时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：建筑节能是国家节能减排工作中的重要环节，也是我国的基本国策之一。而城市建设中高层建筑在节约土地面积，带动社会投资，提升城市良好形象，以及扩大旅游和经贸关系等方面都占有着举足轻重的地位，非普通建筑可比拟。因此只有把高层建筑的节能设计落实好，才能有效促进国家和地方建筑的节能事业全面走向正轨，本文就高层建筑节能设计作简单叙述、
关键词：高层建筑;优化设计
国内建筑物理的专家对目前国内建筑界片面追求地标性，忽视节能环保的倾向表示了担忧。人们不想看到在技术上超规范的高层建设项目在我国建成后产生不堪设想的后果。建筑节能是国家发展的基本国策之一，高层建筑又是标志性极强的建筑，抓好超高层建筑的节能设计，将会带动国家和地方的建筑节能事业，促进全社会建筑节能的技术进步。
高层建筑体形庞大,如,容积率过高,相邻建筑互相遮挡、不通透,形成大面积阴影区,城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外,近些年在某些城市建高层建筑已成风气,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响常年使用,浪费巨大。
建筑节能问题涉及城市的综合环境、气候条件、总体布局;建筑物自身的体形系数、朝向以及外围护结构保温、隔热的性能、门窗性能等诸多屋里性能指标，都是在高层建筑节能设计过程中要着重考虑的问题。在当前的高层建筑创作及实践过程中，应针对上述几个方面采取合理、可行的构造措施，优化设计。
一、优化建筑设计
1、建筑定位和朝向
选择朝向时应从当地气候条件、地理环境、建筑用地等全面考虑，从节约用地的前提出发，优先采用本地区的最佳或接近最佳朝向。
1.1建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向，利于自然通风;在夏季，南北朝向的建筑物所受到的太阳辐射相对东西朝向建筑要少很多，这样可以节省空调能量的消耗;而且到了冬季时，建筑受到太阳辐射的情况刚好与夏季相反，从而节约了建筑保温所需的能耗。
1.2 高层建筑设计时应在节约土地与合理的建筑间距之间找到最佳的平衡点，优化节能设计。适当增加建筑物的间距有利于空气流动，增大风量，提高风速，从而使建筑物与空气的热交换增加，有效地降低了建筑物的温度，从而也降低建筑能耗
1.3 高层建筑及其组合的群体应结合周边环境，充分考虑整体的空间形态，优化节能设计，将现有建筑和拟建高层建筑作为一个建筑群体考虑，实现建筑群内的自然通风，建筑群的入风口和出风口应结合主导风向合理设置，使空气流通;把夏季主导风向作为建筑的主要朝向，按照南小北大、南瓜北高的原则排列建筑物，这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越，冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭，从而能够较好地适应气候的变化，从而减少了建筑能源消耗。而设立空中花园是一种间接改变建筑朝向的极好方法，能较好地改善建筑受太阳辐射的影响，如法兰克福考莫兹银行总部，它就是世界上第一座\"生态型\"大厦，多个空中花园围绕建筑主体塔楼盘旋而上，每个空中花园高达四层;建筑主体中通高的中庭与花园连通，为内向的办公室提供百分百的自然通风和绿色植物，从而大大地改善了太阳直接辐射所造成的影响。
2 优化围护结构墙体设计
2.1 外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重,因此,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。
2.2 高层建筑的围护墙体不宜采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料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体,笔者认为存在以下不足之处:抗震能力差,易松散,与结构构件结合不好,整体性能差;不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材,安装装饰构件等;不能承受有振动的凿、刨的装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥;墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%～13%,因此应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。
二、外门窗节能措施
高层建筑的\"风环境\"。在冬季，风力对建筑的热损失很大，增大冷空气的渗透量，使室内热损失加大。外门窗是阻止冷风渗透的最薄弱部位，其能耗占建筑总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。其节能措施有：#p#分页标题#e#
1、控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值，JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出\"北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%\"。
2、提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。
3、改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。
4、设置\"温度阻尼区\"。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次像热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯间设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
三、其他节能因素
1、保温材料。在冬季。风力对高层建筑的热损耗很大，由于大量冷空气渗透，使得室内的热量急剧减少。这些往往都是由于建筑的某些部位的不合理处置造成的，因此建筑的保温材料的选用应当科学、谨慎。
2、外窗设计。良好的外窗保温隔热性能是提高建筑节能比较经济有效的办法。
3、节能型玻璃。普通的平板玻璃具有造假低廉、采光性能良好等优点，但同时其传热系数量大、消耗大，从节能角度来说，中空玻璃(在两层玻璃间隔成空气间层，气层中注入惰性气体，四角密封而成。)镀膜玻璃(在玻璃表面涂上镀金属薄膜等，使其渗入玻璃表面或置换其表面层，成为无色或者是有色的薄膜。)吸热玻璃(在平板玻璃成分中注入微量元素，职称着色的透明玻璃。)等比较长远，值得推广。
四、结语
高层建筑外围护墙体耗能量较大，占整个建筑耗能的25 %左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多，国外的一些高层建筑造成圆塔形，比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第三大街53 号办公楼都是圆型或椭圆形，我们知道，相同的面积，圆的周长最短，这样使建筑外露面积较小。因此，基于能量损耗的考虑，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。
