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摘要：针对现在能源消耗巨大的现状，从节能建筑的角度出发，在建筑设计，围护结构设计等方面对目前的建筑节能技术和今后的发展进行初步探讨。
关键词：高层建筑；节能设计
Abstract: aimed at the huge energy consumption situation, starting from the energy-saving architectural angle, in the architectural design, structure design and other aspects to carry on the preliminary discussion on the development of building energy-saving technology at present and in the future.
Key words: high-rise building; energy-saving design
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
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。所谓高层建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、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。
一、优化建筑位置朝向设计及体形设计
高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量。在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。据有关资料分析，地球每年接收的能量有60亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。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。合理的建筑体形能够减少高层建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，体型系数(建筑物外围护面积与其所包围体积之比)越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是高层建筑设计中应当引起重视的问题。
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。
二、优化围护结构墙体设计
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、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：
(1)抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。
(2)不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。
(3)不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面層、予留洞。槽易出现冷桥。
(4)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。
3、国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，欧、美各国取得不少先进经验。某些欧美国50％左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
4、受阳光照射的高层建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层住房冬冷夏热现象十分明显。对此，除必须考虑屋面隔热保温措施以外，还可从建筑设计角度考虑在顶屋设置通风隔热层或将顶层做为设备间等，形成2次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面可通过蓄水(如屋顶游泳池)和屋面定时喷水系统使屋面显著降温。
三、围护结构的节能
1、外墙的节能技术。外墙的节能措施，目前主要是使用环保节能型建筑材料，可以有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。复合墙板构造复杂一些，但它将材料区别使用，可采用高效的隔热材料，能充分发挥各种材料的特长，板体较轻，热工性能较好，适用于住宅、医院、办公楼等高层建筑的外墙。在进行经济性、可行性分析的前提下，在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。另外，目前还有可调节的外墙，即采用多向、多层、可开、可闭的外墙，以适应不同的气候，减少空调，采暖的时间，降低能耗。
2、窗的节能技术。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：
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。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。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。
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。关于使用中空玻璃的实例，红谷滩的红谷大厦就是一个例子。它使用的是LOW－E玻璃，这样可以减少每天的运行成本，减少能源消耗，降低环境污染。
四、结语
节约能源是我国的基本国策，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，使我国的建筑设计逐渐走节能化的可持续发展的道路。
关键词：高层建筑；节能设计
Abstract: aimed at the huge energy consumption situation, starting from the energy-saving architectural angle, in the architectural design, structure design and other aspects to carry on the preliminary discussion on the development of building energy-saving technology at present and in the future.
Key words: high-rise building; energy-saving design
中图分类号：TU201.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
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。所谓高层建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、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。
一、优化建筑位置朝向设计及体形设计
高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量。在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。据有关资料分析，地球每年接收的能量有60亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。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。合理的建筑体形能够减少高层建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，体型系数(建筑物外围护面积与其所包围体积之比)越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是高层建筑设计中应当引起重视的问题。
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。
二、优化围护结构墙体设计
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、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：
(1)抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。
(2)不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。
(3)不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面層、予留洞。槽易出现冷桥。
(4)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。
3、国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，欧、美各国取得不少先进经验。某些欧美国50％左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。
4、受阳光照射的高层建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层住房冬冷夏热现象十分明显。对此，除必须考虑屋面隔热保温措施以外，还可从建筑设计角度考虑在顶屋设置通风隔热层或将顶层做为设备间等，形成2次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面可通过蓄水(如屋顶游泳池)和屋面定时喷水系统使屋面显著降温。
三、围护结构的节能
1、外墙的节能技术。外墙的节能措施，目前主要是使用环保节能型建筑材料，可以有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。复合墙板构造复杂一些，但它将材料区别使用，可采用高效的隔热材料，能充分发挥各种材料的特长，板体较轻，热工性能较好，适用于住宅、医院、办公楼等高层建筑的外墙。在进行经济性、可行性分析的前提下，在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。另外，目前还有可调节的外墙，即采用多向、多层、可开、可闭的外墙，以适应不同的气候，减少空调，采暖的时间，降低能耗。
2、窗的节能技术。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：
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。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。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。
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。关于使用中空玻璃的实例，红谷滩的红谷大厦就是一个例子。它使用的是LOW－E玻璃，这样可以减少每天的运行成本，减少能源消耗，降低环境污染。
四、结语
节约能源是我国的基本国策，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，使我国的建筑设计逐渐走节能化的可持续发展的道路。