城市高层建筑节能设计分析

摘要：我国的高层建筑越来越多，这些高楼也成为城市标志性的建设。除了安全问题外，高层建筑的节能设计也引起了关注，建筑节能不仅仅是建筑本身的节能，也与建筑城市的整体环境、气候以及城市的整体布局息息相关，建筑物本身也因为材料、朝向、结构等综合性因素节能情况有所不同。文章对高层建筑节能设计中存在的问题进行探讨，并提出相应建议。

关键词：高层建筑；节能设计；存在问题

1高层建筑的组群修正系数

建筑能耗的指标是指在进行建筑设计时就需要确定一个值，然后通过一些影响能耗的因素来建立修正的系数，从而对不同情况进行修正，让指标更为接近实际情况。组群修正一般是讨论高层建筑的总平面布置时与邻近建筑之间、与道路间、建筑的立面体的造型设计而带来的风压增加或者热反射干扰等问题，一般是以下几个方面。1.1高层建筑相邻的阳光阴影保护因素。阴影保护系数是相邻的高层建筑对所遮挡的建筑带来热稳定作用的修正系数，正如同传统的热带建筑，在住宅规划中减少了建筑之间的间距，增加住宅内的阴影让温度变凉的目的。倘若高层建筑空调设备在满足了原本规划中要求的13M间距及绿化景观的要求，在夏季时还需要争取改善阴影保护的因素，避免不必要的阳光直射情况，造成空间负荷加大。1.2高层建筑群体中风洞效应。高层建筑除了考虑安全问题外，也需要关注风流给高层建筑的窗口、楼阁口造成的风雨渗透过强的复杂问题。高层建筑组群倘若未做好设计便会造成“恶性风流”，会在地面角落位置形成强烈的大风，或者因为风流在建筑物背风面的位置形成风流激烈的效果，在高楼与高楼之间的空间里形成气流的“通风口”，而高楼则成为避风的“屏障效应”。这种情况都会造成能源消耗。1.3高楼因为幕墙或玻璃面造成阳光“反射干扰”。在高层建筑中，北方立面因为阳光照射少，所以稳定性比较好，但是因为高层建筑间距都较近，其他建筑的玻璃幕墙因为反射阳光而造成了北方立面的房间常年被光线照照射，其中的红外辐射导致在夏天同样需要加强制冷，这也是造成能耗的原因。

2优化建筑位置朝向设计及体形设计的节能

2.1建筑的设计。各个城市高层建筑数量在不断增加，在建筑建设的同时也不断地凸显出一些问题，例如体形过于庞大、容积率过高、相邻的建筑紧密互相遮挡、楼层不通透等，都导致了居民的居住环境整体质量不断下降。现在许多高层建筑的设计者过于追求楼层高楼盘大，只重视立面的形式以及空间的使用功能，却忽略了保护生态环境，也有一些设计师本身对于建设设计节能的认识不够，在设计中没有采取节能的措施，就会导致高能耗。一般说到建筑节能，就是指建筑形体、朝向、结构等的保温效果、隔热性能、门窗质量等各方面都从节约能源的角度考虑，在建筑的时候要考虑建筑的本身来进行节能的设计。2.2建筑的位置及朝向。阳光不仅有益于人类身体健康，对于建筑的节能方面有着非常重要的意义，特别是寒冷地区，人们更需要应用到日照来取暖，即使不用太阳能来做发电或其他能量使用，只是简单地利用阳光的温暖，所以房屋里能否有阳光直射是很多人考虑的重点。高层建筑因为容积率过高难以满足日照要求，所以设计师在前期设计时就需要充分考虑日照，这对于寒冷地区的城市规划是非常重要的，要尽量合理确定好建筑的位置以及朝向，根据太阳的位置做出阳光照射到建筑内的影响图，在北纬40~50°的地区，冬天朝向所得到的阳光辐射能量是夏天的两倍，设计师需以此来确定冬季的日照时间，确定建筑的朝向，对于南面的开窗面积尽量开大，而北向、东向窗口要尽可能的小，这样让每幢高层建筑都有尽可能多的照射，接收太阳辐射的热能，让冬天室内的温度因为阳光的照射而舒适，节约其他额外的热量来源。合理的建筑体形可以减少高层建筑物与外界的热量交换，在不改变其他条件的情况下，体型越大的建筑单位面积散热量越大，对节能是非常不利的，所以必须正确处理建筑的多样化形式与节约能源之间的联系。同样，高层建筑物外形越简单，外壳的表面积就会越小，热交换量也会更少。因此在建筑中选择最佳的节能体系设计就是要选择合适、简单的造型。

3高层建筑外墙围护结构面注意节能

3.1室内沿外墙周边地面的保温设计。围护结构的主体部分就是外墙，高层建筑的外墙结构是钢筋混凝土的框架，不同于一般的砖石结构，所以在设计制造时既要减轻荷载，又要达到保温、隔热的需求，一般采用轻质高效保温的材料。当下在较冷的地区常用页岩陶粒混凝土空心砌块或者黏土空心砖与空心砖复合墙体，但是节能的效果仍然不够理想。围护结构的材料分布的位置有外侧及内侧，在同一低温气候里，材料布置层次不同所取得的保温效果也会不同，为了防止墙体内产生冷凝水，一般将保温层设在外侧。3.1.1改善墙体材料的保温隔热性能。在砌体的材料选择时，多采用新型的节能砖来增加节能效果，比如加气混凝土砌块、混凝土空心砌块等，能够让承重与保温隔热聚于一体，另外也有浮石、火山渣及其他材料生产的多排孔轻质砌块，然后使用保温砂浆砌筑同样也具有节能的效果。3.1.2对墙体采用的保温隔热方法。对墙体采用保温隔热就是用外墙做外部及内部双向保温技术。目前外墙外部保温技术的应用比较广泛，可以解决外墙热桥的问题，也可以增加室内的使用面积，还能够方便室内的装修。3.1.3北方寒冷地区住宅室内沿外墙周边地面的保温措施。在沿外墙周边的地方倘若不采用保温设计，冬天外墙的内侧墙面及墙角就容易出现结露的现象，会使地面的热传导损失变大，情况严重的话甚至会破坏地坪，影响日常的使用。在实际工程中一般会建议沿外墙周边的室内垫层设置具有抗压强度、吸性比较小的保温性材料，以此来保证室内的稳定性及寒冷地区的采暖能量消耗。3.2窗户的节能技术。玻璃窗的传热量比较大，窗户能够引进太阳辐射，又因为冷风渗透有非常大的影响，同时因为热阻比其他围护结构要小，冬季窗户表面温度低，就会让窗户边的人感觉到冷，影响整体的舒适性。所以在设计窗户时需要首先注意控制窗墙的面积比，同时注意窗户朝向的区别性，减少北侧窗户的面积来减少热量的损失。在门窗的气密性方面也需要提高，这是减少室外冷热空气渗入到室内的一个重要设施，如果是平开门窗及大块玻璃的窗户，需要留意要减少窗户中存在的缝隙，在缝隙中都需要细密地嵌入密封胶条，在门窗框与墙体间如果也有缝隙则需要用保温砂浆等材料来填充，保证提高气密性，减少从门窗渗入的热冷空气。要想提高窗户的保温能力则需要使用中空玻璃，一般是由两片或者两片以上平行的玻璃板黏合而成的玻璃组合，通过两块玻璃板通过间隔条来隔出空间，然后利用中空玻璃构造出空气夹层来降低传热系数而达到节能的目的，同时也能很好的隔音。

4结语

高层建筑节能设计的进步关系着国家能源战略和资源节约的重要工作，要不断地加强节能技术的研发，学习引进更为先进的方法，促使国家高层建筑节能设计的可持续发展。

参考文献

[1]刘庆阳，张守君，宋时欣.基于建筑节能的高层住宅建筑设计探讨[J].居业，2019（3）：62.

作者:张文博