淺談高層建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能應(yīng)用

1、淺談高層建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能應(yīng)用摘要：在我國(guó)，建筑節(jié)能已經(jīng)成為建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的指標(biāo)要求，特別是在城市化建設(shè)過(guò)程中，大量的高層及超高層建筑不斷涌現(xiàn)，做好高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅能夠極大推動(dòng)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范概念的延伸，同時(shí)也促進(jìn)全社會(huì)對(duì)于建筑節(jié)能的重視，進(jìn)而給予充分重視，帶動(dòng)全國(guó)低碳環(huán)保建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：高層建筑；節(jié)能；設(shè)計(jì)應(yīng)用隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的進(jìn)一步提高，高層建筑在提升城市形象.節(jié)約土地資源等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，而隨著近年來(lái)我國(guó)房地產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展，眾多的高層建筑如雨后春筍般拔地而起。特別是采用鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻設(shè)計(jì)的地標(biāo)性建筑，在城市規(guī)劃建設(shè)中占了較大一部分比重。但是隨之而來(lái)也衍生了一系列問(wèn)

2、題，諸如的光污染.高耗能等等，因此針對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能應(yīng)用成為最新的研究課題。 一、高層建筑的節(jié)能規(guī)劃要求 在公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中明確表述，公共建筑的總體規(guī)劃應(yīng)與單體建筑相協(xié)調(diào)，充分考慮各種宏觀因素對(duì)單體布局的影響，充分利用所在地區(qū)的天然熱源.風(fēng)源等來(lái)實(shí)現(xiàn)每一棟住宅建筑單體夏季都有充足的迎風(fēng)面，冬季都有充足的日照，以滿足采暖.通風(fēng)與采光的要求。這一要求作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則，原則上不允許逾越。但是在我國(guó)的城市規(guī)劃中，大部分并沒(méi)有留有充足的樓間距，特別是在一些舊房改造項(xiàng)目中，新建高層建筑與原有舊危房間的樓間距及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)未能達(dá)到節(jié)能要求。而且在諸如地區(qū).朝向.方位.建筑布局.地形地勢(shì)等考

3、量上，無(wú)法得出一個(gè)最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。因此只能以減少自然通風(fēng)為手段進(jìn)行彌補(bǔ)。 再者，單體之間的組合對(duì)氣流的形成具有直接的影響，特別是高層建筑群內(nèi)部易受到回旋渦流的作用，容易出現(xiàn)死角，不利于室內(nèi)的自然通風(fēng)，從而形成不利的小區(qū)微氣候。因此，為了營(yíng)造綠色舒適的小區(qū)微環(huán)境，必須調(diào)整好單體之間的組合，使每棟建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區(qū)之外，避免出現(xiàn)滯流區(qū)。但是在小區(qū)的總體設(shè)計(jì)中，很難達(dá)到同步的設(shè)計(jì)總平規(guī)劃，特別是在一些改造型社區(qū)和新建大型住宅小區(qū)，往往由于市政規(guī)劃的變化而導(dǎo)致總體布局的一改再改，無(wú)法達(dá)到原有節(jié)能規(guī)劃的要求。 另外，綠化和水體可以改善小區(qū)的微氣候。目前一些單體高層建筑設(shè)計(jì)在中間加建綠化平臺(tái)

4、或通風(fēng)平臺(tái)，并適宜的布置水體及綠化，甚至在屋頂和建筑墻面進(jìn)行立體綠化設(shè)計(jì)，以此進(jìn)一步改善室內(nèi)外的物理環(huán)境，減少熱島效應(yīng)，改善局部氣候，保證高層建筑物內(nèi)的空氣溫度.空氣濕度.氣流速度和熱島強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)符合健康舒適和節(jié)能要求。但是隨之而來(lái)的，也有建筑物綠化養(yǎng)護(hù)和維護(hù)問(wèn)題，畢竟綠化設(shè)施并不是剛性維護(hù)設(shè)施簡(jiǎn)單的建筑體，而有自我生長(zhǎng)空間和變化因素，隨著時(shí)間的推移都需要更換植物和變更立體綠化設(shè)計(jì)方案。因此，對(duì)于高層建筑而言，最為首要的是加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)本身的節(jié)能措施，其效果遠(yuǎn)比增加不必要的維護(hù)措施要好。 二、目前高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)存在問(wèn)題及原因分析 1.高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)意識(shí)淡薄。 我國(guó)的高層建筑設(shè)計(jì)目前仍處在

5、一個(gè)不太成熟的階段，高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不被重視，導(dǎo)致建筑物設(shè)計(jì)貪大求高，容積率過(guò)高.綠化率偏低，相鄰的建筑物互相遮擋，無(wú)論是采光和通風(fēng)條件都缺乏互補(bǔ)的規(guī)劃設(shè)計(jì)措施。高層建筑設(shè)計(jì)都將重點(diǎn)放在追求外立面形式的新穎獨(dú)特.使用功能的創(chuàng)新優(yōu)化及安全性能的穩(wěn)定高效上，卻往往忽視了對(duì)周圍環(huán)境的保護(hù)及建筑耗能的降低，導(dǎo)致大部分高層建筑落成使用之后，需要常年開燈.高耗使用，造成巨大的浪費(fèi)。而且目前的高層建筑設(shè)計(jì)片面追求地標(biāo)性，缺乏意識(shí)上的主導(dǎo)，忽視節(jié)能環(huán)保的傾向。 2.高層建筑的建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與事實(shí)不相適應(yīng)。 3.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所能約束的節(jié)能技術(shù)并未細(xì)化至高層甚至超高層建筑，缺失評(píng)價(jià)方法。 4.高層建筑的

6、節(jié)能設(shè)計(jì)生搬硬套歐美體系及標(biāo)準(zhǔn)，缺乏地區(qū)適應(yīng)性。 大量的外國(guó)咨詢公司介入國(guó)內(nèi)的重大項(xiàng)目的節(jié)能咨詢，但是卻中國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)把握不夠，而且不了解地區(qū)性的氣候資源.技術(shù)能力.經(jīng)濟(jì)水平等，屢屢導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型上出現(xiàn)了不切實(shí)際的不合國(guó)情的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)，例如在我國(guó)南方地區(qū)高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)片面推介歐.美等高緯度寒冷地區(qū)所流行的雙層通風(fēng)玻璃幕墻系統(tǒng).外墻外保溫系統(tǒng).智能化內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng)等，造成大量建成后的隱患。 三、高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用措施 1.對(duì)建筑位置布置及朝向進(jìn)行優(yōu)化，不能盲從所謂風(fēng)水學(xué)。 高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)順從于建筑城市的風(fēng)玫瑰特性，按其季風(fēng)氣候及小環(huán)境進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，而不應(yīng)盲目聽(tīng)從業(yè)主的要求和所謂風(fēng)水學(xué)的迷信

7、。高層建筑的朝向定位應(yīng)成分考慮日照時(shí)間和日照朝向，比如說(shuō)在北回歸線以北地區(qū)，光照為南射向，這時(shí)就應(yīng)避免過(guò)高的容積率毅保障建筑的使用有充足的日照要求。寒冷地區(qū)城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)用日照原理，合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽(yáng)輻射熱能。如，在北緯40 度45 度地區(qū)，冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍，而在夏天東.西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季節(jié)，建筑物所得到的太陽(yáng)輻射熱能量不同，熱損失也不同，尤其是在冬至前后，由于太陽(yáng)高度角低，房間所接收的太陽(yáng)光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽(yáng)高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日

8、照時(shí)間，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向.東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。 2.外墻結(jié)構(gòu)墻體優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理采用保溫及隔熱材料。 外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)到保溫.隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料。目前在北方地區(qū)常用的墻體做法有：頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K；粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體；粘土實(shí)心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等。由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更為妥些。而在

9、南方地區(qū)，則應(yīng)注重隔熱效果，一般而言在進(jìn)行防滲處理的同步對(duì)墻體進(jìn)行隔熱材料基層處理，完全可以達(dá)到隔熱要求。特別是在頂樓和西曬位置，需要在外墻和內(nèi)墻均設(shè)置輕型隔熱層，就能最大限度的降低能耗。 3.采用空心混凝土砌塊進(jìn)行砌筑，利用空氣最大程度的保障保溫和隔熱效果。 在歐美各國(guó)普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，例如美國(guó)研制的TB 型保溫隔熱復(fù)合砌塊；波蘭的咬合式保溫砌塊，兩塊組合成320 厚墻體，在空心砌塊內(nèi)填入高效保溫材料，可以有效的降低墻體傳熱系數(shù)。在我國(guó)，新型的混凝土空心砌塊的研發(fā).生產(chǎn)和應(yīng)用也越發(fā)熱門。由于混凝土空心砌塊保溫效果好，又具有一定強(qiáng)度，避免了輕質(zhì)復(fù)合材料墻體的一些弊端，已經(jīng)在北京.上海等多地的高層建筑中推廣使用。 4.高層建筑外立面形態(tài)宜簡(jiǎn)潔流暢，避免復(fù)雜構(gòu)造。 建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多。因此，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過(guò)多.復(fù)雜。 四、結(jié)束語(yǔ) 高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是作為建筑節(jié)能的重要發(fā)展課題，也是能源可持續(xù)利用的有效辦法。而作為設(shè)計(jì)師，應(yīng)該加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，多從國(guó)外同類項(xiàng)目借鑒先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但是卻不應(yīng)盲目照