高层建筑节能设计

【摘要】随着社会的发展和人们生活水平的提高,人们对环境保护越来越重视,高层建筑设计正向着节能、环保、可持续的方向发展,本文从几个方面探讨了高层建筑设计的节能措施。

【关键词】高层建筑；节能设计；分析与探讨

1　前言

随着我国建筑行业的飞速发展,我国在建筑设计的各方面也取得了很大的进步,特别是在建筑节能材料方面的选用,也在不断进步。在我国,已经对建筑能源消耗进行了规定,同时也不断在开发高效清洁能源及可循环能源,这都会成为绿色生态建筑发展的重要推动力。走可持续发展是把建筑节能和自然环境平衡发展完美地联系在一起,所以对我国高层建筑节能设计进行深入的研究和探讨是有着非常重要的意义。

2　我国建筑节能设计背景分析和重要性

2.1　有关我国高层建筑节能设计背景分析

我国是一个人口大国,我国人口数量占世界人口的五分之一,但是我国资源比例大约只占世界二十分之一,也就是说我国是一个资源严重短缺的国家。所以,在我国能源问题是一个十分严重的问题,为了降低我国能源的利用和消耗,在有关高层建筑设计方面,我们应该做到资源节能和环境相协调。从最近几年我国在对建筑节能措施方面的法律法规政策的实施来看,我国在有关建筑节能设计方面呈现出了一定的发展优势,从建筑的节能设计到施工完成来看,我们在这方面也取得了一定的成就,但是,也存在着一些问题需要我们继续去研究和探索。针对我国目前的建筑节能设计的情况,我们应该对当前的建筑节能设计深入优化,总结前人的经验和借鉴国外的一些先进设计技术,来对我国建筑进行更加完美的节能设计。

2.2　建筑节能设计重要性

据不完全统计,我国的建筑能耗占到了社会整体能源消耗的30%,再加之每年房屋建筑材料生产能耗约为13%,导致总建筑能耗占到全国能源总消耗量的45%左右,可见我国建筑单位面积耗能是发达国家的两倍到三倍,并且舒适性较差。一方面是因为建筑围护结构的保温、隔热性能差,建筑耗能大；另一方面,是因为我国传统供电、供水和供暖的城市管网设计对建筑用水、用电不能有效控制,能源浪费严重。摆在我们面前的能源问题已经十分严峻,节能降耗已经刻不容缓。针对这一现状,首先必须从建筑节能设计方面着手,先降低建筑能耗,以此来缓解我国建筑能耗过大这一压力,借此促进国家经济持续稳定增长。

我国能源种类齐全,蕴藏量很丰富,但是经过多年的毫无节制的开采,不仅仅造成了大量的资源能源浪费,更破坏了多种现阶段难以综合利用的资源。目前,我国的能源已经出现了各种危机,这不仅严重威胁着我国经济的持续增长,阻碍着我国可持续发展战略的实施,更对居民的生活产生了极其消极的影响。而且,我国的房屋建筑在社会总能耗中占据了很大的比重,实施建筑的节能设计,有着必然客观性,所以我们必须要加强建筑节能设计来缓解能源压力,建设节约型社会。

3　有关我国高层建筑节能设计的问题分析

经过几十年的发展我国在建筑节能设计上虽然有了一定的成果,但是,远远落后于西方发达国家,尤其是在节能技术上的落后和节能材料的单一,更是使得我国的建筑房屋节能设计举步维艰。目前,我国的建筑房屋主要存在着下面几个普遍的问题。

3.1　建筑耗能过大

随着我国城市化脚步的加快,高层建筑的发展也越来越快,在我国,建筑能的消耗占去了我国能源消耗的很大一部分,我国的建筑能消耗大概占去了我国总能源消耗的百分之三十左右,而且这个比例还在增加,特别是高层建筑的能源消耗在建筑能耗中的比例占得相当高,为了使得我国能够更好的发展,我们必须想方设法的来降低能源的消耗。

3.2　高层建筑物之间距离设计不当

随着房地产业的发展,高层建筑层出不穷,其中的问题也日益凸显。主要表现在：在设计时为了尽可能利用空间和无限制地追求外观立面效果,忽视了技能设计。如楼层比较高、建筑体形及外表面积比较大、建筑之间密集、相互遮挡、采光差、不通风等,不仅降低了建筑使用的质量,同时也导致在建设与使用的过程中耗能比较大,没有达到节能的效果。

4　高层建筑的朝向优化设计

没有阳光就没有生命,无论在任何时候和任何场合我们都不能没有阳光,所以,阳光对我们来说是最重要的自然环境因素之一。高层建筑的朝向定位对建筑节能很重要,在满足日照及采光条件下,南向开窗可以大一些,北向、东西向窗应尽可能小些,建筑物从而获得更多的太阳光线,减少热损失以保持室内舒适的温度环境。在早期的建筑设计中,一般都是以卧室作为中心的。因为卧室是最主要居住的地方,因此,卧室的通风采光等条件一定要最佳,通常置于南面,能够接受更多的阳光。但是后来,随着人民生活水平的提高,卧室变为休息的的地方,要讲究私密性,对采光已经没有那么高的要求了。而对于客厅的要求明显增加,它作为人们生活活动的主要场所越来越被重视,因此,现在的房屋设计中,多以客厅为中心,且客厅的采光效果也是最佳的。

5　有关我国高层建筑的节能设计

5.1　墙体节能设计

外墙是建筑立面上能量储存与传递的重要部位，是建筑节能的关键部位。提高建筑围护结构热工性能减少热源的消失。热工性能良好的外墙设计既能降低热损耗，又能减少建筑使用中制冷制热和通风的设备能耗。外墙的节能设计主要对外墙实施有效保温,墙体保温可以分为内保温、外保温以及墙内保温三种形式。

对建筑的围护结构保温常采用轻质高效的玻璃棉、泡沫塑料、岩棉等保温材料,这样不仅能大大增强墙体的热阻,提高墙体的隔热能力,而且使墙体能有效防御室外气温对室内热环境的影响,从而使围护结构达到单位面积冷热负荷最小,建筑能耗最低。加气混凝土砌块比传统烧结砖具有更为良好的自保温性能。蒸压型加气混凝土砌块在建筑设计中普遍在外墙砌体中得到应用,它的施工效率和渗水性具有明显的优势,通过科学的施工能够达到明显的节能效果。YL保温砌块是新型保温型墙体材料,该产品构造设计合理,热工性能优良,集保温、围护为一体,与建筑同寿命,呼吸性能好,具有施工简便、粘接性好、便于外饰面镶嵌等特点,在外围护结构有广泛利用推广价值。

5.2　门窗的保温隔热设计

门窗作为建筑外围护结构的一部分,是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,提高门窗的隔热性能及提高气密性对围护结构节能具有极其重要的地位。门窗的材质、气密性设计等是节能设计的基础,对于高层建筑的不同立面要控制窗墙比,应当尽量少做飘窗、落地窗,面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积,提高窗框的隔热性能,减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃等。门窗框与墙之间的缝隙应用保温砂浆或泡沫塑料等材料密封填充,使冷空气从门窗渗入的可能性大大减少,气密性提高。

5.3　屋顶节能设计

屋顶是整个建筑受太阳辐射热最多的部位,夏季容易出现顶层房间过热,冬季较其他层房间寒冷的问题,因此设计中也应予以重视。屋顶的节能设计也应从保温、隔热两个方面考虑。对屋顶使用高效保温材料、架空型保温、倒置保温等方式进行合理的保温和隔热设计,这样可以很好地保证在冬季低温地区、夏季高温地区给室内提供适宜的居住温度,同时为冬季的暖气供暖、夏季的空调降温节省出大量能源。屋顶绿化也是屋顶节能的好方法,绿化需要的土壤有隔热效果,植物的蒸腾作用和绿荫效果,也能够发挥隔热的效果。

5.4　建筑体形设计

在对高层建筑体形设计的时候,其中最重要的参数之一就是建筑的体形系数,体形系数是指建筑物的外表面积和它的外面表面积所容纳的体积之比,建筑物的体形系数越小,单位建筑面积相对的外表面积就越小,建筑物热传导损失就越小,因此,体形系数越小对建筑节能越有利。也就是说,在其他条件相同的情况下,宽的建筑比窄的好,高的比矮的好,外表整齐的比外表凹凸变化的好。高层建筑的造型、布局是否合理、采光是否良好、通风是否顺畅这些都会影响到建筑的体形系数。

5.5　合理利用资源

5.5.1　清洁能源的利用。太阳能的利用会影响到高层建筑的节能设计。在当今,没有什么有比太阳这种资源更加丰富的清洁能源了,所以在建筑设计是首先要考虑怎么利用好这一既丰富又清洁的能源。把太阳能设备合理的安装在高层建筑的楼顶,将太阳能转化为可以直接利用的电能或者热能。还有一种更加好开发的清洁和方便的能源——风能,我们可以在建筑物的合理位置安装风力发电设备将风力转化电能或动能等。

5.5.2　回收利用旧建筑材料。合理的回收一些可再利用的建筑材料,减少一些会污染环境的废弃建筑物污染物的丢弃,尽可能的减少能源的消耗,这是遵守绿色建筑体系的最重要机制问题。在处理一些建筑施工过程中产生的建筑材料时候,我们可以变相地把它们改造成一些人们生活中可以利用的东西。譬如木地板、木制品、混凝土预制构件、铁器、钢材、砖石、保温材料等,经过加工和改造,在满足规范和设计要求的条件下,利用到新建筑中。

5.6　自然通风设计

在建筑空间的设计方面,利用自然的通风作用是首选,利用“烟囱效应”原理在建筑空间设计的时候,制造“烟囱效应”的空间体系,利用该空间达到拔风作用,达到室内的通风效果。

5.7　节水设计

在节水方面,要充分考虑废水的利用。一是雨水利用,在建筑物的屋顶和地面进行雨水的收集,然后经过存储、处理等处理,变成中水,进入中水系统。二是在生活用水的处理,比如：洗浴、洗脸之后的水可以用来冲洗厕所,或者进行绿植的浇灌。

6　结束语

在我国,高层建筑的节能设计变得越来越重要。我国的经济在快速地发展,人们的生活水平也在相应的提高,我国是一个人口大国,同时我国也是一个能源消耗大国,我们应该对高层建筑的节能设计进行更加深入的研究和探讨,作为国家基本国策的建筑节能理念对做好节能设计和合理有效的利用我们的自然能源是有着十分重要的现实意义。

注：原文发表在2014年02月《建筑知识》