高层建筑节能设计研究

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高层建筑节能设计研究:浅论高层建筑节能设计

摘要：本文作者分析了目前高层建筑住宅设计中存在的问题，就高层建筑节能设计提出了自己的见解。

关键词：高层建筑；节能设计

1目前高层建筑住宅设计中存在的问题

随着高层建筑数量的不断增加，高层建筑中存在的一些问题也不断的凸显，例如体形庞大，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透等问题，直接导致了城市人居环境质量下降。这与近年来一些城市建高层建筑设计者贪大求高，只重视立面形式和空间使用功能，而忽略生态环境的保护，有着直接的关系。对建筑设计节能认识不足，没有在设计中采用节能措施，往往会造成高能耗。所说的建筑节能，既包括建筑本身的节能，即建筑物的形体变化、朝向，外围护结构保温，隔热的性能，门窗质量，同时也包括城市的综合环境、气候条件、总体布局等因素。关注建筑本身，采用节能设计理念是最主要的。

2 优化建筑位置及朝向设计

考虑建筑环境及朝向是高层建筑定位时首先应考虑的问题。要满足日照的要求，就不能有过高的容积率。巨大的阳光辐射能量，能够为建筑带来大量的能量，特别是对寒冷地区人们而言，充分的利用阳光这个自然能源显得十分的重要。建筑的设计者，在确定建筑的方位时，必须要把建筑的朝向考虑在内，根据建筑和地理情况，通过太阳高度角做出日影响图，从而确定建筑在冬季每天的日照时间。因此，为了最大的扩大采光面，建筑的南向开窗面积尽可能大些，在充足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，有效的减少热损失，保持室内的温度环境。

3 优化围护结构

将混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，是当前国外高层建筑节能普遍采用的方式。外墙是围护结构的主体部分，要保证建筑的节能，就必须要在外墙设计上作出相应的调整。砖石结构房屋是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重结构，所以，其围护结构都是属于填充材料。因而为了有效的减轻荷载，满足保温、隔热的要求，通常会采用轻质高效的保温材料。但是高层建筑的围护结构有所不同，一般来说，高层建筑的围护墙体，不应该使用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板、舒乐板、PG板，岩棉板等轻质保温材枓。在材料的选择和应用上，应该与建筑整体的寿命应同步。

我国长期以实心黏土砖为主要的墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪费，因而在节能的前提下，应进一步推广复合墙体和空心砖墙技术。

复合墙体的应用越来越广泛。其主要原理为：用砖或钢筋混凝土做承重墙，并与绝热材料复合达到增加墙体的保温隔热性能，绝热材料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。目前复合墙有两种做法：①内保温，将绝热材料复合在外墙内侧。此方法施工简易，目前应用广泛。②中间保温，即将绝热材料设在外墙与内墙中间，可取得良好的保温性，但要填充密实，避免内部空气对流。③外保温，将绝热材料复合在承重墙外侧，此方法热稳定性好，居住较舒适，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，对外保温材料的耐久性提出了很高的要求。

窗户为薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物夏季降温或冬季保温能耗的50%以上。在节能设计中不同朝向的墙窗比不同，在高能耗墙面（东西面）应避免开大窗，且应提高窗户的遮阳性能。同时，要根据制冷采暖费用和空调设备价格的综合比较去确定合适的玻璃品种，从导热性和隔热性两个方面去综合比选。

4 控制体型系数及其他不利因素

从建筑耗能上看，高层建筑外围护墙体耗能量很大，大概占整个建筑耗能的25%左右。影响建筑外露面积的主要因素之一，就是形体变化。通常情况下，体形系数越大其耗能越多。这也是国外许多高层建筑造成圆塔形的主要原因之一，比如美国洛杉矶的奸运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第二大街53号办公楼等高层建筑都是圆型或椭圆形。因为，在相同的面积下，圆的周长最短，采用圆形就可以有效的减少建筑的外露面积。所以，为了减少建筑的能量损耗，在设计时高层建筑的形体变化应该尽可能的简约，而不应该过于复杂。高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能的因素之一。尤其是在冬季，风力是影响建筑热量损失的主要因素之一，如果增大冷空气的渗透量，那将会导致室内热损失加大。再加上建筑某些部位处理不当，容易在墙体内部产生冷凝水。所以，在设计时必须要科学、可靠、正确的选择建筑保温材料。

5 住区和外部环境规划

从整体上看，高层住宅生态设计，也城市整体环境的重要组成部分。所以在设计时，应该要从城市环境景观效果的角度出发，尽量与周边环境形成良好的关系：①构成良好的整体风环境。在高层住宅的生态设计中，应该要注意结合当地主导风向等气象资料，不仅要在相对位置上，克服冬季“恶性风流”的滋生，还要为创造夏季良好的室外自然通风条件而努力。②构成开敞的生态自然环境。为了了构造更多的绿色生态环境，设计时应该尽量减少硬地，更多的利用水滨、绿地，通过绿色和流水作为小气候的降温介质，这样可以有效的应对夏季炎热状况，同时也可以扩大住宅楼的视野。③构成“可调节”的植被体系。在设计中，应不能把植草理解为“绿化”。应该注意尽可能的在住区内部生态住宅的南侧广植落叶乔木。这样可以在夏季通过茂盛的树叶起遮荫作用，在冬季又能够因为落叶枝疏，将阳光引入室内，以适应冬寒夏热的气候条件。而为了在冬季挡风或引导风流应该在住宅北侧，植常青树。

6 内部空间

住宅内部空间的组成和布局是生态住宅设计最关键的问题。从生态优化的角度上看，为了减少能量消耗和室内的不舒适性，住宅内部空间应具备适应冬寒夏热的能力，生态设计应注意以下几点：①建立一个通畅、直接的自然通风体系：在住宅内部空间的设计上，应该坚持连续、顺畅的原则，空间的高度和洞口位置，必须要注意考虑自然通风的效果。通过有效的空间设计，可以有效的提高自然通风的风力压和温度压的能力，保证每个居室都能有良好的通风效果。②建立生态住宅的温度分区规则：所谓的温度分区，就是在设计时根据不同居室的不同温度要求，进行合理的、有效的组合。例如，要把温度要求高的主要空间，如卧室、客厅等，设计在如住宅平面的东南角或南侧中部等受外界影响较小的位置；温度要求低的空间，则可以放在北侧或西北部，这样才能够形成抵御冬季寒风的“双层体系”，同时也可以改善室内空间的舒适效果。

7屋面节能的主要措施

①屋面保温层不宜选用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，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大。

8 结束语

城市高层住宅生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得住宅成为人与自然沟通的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。在高层建筑设计中，设计工作者应该从建筑设计的实用性和环保性出发，针对具体的建筑工程及其外部环境，做出科学合理的节能设计方案。

高层建筑节能设计研究:对我国高层建筑节能设计的探讨

摘要：社会经济的不断发展，城市化进程的不断加快，以及工程和相关领域科学技术水平的提高，使得高层建筑的发展越来越快。高层建筑节设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。

关键词：高层建筑；建筑节能；节能设计

前言

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。因为高层建筑的出现，在很大程度上解决了我国的城市土地资源紧缺以及城市人民住房拥挤的问题，这对缓解社会矛盾是具有重大的现实意义的。但是正由于高层建筑在我国的发展历史不长，所以我国在设计高层建筑是还是存在很多的问题，首当其冲的就是只顾着追求建筑的美观以及建筑的形式而对高层建筑的节能的设计没有到位。所以，对高层建筑的设计者应该努力的去探索和改进高层建筑的设计让高层建筑设计尽可能的符合时代以及社会的需求。

一、影响高层建筑节能的因素

影响高层建筑的节能因素是多种多样的，但是最终如果要进行归纳那么就避免不了建筑本身以及自然环境的因素。下面就从高层建筑整体的耗能量也就是建筑的本身因素，以及高层建筑自然环境中最突出对高层建筑节能的影响的“风环境”进行简单的分析。

1.1 高层建筑整体耗能量的分析

要做到对高层建筑整体的耗能量进行分析，那么首先就应该是对高层建筑外围的护墙体进行分析。经过研究表明高层建筑的护墙体耗能量是最大的，而且基本能占到占整个建筑耗能的25%左右。其次就是高层建筑的外露面积，形体的变化作为是高层建筑外露面积的主要因素，其体形的系数是耗能的主要区别方面，也就是系数越大，能源消耗越多。最后那就是高层建筑围护结构的耗能分析。其分析那就是主要包括高层建筑的屋顶和外墙和外窗三个部分。其中屋顶是耗能量较大的主要是传热系数以及热惰性过大。而建筑的外墙的面积大承受的热量更大，耗能量也是比较大的。而外窗因为传热性能较好，耗能量也大。总体来说， 高层建筑就主要是以上的耗能。

1.2 高层建筑的“风环境”

上文已经对我国的高层建筑的整体分析――也就是对我国的高层建筑本身的耗能分析，那么下一步就是我国的高层建筑的自然环境的分析，具体来说也就是高层建筑的最突出的影响――风环境的耗能分析。

在冬季，由于自然环境的影响风力对高层建筑的热能损失是很巨大的，而且由于风力的关系会增大高层建筑中的冷空气的渗透量，这使得高层建筑的室内热损失也加加大。而这个主要的原因那就是由于高层建筑某些部位处理设计不当，这也就是说高层建筑没有按照节能的思想进行设计，这样而使得高层建筑受到风环境的影响进而导致了高层建筑的耗能增大也就是影响了高层建筑的节能。

二、高层建筑节能的具体设计方法

高层建筑的节能是时展的必然趋势，所以做好高层建筑节能是势在必行，而从具体来说那就是要做好高层建筑的节能的设计。而对高层建筑节能的设计主要可以从优化建筑位置及朝向的优化设计，高层围护结构墙体的优化设计和高层建筑房顶屋面的节能设计这三个方面进行具体的分析。以下就是分析的简单阐述：

2.1 优化建筑位置及朝向设计

对于高层建筑来说，如果要按照节能的思想进行设计，那么首先要考虑的就是对高层建筑优化建筑位置和建筑的朝向设计。众所周知，由于高层建筑具有极大的容积率而会获得较大的经济效益，所以会使得高层建筑的部分设计者在设计高层建筑时充分考虑整个建筑的容积，但是这样会很难保证高层建筑的所有朝向都能满足自然日照的要求。我们知道太阳光因其有较高较大的辐射能量，而这股辐射的能量对人们的身体健康是具有巨大的作用的，不仅如此太阳光对高层的建筑节能也是有着重要的现实意义。所以，在对高层建筑的设计之时首先就应该考虑建筑位置和朝向的设计，这也就是表示设计时要充分的考虑到日照对高层建筑的影响。总的来说就要求在对高层建筑进行设计的时候要对高层建筑的位置和朝向与日照的关系进行详细考虑以及实际的考证，然后再合理的确定高层建筑的位置和朝向，而只有这样才能保证高层建筑能最好的接受太阳能量辐射。

2.2 优化围护结构墙体设计

对高层建筑来说确定了合理的建筑位置和朝向之后，那么其次就是对高层建筑的围护结构和墙体的设计。对高层建筑的围护结构墙体的设计主要可以从以下方面进行分析：

第一，那就是对高层建筑的外墙的设计。高层建筑的外墙是围护结构的最重要的主体部分，而高层建筑的围护结构与砖石结构房屋是有所不同的，高层建筑围护结构主要是钢筋混凝土框架或者剪力墙结构承重的设计。所以，在对高层建筑的围护结构进行设计时要注意从减轻荷载和保温隔热的方向进行设计。

第二，那就是对高层建筑围护结构墙体的材料要求。对其围护结构墙体的材料要求首先是高效轻质保温材料，其次为使用的材料要与高层的建筑物的寿命同步。

第三，那就是借鉴国外的围护结构墙体保温设计。现在对于高层建筑围护墙体来说国外进行普遍推广采用的那就是混凝土空心砌块作为高层建筑围护结构主要建筑材料而达到保温的目的，而且这也经过了欧、美各国的多年的实践取得了成功的。

2.3 房顶屋面的节能设计

对于高层建筑的节能设计的最后一步那就是对于高层建筑的房顶屋顶的节能设计了。在高层建筑之中屋面也是高层建筑物的主要结构，而且屋面应该具有两个最基本的功能那就是保温隔热和防水。下面就屋面的材料和形状以及屋面保温材料的注意点的设计进行简单的分析。首先是材料的分析，众所周知，现在普通的屋面材料是极其的单一性，也就是不能保证保温和防水这两项功能的同时兼备。所以在对高层建筑的房顶屋面的设计的时候，首要的就是对房顶屋面保温层的材料的考虑，这也就是说应该考虑性能稳定的高强的保温材料来做保温层。其次就是考虑对隔热层得设计，那就是应该采用具有隔热功能标准的材料作为隔热层。最后那就是对防水层的设计，防水层的设计那就是采用已经经过试验证明的聚酯弹性体和喷涂聚氨酯硬泡屋面保温防水一体化的技术，这不仅能起到防水的作用而且还能对保温隔热做进一步的加强。而这样才能在材料上对高层建筑产生做好的节能效果。

而对于屋面的形状设计时，那么采取坡屋顶的设计那是最好不过的了，这样的设计是能够起到保温防水节能的作用。因为坡屋顶的这种高层建筑屋顶的设计能够充分的利用了层顶的有效面积，这样不仅能够起到了美化环境的作用，还能够起到了保温和隔热的效果。这也是高层建筑的屋顶节能的重要措施。

最后那就是高层建筑的屋面保温材料的注意点。那就是在对高层建筑的屋面保温材料的选择时应该遵循为了不让高层建筑的屋面重量以及屋面的厚度过大的原则，所以屋面的材料在同等情况下应该选用密度以及导热系数小的保温材料。而这对高层建筑的节能也是具有重大的影响的。

三、结束语

总而言之，高层建筑节能是一项全方位的综合性的系统工程，建筑节能研究是建筑可持续发展的重要研究课题，涉及方方面面的问题。高层建筑的节能不仅仅是国家的责任这还应该是社会共同的责任，所以高层建筑节能设计这应该要作为我国系统的节能缓解能源紧缺的工程，因此我们应该齐心协力的做好以及推广高层建筑节能建筑。不仅如此，我国政府应该加强建筑师节能意识的同时还应该依靠政府的行政手段宣传以及普及我国的节能政策和节能的法定法规。同时，社会的力量也应该一起参与共同努力，把高层建筑节能设计应用于我国建筑的实际之中，将建筑节能的成果转化为社会生产力而反哺社会。也只有这样才能够真正的做到高层建筑节能造福子孙后代的工程。

高层建筑节能设计研究:高层建筑设计中建筑节能设计的应用探讨

摘要：进入 21 世纪，我国的经济快速发展起来，城市人口急剧增加，城市土地变得日益紧张。为了解决人们的居住问题，高层建筑成为了大城市中的首选建筑，它不仅给人们带来了更多的空间，同时在一定程度上使得城市越来越美丽。本文就高层建筑设计进行了研究，认为很有必要将建筑节能应用在高层建筑设计当中，要保证其居室能够在舒适的环境下，通过技术进步、科学管理和合理利用的方式，采用新型保温材料，尽最大可能降低采暖能耗。

关键词：高层建筑 设计 建筑 节能 设计

随着社会经济的不断发展，人类社会每天都在消耗大量的能源，这其中包括很多不可再生能源，直接导致现如今全球范围内的资源紧缺。我国虽然是一个资源大国，但我国人口基数大，人均资源占有量少。建筑行业是关系到民生的重要领域，占用我国总体资源和能源的比重很大，所以要控制能源的使用率，最有效的方法就是在建筑中运用节能设计。但要从根本上降低能源消耗，实现资源的优化配置，还是要在建筑设计的过程中寻找降低能源的方式和方法。建筑设计中的节能建筑设计主要是对建筑资源及能源进行整合，达到资源配置的最大化，发挥其最大的使用价值。在未来的建筑设计中更多的是加入节能设计的理念，将节能设计的理念融入到设计中，实现节能减排的社会发展目标。

1. 高层建筑朝向设计

阳光不仅是一项有效的清洁能源，还有益于人的身体健康，对于城市高层建筑节能设计来说，有着重要的意义。如果不能够很好地利用这一部分的资源，从某种程度来说这无异于是最大的浪费。很多高层建筑楼与楼之间的间距不能够达到建筑标准所要求的间距，所以经常出现的问题就是采光不足，建筑物之间出现大面积阴影的现象。在建设过程中，忽略了建筑和生态的和谐问题，其建筑节能意识非常薄弱，造成了低效益、高消耗、浪费严重的问题。

在一些比较寒冷的地区进行城市规划的时候应该遵循日照的原理，合理的确定建筑朝向和位置问题，尽可能地使每栋建筑都能够最大限度地接受太阳辐射。所以说，建筑的方位和节能有着非常大的关系，不同的季节、不同的朝向的建筑物所得到的太阳辐射也是不同的，其损失也是不一样的；应该在确定建筑方位的时候考虑环境因素，更好地确定日照时间，同时要把建筑南向开窗面积设计的尽可能大，满足采光的同时，保证建筑能够更好地吸收阳光，保持室内舒适的环境。

2、高层建筑门窗保温隔热问题

门窗的保温隔热问题，在建筑围护结构当中，和屋面、墙体相比较来说，门窗的保温隔热能力一般还不是很高，在实际的设计中可以通过增加窗户玻璃层数、窗板等一系列方式加以改进。除此之外，还要保证墙体的保温隔热，在高层建筑当中墙体是外围护的主体结构。就目前我国多年以来墙体外围建筑来说，都是采用单一的材料，比如说加气混凝土墙体或者是空心砌块墙体等。但是因为最近几年对于建筑节能的需求程度越来越高，其单一的材料导热系数变得越来越大，一般为高效保温材料的30 倍以上，完全不能够满温材料组成复合的墙体，其优势就在于能够保证墙体不会过重，还能够保证承受一定的重量，保证其保温效果良好，所以一般发达国家都会采取这样的方式。如果我国想要达到节能的指标，就应该采用复合墙体，切实做好外墙保温的工作。采用外墙保温技术，是因为保温层置于建筑物围护结构的外侧，在一定程度上缓冲了季节变化而导致结构变形所产生的问题，其避免了霜冻、雨水、暴雪等循环性的破坏问题，减少了一些大气污染和有害气体的侵蚀。研究表明，墙体和屋面保温隔热材料选取很重要，只要选择恰当，厚度在合理的范围之内，其外保温就可以防止和减少墙体和屋面的温度变形现象，在一定程度上可以有效的消除常见的裂缝问题，不但提高了主体结构的使用寿命，同时还减少了长期维修的费用。合理的外保温做法改变了墙体潮湿的情况。通常情况下，内保温应该设定一定的隔汽层，然而在采用外保温的时候，因为蒸汽渗透性高的主体结构材料往往在保温层的内侧，所以要合理选择保温材料，墙体内部才不会出现冷凝的现象，而且不需要设立一定的隔汽层；其结构层的整个墙身的温度都会提高，从而降低了它的含温量，所以说改善墙体的保温性能是非常重要的。

3、保温墙体保持室内温度平稳

在一定程度上保持室温的稳定，对于家里有老人或者孩子的家庭来说非常重要，如果室内的温差过大，就会导致老人和孩子生病。利用保温墙体，因为其蓄热能量较大的结构层在墙体内侧，当室内受到不稳定热作用的时候，其室内温度会上升或者出现下降的现象，墙体的结构层能够在一定程度上吸收热量或者是释放热量，很好地控制了室内温度的变化，所以才会出现有利于保持室内恒温的现象。另外一点就是这种节能技术有利于对旧建筑物进行改造，在一定程度上会满足节能的需求，所以对旧房进行节能改造，已经是政府计划之内的事情了，但是和室内的保温相比较来说，采用外保温的方式对旧建筑物进行改造，能够节约成本，而且可以避免拆迁的现象，不影响居民的正常生活。

4、屋面保温隔热的设计

从屋面角度进行分析，其保温节能设计也是非常重要的。屋面是外围结构中的一个重要组成部分，对于这方面的设计也是非常必要的。据材料统计，目前大多数采用的都是倒置式的屋面，将传统的屋面构造中的防水层和保温层进行颠倒，并且将防水层放置到了保温层的下面从而来提高屋面保温隔热的性能。这对于提高抵抗夏季外热作用的能力显得特别重要，在一定程度上减少了空调耗能问题，而且近年来南方的一些城市也采用了城市建筑实行屋面绿化，从而降低建筑消耗。

5、采暖系统的节能设计

对于城市采暖系统的节能设计可以从几个方面说起，首先其有一定的优势，就是因为城市供暖事项、城市集中供暖制度和区域供暖制度，在一定程度上能够提高其热效率。其次在管网系统当中，要设立相对应的平衡阀，这样能够使得管网系统起到一个平衡的作用，和没有安装平衡阀的不平衡系统比较来说，在这种情况下，降低室内供暖区域的平均温度，可以从一定程度上节约能源。

6、房屋建筑中太阳能节能设计

不可忽视的是，很多节能还需要注入许多新鲜的元素，新能源的开发与利用就是其中一项。而在新能源中，太阳能是最为可利用的、最有潜力可挖的新能源。太阳能就是利用太阳光的照射来取得能源，其可以运用到很多方面。而纵观我国自然天气情况，很多地区都具备利用太阳能的条件，很多地区都处于长日照的区域范围内，并且这些地区具有日照时间长，天数多等优势，太阳能利用优势明显。就目前的情况来看，我国利用太阳能的方式主要有被动式太阳能采暖、太阳能热水以及主动式太阳能采暖与空调。在不断发展的节能设计中，很多设计都得到了设计者们越来越多地关注与青睐，诸如利用房屋建筑的特点，在屋内采用采暖设备相结合的设计理念是一大创新，其是利用外界天气变化频繁的条件下，调节房屋内的温度，使得屋内的居住环境更为适宜，从而使节省能源，保护环境的理念应用于现实生活中。

7、结语

近年来随着我国可持续性发展战略的实施，人们的环保理念不断提高。节能降耗一直就是我们发展的重要课题。在高层建筑的设计中，充分发挥节能理念，对我们未来的建筑发展有着至关重要的作用。本文结合实际，对节能技术在高层建筑设计中的应用进行了探讨，提出了很多笔者自己的意见和想法，为我国节能技术在高层建筑设计中的应用和发展提供了一定的借鉴。笔者相信，在我们的共同努力下，不久的将来，我国节能技术在高层建筑设计中一定会取得更大的发展。

高层建筑节能设计研究:城市高层建筑节能设计探讨

摘要：高层建筑目前是我国标志性建筑，发展高层建筑的节能设计，是我国发展的基本国策之一。建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温、隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者重视。本文将对此问题作些探讨。

关键词：高层建筑；节能；设计

一、高层建筑组群和建筑节能

风环境是最近才引起重视的问题，除安全问题要考虑外，更重要的是风流恶化给高层建筑洞口、窗等造成的风雨渗透强化的复杂问题。高层建筑组群关系不好或建筑单体形状不佳均会造成“ 恶性风流”，如：高层建筑角落部分形成猛烈风流的“ 角落效应”；被吸入建筑物背风面真空区而形成激烈下旋湍流的“ 尾流效应”；建筑物紧密相依而形成狭长空间，形成气流的“ 通道效应”；高大建筑物倚角相对而造成的“ 漏斗效应”；高层建筑平行排列而形成相互避风的“ 屏障效应”等。凡此种种均会对建筑窗洞的风雨渗透造成一定影响而加剧能源消耗。

在高层建筑较集中的区域该问题较突出，原来被认为热稳定性最好的北立面由于北侧相都建筑玻璃幕墙反射阳光而造成室内常年被阳光间接照射，大量的红外辐射增加了夏季制冷的空调负荷，造成能耗量的增加。所以在选择建筑基地及单体中玻璃面设计时，均应最大限度地降低“ 反射干扰”因素给高层建筑能耗带来的影响。

二、位置朝向及体形的节能

寒冷地区城市规划应注重应用日照原理。合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。如在北纬40 度-45 度地区，冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍，而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2.5 倍，不同朝向，不同季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，热损失也不同，尤其是在冬至前后，由于太阳高度角低，房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。

另外，高层建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。因此，高层建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。选用建筑最佳“节能”体形设计是空调节能的先决条件，因此，建筑专业是否重视空调专业的设计是建筑业节能与否的根本，对节能而言，空调建筑物的体形系数并非愈小愈好，而是存在一个最佳节能体形系数的问题，矩形建筑的最佳节能体形系数与建筑物的平面长宽比、建筑热工特性及当地气候有关，而与建筑物的体量、层高无关。

三、围护结构的节能

围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料，目前在寒冷地区常用的墙体做法有、页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更为妥些。改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。其措施有：

1.改善砌体的保温隔热性能

在材料选择时，采用新型节能砖，如多孔黏土空心砖、加气混凝土砌块、混凝土空心砌块等类型的材料，使其集承重和保温隔热于一体；也可利用浮石、火山渣及其他轻骨料或工业废料生产多排孔轻质砌块，用保温砂浆砌筑，有节能、节地效果。

2.对墙体采取保温隔热措施

即采用外墙外保温技术和外墙内保温技术，构成复合墙体。目前，外墙外保温技术应用比较广，它不但解决了外墙热桥的问题，而且具有增加室内使用面积，方便室内二次装修等优点，目前使用较成熟的几种外墙外保温方案有：外贴聚苯板保温、外贴硬质聚氨酯泡沫保温、胶粉聚苯颗粒保温浆料、夹心聚苯板外墙保温、钢丝网架岩棉夹心板外复合保温等。外墙内保温有饰面聚苯板内保温复合外墙和纸面石膏板内保温复合外墙。

3.寒冷地区住宅室内沿外墙周边地面的保温设计

沿外墙周边的室内地坪和其以下的外墙如不采用保温措施，其外墙的内侧墙面以及墙角在冬季易出现结露，从而使得地面的热传导损失增加，甚至地坪被破坏，影响正常的使用。因此，在实际工程中可采用以下措施：一是沿外墙周边的室内地面垫层以下设置一定厚度的松散状或条板状、且有一定抗压强度、吸湿性小的保温材料，如0.5m厚炉渣等；二是对外墙室内地坪以下的墙体在内侧或外侧加50～70 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板，从而保证住宅室内的热稳定性和控制寒冷地区采暖能耗。

四、窗的节能

玻璃窗不仅传热量大，而且由于其热阻远小于其他围护结构，造成冬季窗户表面温度过低，对靠近窗口的人体进行冷辐射，形成“辐射吹风感”，严重地影响室内热环境的舒适。目前，就窗的节能措施，主要是从以下几个方面考虑：

1.控制窗墙面积比

窗户既有引进太阳辐射热的有利方面，又有因传热损失和冷风渗透损失都比较大的不利方面。就其总效果而言，窗户仍是保温能力最低的构件。由于通过窗户的热损失比例较大，因此我国规定：南向的窗墙比≤0.35，东西朝向的窗墙比≤0.25（单侧窗）、≤0.30（双侧窗），北向的窗墙比≤0.20。因此，从地区、朝向和房间功能出发，应选择适宜的窗面积，同时应强调东西南北开窗有别，是通过减少北侧窗的面积来减少热量的损失。

2.提高气密性，减少冷风渗透

提高外门窗的气密性，是减少室外冷热空气渗入室内的一个重要措施。如采用平开门窗和大块玻璃窗扇，以减少扇与框、扇与扇、扇与玻璃间的缝隙，并在缝隙中嵌入密封胶条；在门窗框与墙间的缝隙，用保温砂浆或泡沫塑料等材料来填充密封，使从门窗渗入的冷空气减少，提高气密性。

3.提高窗户的保温能力

包括改善窗框的保温性能以及使用中空玻璃来改善窗玻璃部分的保温能力。中空玻璃是由两片（或两片以上）平行的玻璃板粘合而成的玻璃组件。其两片玻璃板间通过间隔条（注满专用干燥剂一高效分子筛吸附剂）隔出一定宽度的空间，并使用高强度密封胶沿着玻璃的四周边部进行密封。由于中空玻璃在构造上存在空气夹层，从而有效地降低了传热系数，达到节能的目的，同时隔声性能也很好。根据玻璃构造不同，中空玻璃又有PET 双中空玻璃、LOW-E 中空玻璃等多个品种。若中空玻璃中充装氩气等惰性气体，将进一步增大中空玻璃的热阻；若采用热反射镀膜玻璃或低发射率镀膜玻璃组成的中空玻璃，更可以显著提高外窗的保温性能。

结语

节约能源是我国的基本国策，高层建筑节能是国家节能工作的重要组成部分，我们要接见节能建筑的成功经验，加强国内的技术研发力度，引进先进的设计方法，使我国的高层建筑设计逐渐走节能化的可持续发展的道路。

高层建筑节能设计研究:探析高层建筑设计中建筑节能设计的应用

摘要：当今世界，随着社会经济的进步与发展，我国大多数人民从农村迁入到城镇。因此，住宅的建筑规模也随之扩大，尤其是高层建筑。做好高层建筑的节能设计，能有效的节约资源，减少浪费。基于此，本文对建筑节能设计的具体问题进行了分析。

关键词：高层建筑；建筑设计；建筑节能

一、建筑节能的内涵

建筑节能，就是在建筑设计、建造和使用中，要最大程度地提高资源使用效率，以为人们提供适用而健康的居住环境。所以，建筑节能涵盖着两个方面的内容，即健康宜居、资源和能源的充分利用。

1.促进建筑节能，打造健康宜居的环境

建筑是人类文明的标志，在自然生态系统中，建筑物与周围环境，构成了人类的居住地。与建筑物相互作用的环境，除了自然环境之外，还包括人类所特有的人文环境，三者之间相互协调，构成了适合于人类生存的和谐的整体。人类在改造自然的过程中，也要促进环境的均衡，即原有的自然生态被破坏后，还要实现新的环境均衡，以实现人与自然的和谐，这其中，设计是出发点。建筑设计过程中，要达到高质量的标准，就要保证建筑宜居，以及在建筑物设计中要考虑到因地制宜，以符合自然条件。比如，在建筑设计时，要根据当地的气候、水文气候、温湿度等等设计采暖、采光、通风换气，以使建筑更为适合于室内活动。建筑材料要尽量选用本地资源，打造当地特色建筑。此外，还要做好污水处理和垃圾处理工作，以使居住环境清洁、健康。

2.促进建筑节能，提高资源使用效率

虽然中国长期以来都极为重视环境保护，倡导节能经济，但是建筑业的高耗能低效率都是居高不下。特别是建筑材料的使用上，由于低效率使用，造成了极大的浪费。这就需要在建筑设计中，制定提高能源利用效率的方案，同时将水、电、暖气等等的能源节约元素纳入其中，以使有限的资源发挥最大的价值。此外，还要控制好能耗，即在建筑设计中，要尝试选择新技术，运用新能源，并制定相应的节能措施，以提高能源使用效率，降低能耗。比如，煤炭作为不可再生自然资源，现在已经接近枯竭。那么在能源的使用上，最好是选择清洁的可再生能源，诸如太阳能、风能等等，不仅提高了自然资源的使用效率，而且还促进了建筑与自然生态的和谐。

二、建筑节能的现状及高层建筑节能设计的问题

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，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，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。

1.在确定住宅材料的热工参数时，并没有进行合理有效的测量以及没有科学的检测方法，而仅仅单纯的采用厂家所提供的说明书上的数据。在建筑节能设计方面没有好的创意，设计手段单一，而且设计不全面，很多建筑企业仅仅在住宅建筑的外层结构中采用保温材料。

2.完全的忽视了施工成本

在住宅节能设计中，一些企业并不按照所制定的节能标准，选用一些高保温与采光好的材质。因此，严重的提高了建筑成本。很多地方的建筑企业在建筑过程中随意改动节能方案，导致我国建筑节能设计不能得到有效实施。

3.节能工作实施的力度不强

在住宅建筑节能设计开展的前期，我国政府人员没有确定的计划，总担心所使用的节能材料和节能产品不能满足人们的需求，所以，在建筑节能设计工作难以得到实施。从其他地区来看，住宅建筑节能设计的方案和实施极大的推动了建筑节能设计的发展，从而使得建筑节能市场取得很大的经济效益。促进了我国建筑节能产业的发展。在目前激烈的节能市场化竞争中，一定会使得建筑节能技术得到有效的提高，而且为制定其他的节能政策，发展住宅节能设计提供了合理的基础。

三、建筑的节能设计的措施

1.区域规划节能

提倡建筑节能首先应该重视规划节能，这样才能避免在单体方案设计阶段出现一些难以解决的节能问题。实现规划节能设计，就是以节能作为指导规划设计的主要原则，在考虑容积率、日照间距、建筑密度以及建筑与周边环境协调等问题的基础上，制定尽可能充分利用自然资源的规划方案，从总体上为建筑节能创造先决条件。(1)建筑朝向方面。选择建筑朝向的原则是冬季能够获得足够的日照并避开主导风向，夏季能够充分利用自然通风并防止太阳辐射。实际设计中，建筑朝向的选择应全面考虑当地气候条件、地理环境、城市规划、社会历史文化背景等方面，权衡各个因素之间的利弊，因地制宜，以满足节能与舒适的要求。(2)建筑间距方面。较大的建筑间距不仅可以使建筑物有充分的日照时间和良好的日照质量，而且可以增大流通于建筑物的风量和风速。但这与节约用地的原则有所矛盾，需要规划时在节约土地与合理的建筑间距之间找到平衡点，优化节能设计。

2.选用建筑节能材料

合理选用建筑节能材料也是全面建筑节能的一个重要方面。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。一方面，随着科技的发展，大量的新型高效材料不断被研制并应用到建筑设计中去，更好地起到节能效果。如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用，达到了更好的保温防潮效果；新型透光隔热玻璃在门窗中的应用，起到了更好的透光隔热效果；采用可调节的铝材遮阳板，达到遮阳的目的。另～方面，要结合当地的实际情况，发掘出一些地方节能材料，更好地应用到建筑节能中去。太阳能的利用。太阳能是一种最丰富、最便捷、无污染的再生能源。在设计中可采用廉价而耐用的太阳能电池，自动跟踪太阳的反射镜，可将收集的太阳光反射到室内或通过光导纤维送到房间，并通过发光器把光能释放进行日光浴，栽培花卉、蔬菜或供地下室及背阴处使用。

3.应用太阳能

我们所熟知的太阳能热水技术是一项应用十分广泛的成熟技术，如果将太阳能热水器部件与住宅总体设计紧密的结合在一块的话，就可以使其成为建筑的有机组成部分，这同时也是我们对太阳能热水器今后的重点发展方向。为了让太阳能热水器真正步入我们的建筑行业，真正将其与我们的建筑节能方面相结合在一块，从而我们还可以设计出与建筑结构相适应的多种新式产品，这些都可以太阳能作为能源，还可以适用于平屋顶、斜屋顶、阳台等不同条件设施，我们发展太阳能的一个重点目标就是将太阳能热水系统进行工程化，这就是我们所说的在一个建筑上施工前后，将太阳能热水系统与其他各项设备统一安排和规划起来，使其相互连接和互补，并进行详细安装和管理工作。

综上所述，随着我国住宅节能的重视，并建立及颁布建筑节能设计的有关规定，并且定期的宣传节能意识，因此使每个人都能积极的做好节能工作。我国的建筑节能也得以推广，缓解了严重的能源危机，居民的生活环境也更加舒适。有效的减少了城市热岛效应，住宅建筑的人居环境也逐渐提升。而面对目前的建筑状况，我们并不能够掉以轻心，要始终把其放在重要位置上。