高層建筑節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用研究

北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊:高層建筑容納人數(shù)眾多，信息處理量大。為保持正常的運作，高層建筑在電梯、空調(diào)、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。

一、高層建筑能耗特點分析

1、能耗組成及特點分析

高層建筑容納人數(shù)眾多，信息處理量大。為保持正常的運作，高層建筑在電梯、空調(diào)、供水、供暖、管理等方面要消耗大量的能源。主要的消耗形式包括電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等。其中供暖空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和辦公設(shè)備系統(tǒng)是建筑能耗的4個主要系統(tǒng)。供暖空調(diào)系統(tǒng)耗電量占到整個建筑能耗的50%以上；照明系統(tǒng)次之，大約為20%；動力系統(tǒng)約為10%；辦公設(shè)備系統(tǒng)約為10%。

2、采光和通風(fēng)的要求

高層建筑基本空間由主要使用房間、交通聯(lián)系空間（水平交通和垂直交通）、輔助使用房間（餐飲和衛(wèi)生間）以及設(shè)備系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成，平面布局與空間組織相對固定，各部分功能空間對自然采光與通風(fēng)的需求都不容忽視。因此，高層建筑能耗對氣候的依賴性較弱，若通過調(diào)節(jié)建筑與環(huán)境的關(guān)系來達(dá)到節(jié)約能耗的目的，效果甚微。高層建筑的節(jié)能問題應(yīng)從建筑自身出發(fā)（如平面形式、進深大小、圍護構(gòu)件、設(shè)備系統(tǒng)等），進行節(jié)能措施的探討。

二、高層建筑設(shè)計常見問題

高層建筑設(shè)計中常出現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力差的問題，建筑的外圍護結(jié)構(gòu)包括屋面、外墻、外窗以及地面等部位。對于高層建筑而言，由于其豎向表面面積遠(yuǎn)大于橫向屋面面積，因此，建筑屋頂、建筑外墻及建筑外窗的保溫隔熱能力成為了衡量其圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱能力的決定性因素。影響建筑外墻節(jié)能的主要因素是墻體材料，以及影響墻體材料節(jié)能效果的墻體外飾面，東、西外墻遮陽，墻體構(gòu)造形式等。

在研究中發(fā)現(xiàn)，高層建筑外墻應(yīng)設(shè)置保溫層，采用雙層玻璃。由于西安高新區(qū)清揚國際大廈，外墻采用加氣混凝土砌塊，未設(shè)置保溫層，使得該辦公建筑供暖空調(diào)能耗占總能耗的比例高達(dá)60.27%。另外，當(dāng)建筑外墻采用玻璃幕墻配合外掛鋁塑板的構(gòu)造做法時，雖然設(shè)置了聚苯板外保溫但其供暖空調(diào)能耗普遍較高，如旺座現(xiàn)代城B座和D座，供暖空調(diào)能耗高達(dá)54.62%～56.08%。在窗戶類型的選擇上，分析可知，供暖空調(diào)能耗較高的都采用了單層單玻窗，能耗高達(dá)56.8%～60.27%。除此之外，還發(fā)現(xiàn)幾乎沒有高層建筑采取遮陽手段來降低供暖空調(diào)能耗，尤其是西向遮陽的問題，值得引起專業(yè)人員的重視。

三、設(shè)計對策

1、通風(fēng)設(shè)計

關(guān)于自然通風(fēng)的引入，一方面可以對建筑的空間形式進行組織，盡可能形成穿堂風(fēng)，這一點在條形高層建筑中比較容易實現(xiàn)。對于點式高層，應(yīng)盡可能組織兩垂直墻面窗戶之間的通風(fēng)。自然通風(fēng)的組織需要更大的窗墻面積比并形成風(fēng)的通路。另外，還可以結(jié)合雙層玻璃來實現(xiàn)降溫。在國外，建筑利用通風(fēng)已經(jīng)成為了一種趨勢，很多建筑在設(shè)計階段均考慮了通風(fēng)的構(gòu)造體系，例如津巴布韋的Eastgate大樓、英國中部北安普敦近郊的巴克萊卡公司總部大樓等都采用了這種通風(fēng)構(gòu)造形式。

2、外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）外圍護結(jié)構(gòu)材料。針對目前高層建筑外圍護結(jié)構(gòu)材料以實體圍護結(jié)構(gòu)和透明圍護結(jié)構(gòu)為主的現(xiàn)狀，且基于高層建筑外圍護結(jié)構(gòu)并非承重結(jié)構(gòu)，材料選取較為靈活的特點，對于實體圍護結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)小的多孔/空心砌塊或加氣混凝土砌塊等，配合外墻外保溫和合理的窗墻面積比，控制由外圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱帶來的能耗損失。對于處于寒冷地區(qū)與夏熱冬冷地區(qū)交界的城市，應(yīng)盡量減少玻璃幕墻的使用。

當(dāng)實體圍護結(jié)構(gòu)達(dá)到保溫隔熱要求后，透明圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循以下措施：盡量減少使用玻璃幕墻；控制合理的窗墻面積比，控制可開啟面積以組織通風(fēng)；選用節(jié)能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。