摘要：本文从高层建筑节能的角度出发，在建筑规划设计、建筑空间布置，围护结构设计等方面对高层建筑节能设计进行了初步探讨。 关键词：高层建筑设计 外部环境围护结构 节能设计
Abstract: This article from the high building energy-saving Angle, in construction planning, architectural space layout, palisade structure design of a high-rise building energy saving design is also discussed.
Keywords: high-rise design； external environment； palisade structure； energy saving design
中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：
引言
高层建筑自出现以来已有100多年的历史。随着经济的发展，一方面城镇化推进，另一方面我国坚守18亿亩耕地红线，从而导致城市建设用地越来越局促，土地成本越来越高，为提高城市土地利用率，提高城市承载功能，各地都支持、鼓励、引导发展高层建筑。而一般的高层建筑都投资高昂、能耗巨大。因此，高层建筑的节能意义重大。
节能设计贯穿建筑设计各个阶段，建筑节能不仅是建筑本身的节能，也是对自然环境的关注，前期规划阶段要充分利用自然的有利条件，对建筑整体及外部环境设计，创造良好的富有生气的环境，同时注意建筑的节能，减少对自然资源的消耗。而建筑空间节能设计、围护结构节能设计是针对建筑本身的节能。
1整体及外部环境的节能设计
建筑整体及外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上,通过规划、外部环境和体型朝向等设计,使建筑获得一个良好的外部微气候环境,达到节能的目的。
1.1合理的外部环境设计
根据建筑功能的需求,通过合理的外部环境设计来改善既有的微气候环境,创造建筑节能的有利环境主要方法为:
1.11在建筑周围布置树木、植被,既能有效地遮挡风沙、净化空气,还能遮阳、降噪.降温。近年来由于城市绿地不断减少，加之空调的大量使用，导致“热岛效应”，空气环境日益恶化，给建筑带来负效应。一块草地和一块沥青地面的表面温度差可达14摄氏度以上。绿地蒸发大量水分，带走大量热量，为建筑物创造了十分有利的周围环境条件，同时美化了城市，改善了空气品质。
1.12创造人工自然环境,如在建筑附近设置水面,利用水来平衡环境温度、降风沙及收集雨水等。
2合理的规划和体型设计
合理的建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等方面的确定。像蒙古包的圆形平面,圆锥形屋顶能有效地适应草原的恶劣气候,起到减少建筑的散热面积、抵抗风沙的效果;对于沿海湿热地区,引入自然通风对节能非常重要,在规划布局上, 可以通过建筑的向阳面和背阴面形成不同的气压,即使在无风时也能形成通风,在建筑体型设计上形成风洞,使自然风在其中回旋,得到良好的通风效果,从而达到节能的目的。日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向,夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素,建筑受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约,要想使建筑物的朝向同时满足夏季防热和冬季保温通常是困难的,因此, 只能权衡各个因素之间的得失,找到一个平衡点,选择出适合这一地区气候环境的最佳朝向和较好朝向。
3合理的建筑空间节能设计
合理的空间设计是在充分满足建筑使用功能要求的前提下,对建筑空间进行合理分隔(平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件, 达到节能目的。这些空间包括高层建筑中的交通核、中庭等。如通过对“交通核”的合理布置，可以创造一些“缓冲空间”，有效的缓解不良气候对建筑可能造成的影响并达到建筑整体节能的效果，交通核的位置一般有三种情况：中央核、双侧核、单侧核。其中“中央核”为内侧核，对建筑的结构有利。而“双侧核”和“单侧核”为外侧核，可直接接触室外环境，因此可以充当高层建筑的“缓冲空间”，作为室外环境到室内主要使用空间的过渡，缓解不良气候和地理环境对建筑产生的负面影响，从而减少建筑的运行能耗。举例来说，在湿热气候区，太阳轨迹一般沿着赤道东升西落，将交通核布置在东、西两侧相对较热的朝向可以极大的降低空调运行费用。而中庭能引入自然光线，弥补高层建筑中自然采光的不足和调节“温室效应”，促进自然通风的功用。由于空间高度不同造成压力差，从而形成的中庭内气流运动，这种效应又叫做“烟囱效应”。 恰当的利用中庭的“烟囱效应”，可以有效地促进自然通风并达到节约建筑能耗的目的。
4 建筑各部位的节能构造设计
建筑各部位的节能构造设计,主要是在满足其作为建筑的基本组成部分功能的同时,通过对各部位(屋顶、楼板、墙体、门窗等)的造型、结构、材料等方面加以进一步设计,充分利用建筑外部气候环境条件,达到节能和改善室内微气候环境的效果。
4.1屋顶的节能设计
屋顶是建筑物与室外大气接触的一个重要部分,主要节能措施为:①采用坡屋顶;②加强屋面保温措施;③根据需要,设置保温隔热屋面(架空隔热屋面、蓄水屋面、种植屋面等)。
4.2楼板层的节能设计
主要是利用其结构中空空间,以及对楼板吊顶造型加以设计。如将循环水管布置在其中,夏季可以利用冷水循环降低室内温度,冬季利用热水循环取暖。
4.3墙体的节能设计
墙体的节能设计除了适应气候条件做好保温、防潮、隔热等措施以外,还应体现在能够改善微气候环境条件的特殊构造上,如寒冷地区的夹心墙体设计、被动式太阳房中各种蓄热墙体(如水墙)设计、巴格达地区为了适应当地干热气候条件在墙体中的风口设计等； 而高层建筑由于结构要求，造型要求，普遍大面积采用透明幕墙或大面积开窗，高层建筑中的玻璃幕墙可以最大限度地利用自然采光以降低人工照明能源，但大面积玻璃在提供良好照明的同时却又带来了采暖和制冷能耗高的隐患。从这个角度讲，建筑的自然采光和节能之间存在着矛盾。而“双层皮”幕墙系统恰好可以解决这一矛盾。在冬天通过对“双层皮”之间空气的预热有效地降低建筑表皮的热损失。因为外“皮”的存在，降低了建筑内“皮”上的风压，因为使得高层建筑中部分自由开窗通风成为可能，从而大大降低高层建筑中机械通风所需的能耗。在“双层皮”间设置的遮阳百叶比“单层皮”建筑的内置百叶有更佳的遮阳效果，内置百叶虽然可以阻止阳光辐射向室内进一步穿透，但已透过玻璃的热量却可以用对流的方式影响室内的温度，“双层皮”间的百叶则没有这种问题。
4.4建筑门窗的节能设计
据统计资料, 在我国既有的高耗能建筑有40%的耗能是通过门窗散失的。因此,解决好门窗节能的问题相当重要。首先，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。其次，提高气密性，减少冷风渗透。最后，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。
4.5建筑物围护结构细部的节能设计
细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要,应从以下各部位着手:
4.51热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施；
4.52外墙出挑构件及附墙部件,如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；
4.53窗口外侧四周墙面,应进行保温处理；
4.54门、窗框与墙体之间的缝隙,应采用高效保温材料填堵；
4.55门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙,宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封,避免不同材料界面开裂, 影响门、窗的热工性能；
4.56采用全玻璃幕墙时,隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙, 应填充保温材料；
5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(如 Low-E玻璃等)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。
6.结语
全面的建筑节能设计是一项系统工程。目前,国家已制定了《公共建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等行业标准,对建筑节能做出了明确的政策规定;在具体实践中还必须由设计、施工、各级监督管理部门、开发商、运行管理部门、用户等各个环节,按照国家的节能政策和节能标准的规定,全面地、严格地采取节能措施,让每一位公民真正树立起全面的建筑节能观,将建筑节能真正落到实处。
参考文献
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