高层建筑节能设计探讨
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高层建筑节能设计探讨
摘要：在建筑不断跨越新高度的同时，其设计、建造不顾自然生态环境，缺少节能意识和地方气候特色，成为了高层住宅设计的缺陷，因此，在全球日益对住区可持续问题重视的今天，片面强调绿化率的城市高层住宅不应纳入生态住宅的范畴，文章主要探讨高层建筑节能设计的方法。
关键词：建筑设计；高层住宅；节能环保
城市高层住宅生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得住宅成为人与自然沟通的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。
1目前高层建筑住宅设计中存在的问题
随着高层建筑数量的不断增加，高层建筑中存在的一些问题也不断的凸显，例如体形庞大，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透等问题，直接导致了城市人居环境质量下降。
这与近年来一些城市建高层建筑设计者贪大求高，只重视立面形式和空间使用功能，而忽略生态环境的保护，有着直接的关系。
对建筑设计节能认识不足，没有在设计中采用节能措施，往往会造成高能耗。
所说的建筑节能，既包括建筑本身的节能，即建筑物的形体变化、朝向，外围护结构保温，隔热的性能，门窗质量，同时也包括城市的综合环境、气候条件、总体布局等因素。
关注建筑本身，采用节能设计理念是最主要的。
2优化建筑位置及朝向设计
考虑建筑环境及朝向是高层建筑定位时首先应考虑的问题。
要满足日照的要求，就不能有过高的容积率。
巨大的阳光辐射能量，能够为建筑带来大量的能量，特别是对寒冷地区人们而言，充分的利用阳光这个自然能源显得十分的重要。
建筑的设计者，在确定建筑的方位时，必须要把建筑的朝向考虑在内，根据建筑和地理情况，通过太阳高度角做出日影响图，从而确定建筑在冬季每天的日照时间。
因此，为了最大的扩大采光面，建筑的南向开窗面积尽可能大些，在充足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，有效的减少热损失，保持室内的温度环境。
3优化围护结构
将混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，是当前国外高层建筑节能普遍采用的方式。
外墙是围护结构的主体部分，要保证建筑的节能，就必须要在外墙设计上作出相应的调整。
砖石结构房屋是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重结构，所以，其围护结构都是属于填充材料。
因而为了有效的减轻荷载，满足保温、隔热的要求，通常会采用轻质高效的保温材料。
但是高层建筑的围护结构有所不
同，一般来说，高层建筑的围护墙体，不应该使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枓。
在材料的选择和应用上，应该与建筑整体的寿命应同步。
4控制体型系数及其他不利因素
从建筑耗能上看，高层建筑外围护墙体耗能量很大，大概占整个建筑耗能的25％左右。
影响建筑外露面积的主要因素之一，就是形体变化。
通常情况下，体形系数越大其耗能越多。
这也是国外许多高层建筑造成圆塔形的主要原因之一，比如美国洛杉矶的奸运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第二大街53号办公楼等高层建筑都是圆型或椭圆形。
因为，在相同的面积下，圆的周长最短，采用圆形就可以有效的减少建筑的外露面积。
所以，为了减少建筑的能量损耗，在设计时高层建筑的形体变化应该尽可能的简约，而不应该过于复杂。
高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能的因素之一。
尤其是在冬季，风力是影响建筑热量损失的主要因素之一，如果增大冷空气的渗透量，那将会导致室内热损失加大。
再加上建筑某些部位处理不当，容易在墙体内部产生冷凝水。
所以，在设计时必须要科学、可靠、正确的选择建筑保温材料。
5住区和外部环境规划
从整体上看，高层住宅生态设计，也城市整体环境的重要组成部分。
所以在设计时，应该要从城市环境景观效果的角度出发，尽量与周边环境形成良好的关系：①构成良好的整体风环境。
在高层住宅的生态设计中，应该要注意结合当地主导风向等气象资料，不仅要在相对位置上，克服冬季“恶性风流”的滋生，还要为创造夏季良好的室外自然通风条件而努力。
②构成开敞的生态自然环境。
为了了构造更多的绿色生态环境，设计时应该尽量减少硬地，更多的利用水滨、绿地，通过绿色和流水作为小气候的降温介质，这样可以有效的应对夏季炎热状况，同时也可以扩大住宅楼的视野。
③构成“可调节”的植被体系。
在设计中，应不能把植草理解为“绿化”。
应该注意尽可能的在住区内部生态住宅的南侧广植落叶乔木。
这样可以在夏季通过茂盛的树叶起遮荫作用，在冬季又能够因为落叶枝疏，将阳光引入室内，以适应冬寒夏热的气候条件。
而为了在冬季挡风或引导风流应该在住宅北侧，植常青树。
6内部空间
住宅内部空间的组成和布局是生态住宅设计最关键的问题。
从生态优化的角度上看，为了减少能量消耗和室内的不舒适性，住宅内部空间应具备适应冬寒夏热的能力，生态设计应注意以下几点：①建立一个通畅、直接的自然通风体系：在住宅内部空间的设计上，应该坚持连续、顺畅的原则，空间的高度和洞口位置，必须要注意考虑自然通风的效果。
通过有效的空间设计，可以有效的提高自然通风的风力压和温度压的能力，保证每个居室都能有良好的通风效果。
②建立生态住宅的温度分区规则：所谓的温度分区，就是在设计时根据不同居室的不同温度要求，进行合理的、有效的组合。
例如，要把温度要求高的主要空间，如卧室、客厅等，设计在如住宅平面的东南角或南侧中部等受外界影响较小的位置；
温度要求低的空间，则可以放在北侧或西北部，这样才能够形成抵御冬季寒风的“双层体系”，同时也可以改善室内空间的舒适效果。
7相关技术
在高层生态住宅设计技术的选择上，应该兼顾冬寒夏热这两种情况。
适应不同的气候条件是高层生态住宅设计技术应该考虑的问题：①住宅环境控制：声、光，热等问题是影响住宅环境的主要因素。
高层生态住宅要正确处理好这些问题，通过良好的隔声、防噪音能力和充分的自然采光的效果，以及高效的保温隔热效果，来提升住宅的居住品质。
②绿色与环保型建筑材料：受荷载、高度的影响，高层住宅的外围护材料开发，应该朝轻质、节能方面发展，以框—剪结构体系为主的高层住宅，通过对绿色建材的开发、推广，提升新型墙体的环保功能，对生态、环境的影响将有相当意义。
③中水资源的再生和利用：随着人口的增加，水资源的匮乏将愈益显现。
而对高层住宅而言，因其居民数量多，在夏季日用水量很大，假如没有注重水资源的循环使用，那会造成很大的浪费。
所以，应该在设计中通过生态体形、空间设计，在高层住宅顶部、中部设置中水贮存系统，收集雨水用来灌草或通过水资源的分级使用达到再生、节约的目的。
④住区废弃物的处理：高密集居住模式使得废弃物处理，成为生态技术一项必不可少的内容。
废弃物处理技术主要包括这些内容：建筑废弃物的再生应用、生活废弃物的集中管理和污水废弃物的沼气利用。
这些方面在当前的建筑技术之下都是可以做到的，当然前提是建筑师有住宅的生态概念。
8结语
总之，在高层建筑设计中，设计工作者应该从建筑设计的实用性和环保性出发，针对具体的建筑工程及其外部环境，做出科学合理的节能设计方案。
参考文献：
[1] 王兵.生态建筑的技术社会化视角[J].科技进步与对策,
2003,(4).。
