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摘要：伴随着我国能源供求矛盾不断升级，作为能源消耗大户的建筑业来说，如何解决建筑节能已成为刻不容缓的大事。这要求我们在建筑设计中要充分考虑建筑节能问题，创新节能措施，为建筑节能事业的发展做出应用贡献。下文就以此问题展开探讨。
关键词：高层建筑；节能；应用研究
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言
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。
一、建筑节能设计的重要性
1、有利于我国经济快速稳定发展
我国是一个能耗大国，能耗消费总量排在世界第二。而我国人口众多，能源资源相对缺乏，人均能源占有量仅为世界平均水平的40%。我国的建筑能耗已占到全社会总能耗的30%左右。在目前我国能源形势相当严峻，在今后的长时期内也将难以缓解的状况下，节约能源已是刻不容缓。如果再不节约能源，将严重制约我国的经济和社会发展。因此，为了使国民经济持续、稳定、协调发展，提高环境质量，必须节约使用能源，逐步扭转能源浪费严重的局面。
2、有利于环境保护
随着国民经济的快速发展，居民空调的拥有量呈直线上升。而空调能耗产生的二氧化硫，氮氧化物和其他污染物都会污染空气、危害人的身体健康，造成环境酸化，破坏生态平衡。通过建筑节能可以减少污染物的排放量，减轻大气污染，保护生态环境和提高建筑热环境的质量。
3、有利于提高居住质量，降低住户的使用成本
随着我国经济快速稳定发展和人民生活水平的提高，追求舒适的居住环境成了人们的迫切需要，节能建筑由于采用了成套的节能技术措施，如适当控制建筑体形系数，采用保温性能良好的加气混凝土砌块等新型墙体材料，采用中空双层玻璃窗等，减少了围护结构的散热，改善了建筑热环境的质量，提高了供热系统的热效率，既节约了能源，又降低了房屋的使用成本，住户得到了实惠。
二、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，进行节能措施的探讨。
3、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。
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。
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。当实体围护结构达到保温隔热要求后，透明围护结构应遵循以下措施：尽量减少使用玻璃幕墙；控制合理的窗墙面积比，控制可开启面积以组织通风；选用节能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。
（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；二是对墙体傳热系数的直接影响；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<0.6）”节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”，当外墙的传热系数由于其构成而不能达到《建筑节能设计标准》要求时，采用“浅色外饰面”的节能措施则可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可满足“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或部分采用浅色外饰面显然是有利的。
（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<0.5）”的节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”，节能设计中应考虑“东、西外墙遮阳”，在夏天东、西晒非常严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计经验。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。
（4）屋面的节能。目前有很多屋面采用一些远不满足热舒适性和节能标准的隔热措施，有的甚至没有采用任何隔热措施，其中高层建筑的隔热措施更加不到位。正确的施工方法及节能材料的选用可以有效的降低传热系数几传热能耗，起到很好的节能和改善热环境的效果。坡屋顶的采用也是屋面保温节能的有效措施之一。另外，设计屋顶花园不仅改善了环境，也起到了保温隔热的效果，更加在高楼林立的城市弥补了地面绿地的不足，所以屋顶也是在设计中不可忽视的重要方面。其次，屋面保温材料为避免屋面重量和厚度太大，应选用密度、导热系数小的保温材料。目前，这些高效保温材料已经开始走进建筑领域应用于屋面，如膨胀珍珠岩保温芯板它施工方便，价格低廉，又环保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太阳能是一种洁净的可再生能源，开发利用潜力巨大，更是建筑上极有潜力的新能源之一。其中，太阳能供用热水、主动式和被动式太阳能取暖和空调，以及太阳能发电等等都是很好的实用实例。我国面积广大，太阳能的资源极其丰富，如果将其加以充分利用，既可以节省大量非可再生资源，保护环境，创造和谐社会，而且有可能在南方某些地区完全利用太阳能取暖。
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建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。
结束语
建筑节能对国家来说是缓解能源紧缺的大事，是一项系统的庞大工程，涉及范围比较广泛。近年来高层建筑的大量兴建，如何加大高层建筑节能已成为当务之急。我们只有齐心协力，才能将大力推广节能建筑这项造福子孙后代的事业做好。
参考文献
[1]陈春兰，姚文强.浅谈节能建筑设计[J].科技信息，2011年.
[2]刘树源.对建筑节能设计的思考[J].科技资讯，2011年.
关键词：高层建筑；节能；应用研究
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言
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。
一、建筑节能设计的重要性
1、有利于我国经济快速稳定发展
我国是一个能耗大国，能耗消费总量排在世界第二。而我国人口众多，能源资源相对缺乏，人均能源占有量仅为世界平均水平的40%。我国的建筑能耗已占到全社会总能耗的30%左右。在目前我国能源形势相当严峻，在今后的长时期内也将难以缓解的状况下，节约能源已是刻不容缓。如果再不节约能源，将严重制约我国的经济和社会发展。因此，为了使国民经济持续、稳定、协调发展，提高环境质量，必须节约使用能源，逐步扭转能源浪费严重的局面。
2、有利于环境保护
随着国民经济的快速发展，居民空调的拥有量呈直线上升。而空调能耗产生的二氧化硫，氮氧化物和其他污染物都会污染空气、危害人的身体健康，造成环境酸化，破坏生态平衡。通过建筑节能可以减少污染物的排放量，减轻大气污染，保护生态环境和提高建筑热环境的质量。
3、有利于提高居住质量，降低住户的使用成本
随着我国经济快速稳定发展和人民生活水平的提高，追求舒适的居住环境成了人们的迫切需要，节能建筑由于采用了成套的节能技术措施，如适当控制建筑体形系数，采用保温性能良好的加气混凝土砌块等新型墙体材料，采用中空双层玻璃窗等，减少了围护结构的散热，改善了建筑热环境的质量，提高了供热系统的热效率，既节约了能源，又降低了房屋的使用成本，住户得到了实惠。
二、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，进行节能措施的探讨。
3、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。
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。
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。当实体围护结构达到保温隔热要求后，透明围护结构应遵循以下措施：尽量减少使用玻璃幕墙；控制合理的窗墙面积比，控制可开启面积以组织通风；选用节能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。
（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；二是对墙体傳热系数的直接影响；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<0.6）”节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”，当外墙的传热系数由于其构成而不能达到《建筑节能设计标准》要求时，采用“浅色外饰面”的节能措施则可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可满足“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或部分采用浅色外饰面显然是有利的。
（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<0.5）”的节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”，节能设计中应考虑“东、西外墙遮阳”，在夏天东、西晒非常严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计经验。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。
（4）屋面的节能。目前有很多屋面采用一些远不满足热舒适性和节能标准的隔热措施，有的甚至没有采用任何隔热措施，其中高层建筑的隔热措施更加不到位。正确的施工方法及节能材料的选用可以有效的降低传热系数几传热能耗，起到很好的节能和改善热环境的效果。坡屋顶的采用也是屋面保温节能的有效措施之一。另外，设计屋顶花园不仅改善了环境，也起到了保温隔热的效果，更加在高楼林立的城市弥补了地面绿地的不足，所以屋顶也是在设计中不可忽视的重要方面。其次，屋面保温材料为避免屋面重量和厚度太大，应选用密度、导热系数小的保温材料。目前，这些高效保温材料已经开始走进建筑领域应用于屋面，如膨胀珍珠岩保温芯板它施工方便，价格低廉，又环保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太阳能是一种洁净的可再生能源，开发利用潜力巨大，更是建筑上极有潜力的新能源之一。其中，太阳能供用热水、主动式和被动式太阳能取暖和空调，以及太阳能发电等等都是很好的实用实例。我国面积广大，太阳能的资源极其丰富，如果将其加以充分利用，既可以节省大量非可再生资源，保护环境，创造和谐社会，而且有可能在南方某些地区完全利用太阳能取暖。
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建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。
结束语
建筑节能对国家来说是缓解能源紧缺的大事，是一项系统的庞大工程，涉及范围比较广泛。近年来高层建筑的大量兴建，如何加大高层建筑节能已成为当务之急。我们只有齐心协力，才能将大力推广节能建筑这项造福子孙后代的事业做好。
参考文献
[1]陈春兰，姚文强.浅谈节能建筑设计[J].科技信息，2011年.
[2]刘树源.对建筑节能设计的思考[J].科技资讯，2011年.