浅析高层建筑节能设计的应用.docx

浅析高层建筑节能设计的应用【摘要】高层建筑在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳、外围护结构保温隔热能力差、可再生能源的利用率不高等常见的问题。本文针对以上问题通过对高层建筑进行能耗研究提出了自然通风、围护结构、可再生能源等在节能设计中综合运用的改进措施以期对高层建筑生态化发展提供有益的借鉴。【关键词】高层建筑节能应用研究一、高层建筑能耗特点分析1、能耗组成及特点分析高层建筑容纳人数众多信息处理量大。为保持正常的运作高层建筑在电梯、空调、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的能源消耗形式包括电、煤、天然气以及集中供热的蒸汽和热水等。其中供暖空调系统、照明系统、动力系统和办公设备系统是建筑能耗的4个主要系统。供暖空调系统耗电量占到整个建筑能耗的50%以上；照明系统次之大约为20%；动力系统约为10%；办公设备系统约为10%。2、采光和通风的要求高层建筑基本空间由主要使用房间、交通联系空间（水平交通和垂直交通）、辅助使用房间（餐饮和卫生间）以及设备系统等几部分构成平面布局与空间组织相对固定各部分功能空间对自然采光与通风的需求都不容忽视。因此高层建筑能耗对气候的依赖性较弱若通过调节建筑与环境的关系来达到节约能耗的目的效果甚微。高层建筑的节能问题应从建筑自身出发（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等）进行节能措施的探讨。二、高层建筑设计常见问题高层建筑设计中常出现围护结构保温隔热能力差的问题建筑的外围护结构包括屋面、外墙、外窗以及地面等部位。对于高层建筑而言由于其竖向表面面积远大于横向屋面面积因此建筑屋顶、建筑外墙及建筑外窗的保温隔热能力成为了衡量其围护结构保温隔热能力的决定性因素。影响建筑外墙节能的主要因素是墙体材料以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面东、西外墙遮阳墙体构造形式等。在研究中发现高层建筑外墙应设置保温层采用双层玻璃。由于西安高新区清扬国际大厦外墙采用加气混凝土砌块未设置保温层使得该办公建筑供暖空调能耗占总能耗的比例高达60.27%。另外当建筑外墙采用玻璃幕墙配合外挂铝塑板的构造做法时虽然设置了聚苯板外保温但其供暖空调能耗普遍较高如旺座现代城B座和D座供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上分析可知供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗能耗高达56.8%～60.27%。三、设计对策1、通风设计关于自然通风的引入一方面可以对建筑的空间形式进行组织尽可能形成穿堂风这一点在条形高层建筑中比较容易实现。对于点式高层应尽可能组织两垂直墙面窗户之间的通风。自然通风的组织需要更大的窗墙面积比并形成风的通路。另外还可以结合双层玻璃来实现降温。在国外建筑利用通风已经成为了一种趋势很多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式。2、外围护结构设计（1）外围护结构材料。针对目前高层建筑外围护结构材料以实体围护结构和透明围护结构为主的现状且基于高层建筑外围护结构并非承重结构材料选取较为灵活的特点对于实体围护结构应尽量选用导热系数小的多孔/空心砌块或加气混凝土砌块等配合外墙外保温和合理的窗墙面积比控制由外围护结构保温隔热带来的能耗损失。对于处于寒冷地区与夏热冬冷地区交界的城市应尽量减少玻璃幕墙的使用。（2）墙体外饰面。建筑外墙饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线其材料的热工性能将直接影响围护结构的热工性能。建筑墙体外饰面对建筑节能设计的影响主要通过围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数表现出来：一是在房间制冷状态下对房间能耗的影响；二是对墙体传热系数的直接影响；三是房间在自然通风状态下对墙体内表面最高温度的影响。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑外墙采用“浅色外饰面（太阳辐射吸收系数（3）墙体外遮阳。除外围护结构材料的选择外还可增加建筑遮阳以减少供暖空调能耗。建筑遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳等方式可结合立面设计意图进行设计尤其应注意西向遮阳对节约建筑能耗的作用。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑的“东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳（透射比3、可再生能源的利用在系统的能源使用方面应尽量开发可再生能源的利用如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等来减少对煤和天然气等不可再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的依赖。例如使用分体空调的建筑建议增设地源热泵这样可大大降低空调系统能耗；使用螺杆式水冷机组的