心砌塊保溫效果好，又具有一定強度，避免了輕質(zhì)復合材料墻體的一些弊端，已經(jīng)在北京.上海等多地的高層建筑中推廣使用。 4.高層建筑外立面形態(tài)宜簡潔流暢，避免復雜構(gòu)造。 建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多。因此，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過多.復雜。 四、結(jié)束語 高層建筑節(jié)能設(shè)計是作為建筑節(jié)能的重要發(fā)展課題，也是能源可持續(xù)利用的有效辦法。而作為設(shè)計師，應該加強業(yè)務(wù)學習，多從國外同類項目借鑒先進的設(shè)計理念和設(shè)計經(jīng)驗，但是卻不應盲目照