淺析高層建筑節能設計

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淺析高層建筑節能設計:淺談城市高層建筑節能設計

摘要：針對現在能源消耗巨大的現狀，從節能建筑的角度出發，在建筑設計，圍護結構設計等方面對目前的建筑節能技術和今后的發展進行初步探討。

關鍵詞：高層建筑；節能設計

近些年在某些城市建高層建筑已成風氣，設計者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生態環境的保護、建筑設計節能意識淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費巨大。所謂高層建筑節能不僅是建筑本身的節能，且由城市的綜合環境、氣候條件、總體布局；建筑物的形體變化、朝向；外圍護結構保溫。隔熱的性能；門窗質量等許多綜合性因素構成，因此，高層建筑的節能首先應為設計者重視。

一、優化建筑位置朝向設計及體形設計

高層建筑的定位首先應考慮對城市環境的影響容積率過高很難滿足日照要求，陽光有著巨大輻射能量。在寒冷地區人們十分珍惜陽光帶來的溫暖。據有關資料分析，地球每年接收的能量有60億億千瓦，這么大能量棄之可惜，從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽能接收器，陽光不僅對人的身體健康有著很大影響，對建筑的節能也有著十分重要意義。寒冷地區城市規劃應注重應用日照原理。合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能，因此，建筑的方位與節能有著直接關系。

如在北緯40度－45度地區，冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍，而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季節，建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同，熱損失也不同，尤其是在冬至前后，由于太陽高度角低，房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環境情況，按其太陽高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日照時間，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽光線，減少熱損失，保持室內舒適的溫度環境。合理的建筑體形能夠減少高層建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時，體型系數(建筑物外圍護面積與其所包圍體積之比)越大，單位面積散熱量也越大，對節能不利。因此，正確處理建筑形式多樣化和節能的關系，是高層建筑設計中應當引起重視的問題。

另外，高層建筑物的外形越簡單，其外殼的表面積越小，熱交換量亦越少。因此，高層建筑物的造型宜簡潔、完整，盡量避免復雜的輪廓線。

二、優化圍護結構墻體設計

1、外墻是圍護結構的主體部分，高層建筑的圍護結構不同于磚石結構房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重，因此，圍護結構屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫、隔熱要求，采用輕質高效保溫材料，目前在寒冷地區常用的墻體做法有、頁巖陶粒混凝土空心砌塊；粘土空心磚與實心磚復合墻體；粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。但存在問題較多，節能的效果仍達不到標準的要求。圍護結構的材料布置分外側和內側，在寒冷地區的同一氣候條件下，由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內產生冷凝水，保溫層設在外側更為妥些。

2、高層建筑的圍護墻體不宜采用外側保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂板、PG板)，巖棉板等輕質保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年，多則上百年，材料的應用與建筑整體的壽命應同步。對于輕質的外保溫復合墻體，筆者認為存在以下不足之處：

(1)抗震能力差，易松散，與結構構件結合不好，整體性能差。

(2)不能承受外部裝修貼、掛荷載，如：貼石材，安裝裝飾構件等。

(3)不能承受有振動的鑿、刨的裝修，如：剁斧石面層、予留洞。槽易出現冷橋。

(4)墻表面易出現裂紋。除此之外，復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內容易造成冷橋，是保溫、隔熱的薄弱環節。據測定，高層建筑所出現的冷橋約占整個熱損失的5％－13％，因此應引起設計者重視，采取有效構造措施盡可能避免產生冷橋。

3、國外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結構保溫，歐、美各國取得不少先進經驗。某些歐美國50％左右的建筑已應用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好，又具有一定強度，避免了輕質復合材料墻體的一些弊端。

4、受陽光照射的高層建筑物屋頂，表面溫度比其他圍護結構高得多，對室內溫度影響很大，頂層住房冬冷夏熱現象十分明顯。對此，除必須考慮屋面隔熱保溫措施以外，還可從建筑設計角度考慮在頂屋設置通風隔熱層或將頂層做為設備間等，形成2次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區的屋面可通過蓄水(如屋頂游泳池)和屋面定時噴水系統使屋面顯著降溫。

三、圍護結構的節能

1、外墻的節能技術。外墻的節能措施，目前主要是使用環保節能型建筑材料，可以有效減少通過圍護結構的傳熱，從而減少各主要設備的容量，達到顯著的節能效果。采用新型墻體材料與復合墻體圍護結構。復合墻板構造復雜一些，但它將材料區別使用，可采用高效的隔熱材料，能充分發揮各種材料的特長，板體較輕，熱工性能較好，適用于住宅、醫院、辦公樓等高層建筑的外墻。在進行經濟性、可行性分析的前提下，在墻體內外側敷設保溫隔熱的新材料。另外，目前還有可調節的外墻，即采用多向、多層、可開、可閉的外墻，以適應不同的氣候，減少空調，采暖的時間，降低能耗。

2、窗的節能技術。玻璃窗不僅傳熱量大，而且由于其熱阻遠小于其他圍護結構，造成冬季窗戶表面溫度過低，對靠近窗口的人體進行冷輻射，形成“輻射吹風感”，嚴重地影響室內熱環境的舒適。目前，就窗的節能措施，主要是從以下幾個方面考慮：

首先，控制窗墻面積比。窗戶既有引進太陽輻射熱的有利方面，又有因傳熱損失和冷風滲透損失都比較大的不利方面。就其總效果而言，窗戶仍是保溫能力最低的構件。由于通過窗戶的熱損失比例較大，因此我國規定：南向的窗墻比≤0.35，東西朝向的窗墻比≤0.25(單側窗)、≤0.30(雙側窗)，北向的窗墻比≤0.20。其次，提高氣密性，減少冷風滲透。

最后，提高窗戶的保溫能力。包括改善窗框的保溫性能以及使用中空玻璃來改善窗玻璃部分的保溫能力。

中空玻璃是由兩片(或兩片以上)平行的玻璃板粘合而成的玻璃組件。其兩片玻璃板間通過間隔條(注滿專用干燥劑一高效分子篩吸附劑)隔出一定寬度的空間，并使用高強度密封膠沿著玻璃的四周邊部進行密封。由于中空玻璃在構造上存在空氣夾層，從而有效地降低了傳熱系數，達到節能的目的，同時隔聲性能也很好。根據玻璃構造不同，中空玻璃又有PET雙中空玻璃、LOW－E中空玻璃等多個品種。若中空玻璃中充裝氬氣等惰性氣體，將進一步增大中空玻璃的熱阻；若采用熱反射鍍膜玻璃或低發射率鍍膜玻璃組成的中空玻璃，更可以顯著提高外窗的保溫性能。關于使用中空玻璃的實例，紅谷灘的紅谷大廈就是一個例子。它使用的是LOW－E玻璃，這樣可以減少每天的運行成本，減少能源消耗，降低環境污染。

四、結語

節約能源是我國的基本國策，建筑節能是國家節能工作的重要組成部分，我們要接見節能建筑的成功經驗，加強國內的技術研發力度，引進先進的設計方法，使我國的建筑設計逐漸走節能化的可持續發展的道路。

淺析高層建筑節能設計:建筑節能設計在高層建筑設計中的應用的論述

摘要：伴隨著我國能源供求矛盾不斷升級，作為能源消耗大戶的建筑業來說，如何解決建筑節能已成為刻不容緩的大事。這要求我們在建筑設計中要充分考慮建筑節能問題，創新節能措施，為建筑節能事業的發展做出應用貢獻。下文就以此問題展開探討。

關鍵詞：高層建筑；建筑節能；能耗；設計

一、建筑節能設計的重要性

1.有利于我國經濟快速穩定發展我國是一個能耗大國，能耗消費總量排在世界第二。 而我國人口眾多，能源資源相對缺乏，人均能源占有量僅為世界平均水平的40%。我國的建筑能耗已占到全社會總能耗的30%左右 。在目前我國能源形勢相當嚴峻，在今后的長時期內也將難以緩解的狀況下，節約能源已是刻不容緩。如果再不節約能源，將嚴重制約我國的經濟和社會發展。 因此，為了使國民經濟持續、穩定、協調發展，提高環境質量，必須節約使用能源，逐步扭轉能源浪費嚴重的局面。2.有利于環境保護隨著國民經濟的快速發展，居民空調的擁有量呈直線上升。 而空調能耗產生的二氧化硫，氮氧化物和其他污染物都會污染空氣 、危害人的身體健康，造成環境酸化，破壞生態平衡。 通過建筑節能可以減少污染物的排放量，減輕大氣污染，保護生態環境和提高建筑熱環境的質量。

3.有利于提高居住質量，降低住戶的使用成本隨著我國經濟快速穩定發展和人民生活水平的提高，追求舒適的居住環境成了人們的迫切需要，節能建筑由于采用了成套的節能技術措施，如適當控制建筑體形系數，采用保溫性能良好的加氣混凝土砌塊等新型墻體材料，采用中空雙層玻璃窗等，減少了圍護結構的散熱，改善了建筑熱環境的質量，提高了供熱系統的熱效率，既節約了能源，又降低了房屋的使用成本，住戶得到了實惠。

二、外部環境的節能設計

1.合理選址建筑選址主要是根據當地的氣候、土質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定，如太陽能輻射強度、最熱（冷）月平均氣溫及空氣濕度、夏（冬）季主導風與平均風壓、雨雪量等。為建筑節能創造條件，同時又要不破壞整體生態環境的平衡。。

2. “微環境”設計 除了地區氣候特征，還需注意區域的“微環境”，如地形條件、地表環境、地表土壤和環境植被等。根據建筑功能的需求，通過合理的外部環境設計來改善既有的微氣候環境，創造建筑節能的有利環境，主要方法為：①在建筑周圍布置樹木、植被，既能有效地遮擋風沙、凈化空氣,還能遮陽、降噪；②創造人工自然環境，如在建筑附近設置水面，利用水來平衡環境溫度、降風沙及收集雨水等。

三、建筑物外形及外窗節能設計

1. 住宅外墻的節能設計

墻體是住宅的主體部分,是建筑室內外熱交換的主要介質,建筑節能50%,其中就有約25%是通過建筑圍護結構外墻的保溫隔熱性能來實現的。使用節能外墻與使用普通外墻室內溫度相差可達4～10度,所以墻體的設計是不容忽略的一個方面。外墻除了應具有基本的承重、安全圍護等功能外,還應考慮選用保溫隔熱性能好的墻體材料,對傳熱性好的墻體或墻體中傳熱性好的部位應加設保溫隔熱層。目前,常用的幾種外墻材料中,保溫隔熱性能較好的是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復合墻體。復合墻體中絕熱材料主要有巖棉、礦棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、聚苯乙稀、加氣混凝土等。復合墻體保溫隔熱宜選用外墻外保溫。外保溫是連續外包的,有效隔斷具有熱橋作用的混凝土梁、柱等,而產生“斷橋”作用,達到預期的節能降耗效果。此外,減少建筑物體型系數,也就是減少建筑物外表面積,減少外圍護結構面積,減少建筑形體的凹凸,也是節能的有效措施之一。體形系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值.

2.外窗節能設計 外門窗冷風滲透為1/3，傳熱損失是1/3，其能耗占住宅總能耗的比例較大，因此它是住宅能耗散失最薄弱的部位。故在保證日照、采光、通風、觀景的要求下，盡量要提高外門窗的氣密性及本身的傳熱量，提高保溫性能，減小住宅外門窗洞口的面積，減少冷風滲透。其主要措施如下：

2.1控制住宅窗墻比，住宅窗戶的洞口面積和立面單元面積的比值即住宅窗墻比，根據《民用建筑節能設計標準》的規定對不同朝向的住宅窗墻指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20%、30%、35%”。

2.2建筑外窗玻璃節能的保溫節能及太陽輻射節能，單框雙玻窗在我國目前使用廣泛，其構造很大一部分都是簡易型的，單層玻璃它熱阻等于兩個表面換熱阻之和，因此外層玻璃內側表面很可能在任何階段均不形成冷凝。

2.3提高隔熱功能，降低門窗傳熱系數和設置溫度阻隔區，塑鋼門窗、彩色鍍鋅鋼板節能型門窗熱惰性大，氣密性好，更重要的是不生銹、耐腐蝕、縫嚴密能降低門窗傳熱系數，提高隔熱功能。玻璃應采用雙層，現在有很多節能玻璃，例如：內部充滿干燥或惰性氣體防陽光玻璃，中空玻璃等等。

2.4熱量滲透的減少，房間的氣密程度是影響換氣次數的主要因數，而產生內外空氣交換主要在于外窗與墻、框、玻璃之間的裝配縫隙。其縫隙越小滲透量越小，換氣次數少，反之就導致熱耗增加，即氣密性不好。故而節能率與氣密度成反比。因此，在保準新鮮空氣需求量幾質量的條件下，應盡可能減少換氣次數從而減少熱量滲透。

四、房頂屋面的節能目前有很多屋面采用一些遠不滿足熱舒適性和節能標準的隔熱措施，有的甚至沒有采用任何隔熱措施，其中高層建筑的隔熱措施更加不到位。正確的施工方法及節能材料的選用可以有效的降低傳熱系數幾傳熱能耗，起到很好的節能和改善熱環境的效果。坡屋頂的采用也是屋面保溫節能的有效措施之一。另外，設計屋頂花園不僅改善了環境，也起到了保溫隔熱的效果，更加在高樓林立的城市彌補了地面綠地的不足，所以屋頂也是在設計中不可忽視的重要方面。其次，屋面保溫材料為避免屋面重量和厚度太大，應選用密度、導熱系數小的保溫材料。目前，這些高效保溫材料已經開始走進建筑領域應用于屋面，如膨脹珍珠巖保溫芯板它施工方便，價格低廉，又環保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太陽能是一種潔凈的可再生能源，開發利用潛力巨大，更是建筑上極有潛力的新能源之一。其中，太陽能供用熱水、主動式和被動式太陽能取暖和空調，以及太陽能發電等等都是很好的實用實例。我國面積廣大，太陽能的資源極其豐富，如果將其加以充分利用，既可以節省大量非可再生資源，保護環境，創造和諧社會，而且有可能在南方某些地區完全利用太陽能取暖。

五、結束語

建筑節能對國家來說是緩解能源緊缺的大事，是一項系統的龐大工程，涉及范圍比較廣泛。近年來高層建筑的大量興建，如何加大高層建筑節能已成為當務之急。我們只有齊心協力，才能將大力推廣節能建筑這項造福子孫后代的事業做好。

淺析高層建筑節能設計:高層建筑節能設計探析

摘要：本文探討了高層建筑節能設計存在的問題，分析了高層建筑整體設計對節能的影響，提出了高層建筑節能設計的具體方法。

關鍵詞：高層建筑；節能設計；探析

隨著建筑節能研究與實踐的不斷深入，建筑節能的方法得到了不斷的改革，節能的理念也更加深入人心，建筑設計的內涵也得到了不斷的延伸和豐富，中國的建筑節能工作取得了一定的效果。建筑節能是我國可持續發展戰略的一個重要的目標，建筑節能工作復雜而艱巨，它涉及到了政府、企業甚至普通市民，它的實現需要各方面的努力，政府應該加強對高層建筑的節能設計的監督；作為設計人員，應從規劃到建筑單體及材料的選擇，都應綜合考慮，努力提高提高建筑的節能能力，不但節省了使用成本，也改善了使用的環境，從而提高了生活的質量。

1 建筑節能的現狀及高層建筑節能設計的問題

建筑節能具體是指在設計、建設和使用建筑物的過程中，使用節能型的材料和技術，提高空調系統的效率，提高隔熱性和采暖供熱的效果，在滿足室內熱環境需求的前提下，減少供熱、照明、空調制冷制熱及熱水供應的能耗。

我國的建筑耗能現狀不容樂觀，高耗能的建筑比例大，加劇能源危機。建筑能耗總量不斷增加，占能源總消耗的大約三分之一，比改革開放前上升了一半，并且隨著城市化的加快和人們可支配收入的不斷增加，我國的建筑耗能比例還會繼續上升，甚至會超過發達國家的水平，將會成為我國經濟發展的瓶頸。發達國家在上世紀70年代已經開始了建筑節能技術的研究，并且取得了不錯的效果，我們國家的建筑節能工作沒有取得應有的成效，需要進一步加大資金投入、人才投入來研究建筑節能設計，否則會使能源緊缺的局面繼續惡化。

隨著房地產業的發展，高層建筑層出不窮，其中的問題也日益凸顯。主要表現在：在設計時為了盡可能利用空間和無限制地追求外觀立面效果，忽視了技能設計，樓層比較高、建筑體形及外表面積比較大、建筑之間密集、相互遮擋、采光差、不通風等，降低了建筑使用的質量，同時也導致在建設與使用的過程中耗能比較大，沒有達到節能的效果。

2 高層建筑節能設計的影響因素及設計方法

2.1 高層建筑的整體規劃對節能的影響

高層建筑的整體規劃對建筑與建筑物周圍環境的影響很大，如何根據當地的自然條件，有效利用自然資源來進行建筑的節能設計，直接決定了該高層建筑的節能效果。如何將高層建筑的整體規劃與節能減排聯系在一起，主要從以下三個方面入手：

2.1.1 優化建筑位置。高層建筑在選擇建設位置時進行綜合考慮，將自然環境因素考慮進去，比如場地的方位、風向風速以及水土植被等。雖說現在很多的高層建筑都在城市規劃的調控之中，很難保證很好的外部自然條件，但是仍可以通過規劃設計來提高節能的效率。例如，將支持建筑使用的公共設施布置在公共走廊中；選址時盡量利用現有的公共設施管網，這種合并能降低場地的破壞程度，方便建筑的檢查維修，公共的場地市政設施走廊應該沿著曾經受到干擾的地區或新修的道路或人行構筑物集中的地方，減少不必要的場地清理和挖溝，維修起來也比較方便。

2.1.2 利用外界氣流來組織自然通風。為了減少空調制冷的帶來的能源消耗，改善室內空氣環境，設計時才充分利用外界的氣流來設計自然通風。自然通風要通過建筑外面的風壓來實現，因此需要一個比較理想的外部，根據各城市不同的風向來進行設計。比如，建筑的小立面應該面向冬季主導風向，而大立面則應該面向夏季主導風向，這樣的朝向設計能夠是建筑表面有足夠的風壓，通過建筑的窗口形成對流。另外，還應該注意建筑的道路、景觀或其他附屬結構的設計來引導風向。

2.1.3 利用植被進行氣候調節。目前很多高層建筑都在建筑的樓頂設計花園或水池，一方面是為了美化建筑環境，另一方面也實現了利用植被調節微氣候的目標。當夏季太陽比較強烈的時候，綠色植物可以有效減低它們所遮擋墻體的溫度，立面綠化也使得建筑外表的溫度比街道要低，而當冬天的時候，又可以有效減少熱量的流失。綠色植物可以減少地面的熱反射，給人帶來舒適感，同時能夠有助于改善建筑周圍的微氣候。

2.2 高層建筑單體節能設計分析

2.2.1 建筑體形設計。建筑體形設計的合理與否直接影響了該建筑空調節能的效果，因此，要合理設置建筑體形設計的參數。體形系數是建筑體形設計參數的重要內容，但是體形系數并不是越小越好，因為體形系數與外圍護結構、平面布局、建筑造型以及采光通風等都有比較緊密的聯系，如果體形系數太小，對建筑平面設計會有影響，無法發揮建筑師的創造能力，建筑也難以實現預期的效果。建筑體形的設計要尋找一個最佳的節能體系系數，比如，矩形建筑的最佳節能體形系數與建筑物的平面長寬比、建筑熱工特性及當地氣候有關，而與建筑物的體量、層高無關。

2.2.2 圍護結構設計。提高建筑圍護機構的隔熱保溫的能力，能夠提高建筑的節能效率。在不同地區不同的氣候條件下，外圍護結構的設計也有所不同。例如，對于夏季比較熱的地區，要求外圍護的設計既要滿足必須的日照，又要能起到隔熱的效果，對于冬季比較寒冷地區，則要求外圍護的設計既要滿足必須的日照，又要能起到保溫的效果。這就要求，外墻的材料具備隔熱保溫的性能，或者設計成雙層空間。

2.2.3 內部空間設計。建筑功能設計時可以選擇開敞式空間，它強調與環境的充分滲透融合，擴大視野，通風效果好，能提供更多的室內外景觀。并且采用這種空間設計方式，具有靈活性，可以根據需要調整室內的布置。但是這種空間設計方式需要根據建筑的實際空間情況來設計，也可設計成熱緩沖邊庭、中庭及室內花園等，有效改善室內的氣候。

2.3 節能設計要選用合理的節能材料

2.3.1 蓄熱材料的選用。蓄熱材料主要用于圍護結構的建設，蓄熱材料可以延緩室外溫度對室內溫度的影響，讓室內的溫度比較穩定。例如，冬天室外的溫度一般會低于室內，這時蓄熱材料會阻止室內溫度向外流失，從而保證了室內的溫度環境。

2.3.2 隔熱材料的選用。隔熱材料是一種能夠熱絕緣材料，能夠阻滯熱量傳遞。其中很重要的一種材料就是玻璃材料。隨著科學技術的發展，隔熱材料領域相繼出現了吸熱玻璃、低輻射玻璃、熱反射玻璃以及調光玻璃等等。將這些玻璃組合成復合的構造形式，比如吸熱中空玻璃、低輻射中空玻璃、熱反射中空玻璃等等，可以大幅度提高門窗的保溫隔熱效果[4]。

3 結束語

改革開放以后，我國經濟進入了高速發展的階段，但是并沒有徹底改變高消耗高污染的經濟增長模式，經濟的增長很大程度上是以能源消耗及環境污染為代價的，導致了能源緊缺問題日益嚴重，節能減排已經成為新時期中國可持續發展的工作的重點，建筑節能是重中之重。據統計，全球能源消耗有將近40%是消耗在建筑上，是當之無愧的耗能大戶。我國的建筑耗能占全國能源消費重量的三分之一左右，而且呈上升趨勢。因此，為了貫徹實施可持續發展戰略，高層建筑節能工作刻不容緩，要從建筑設計的理念和方法入手，提高建筑利用能源的效率，實現建筑節能的目標。

淺析高層建筑節能設計:淺談高層建筑節能設計的應用研究

【摘 要】高層建筑在節能設計方面存在一些如自然采光利用率低、室內通風效果不佳、外圍護結構保溫隔熱能力差、可再生能源的利用率不高等常見的問題。本文針對以上問題，通過對高層建筑進行能耗研究，提出了自然通風、圍護結構、可再生能源等在節能設計中綜合運用的改進措施，以期對高層建筑生態化發展提供有益的借鑒。

【關鍵詞】高層建筑；節能；應用研究

1.高層建筑能耗特點分析

1.1能耗組成及特點分析

高層建筑容納人數眾多，信息處理量大。為保持正常的運作，高層建筑在電梯、空調、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電、煤、天然氣以及集中供熱的蒸汽和熱水等。其中供暖空調系統、照明系統、動力系統和辦公設備系統是建筑能耗的4個主要系統。供暖空調系統耗電量占到整個建筑能耗的50%以上；照明系統次之，大約為20%；動力系統約為10%；辦公設備系統約為10%。

1.2采光和通風的要求

高層建筑基本空間由主要使用房間、交通聯系空間（水平交通和垂直交通）、輔助使用房間（餐飲和衛生間）以及設備系統等幾部分構成，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，若通過調節建筑與環境的關系來達到節約能耗的目的，效果甚微。高層建筑的節能問題應從建筑自身出發，進行節能措施的探討。

2.高層建筑設計常見問題

高層建筑設計中常出現圍護結構保溫隔熱能力差的問題，建筑的外圍護結構包括屋面、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構保溫隔熱能力的決定性因素。影響建筑外墻節能的主要因素是墻體材料，以及墻體構造形式等。

在研究中發現，高層建筑外墻應設置保溫層，采用雙層玻璃。由于西安高新區清揚國際大廈，外墻采用加氣混凝土砌塊，未設置保溫層，使得該辦公建筑供暖空調能耗占總能耗的比例高達60.27%。另外，當建筑外墻采用玻璃幕墻配合外掛鋁塑板的構造做法時，雖然設置了聚苯板外保溫但其供暖空調能耗普遍較高。

3.設計對策

3.1通風設計

關于自然通風的引入，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，這一點在條形高層建筑中比較容易實現。對于點式高層，應盡可能組織兩垂直墻面窗戶之間的通風。自然通風的組織需要更大的窗墻面積比并形成風的通路。另外，還可以結合雙層玻璃來實現降溫。

3.2外圍護結構設計

（1）外圍護結構材料。針對目前高層建筑外圍護結構材料以實體圍護結構和透明圍護結構為主的現狀，且基于高層建筑外圍護結構并非承重結構，材料選取較為靈活的特點，對于實體圍護結構，應盡量選用導熱系數小的多孔/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，控制由外圍護結構保溫隔熱帶來的能耗損失。對于處于寒冷地區與夏熱冬冷地區交界的城市，應盡量減少玻璃幕墻的使用。

當實體圍護結構達到保溫隔熱要求后，透明圍護結構應遵循以下措施：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；選用節能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。

（2）墻體外飾面。建筑外墻飾面是圍護結構抵御外界氣候影響的第一道防線，其材料的熱工性能將直接影響圍護結構的熱工性能。建筑墻體外飾面對建筑節能設計的影響主要通過圍護結構外表面對太陽輻射熱的吸收系數表現出來：一是在房間制冷狀態下，對房間能耗的影響；二是對墻體傳熱系數的直接影響；三是房間在自然通風狀態下對墻體內表面最高溫度的影響。《居住建筑節能設計標準》規定：建筑外墻采用“淺色外飾面（太陽輻射吸收系數

（3）墻體外遮陽。除外圍護結構材料的選擇外，還可增加建筑遮陽，以減少供暖空調能耗。建筑遮陽包括水平遮陽、垂直遮陽、綜合遮陽等方式，可結合立面設計意圖進行設計，尤其應注意西向遮陽對節約建筑能耗的作用。《居住建筑節能設計標準》規定：建筑的“東、西外墻采用花格構件或爬藤植物遮陽（透射比

3.3可再生能源的利用

在系統的能源使用方面，應盡量開發可再生能源的利用，如太陽能、地熱能、風能、水能、生物質能等。利用風力發電、太陽能光伏發電、垃圾發電、太陽能熱利用、地熱利用和沼氣發電等，來減少對煤和天然氣等不可再生能源和電、蒸汽、熱水等二次能源的依賴。例如，使用分體空調的建筑建議增設地源熱泵，這樣可大大降低空調系統能耗；使用螺桿式水冷機組的建筑建議增加蓄冷裝置，冷卻塔的廢熱應予以回收利用；熱泵作為一種新型節能技術，也應該在辦公建筑中考慮采用；關于太陽能的利用，可以在冬季利用太陽能供暖、夏季采用太陽能制冷系統，全年中都可以使用太陽能光電系統和熱水系統。

4.結論及建議

在信息化、智能化高速發展的時代，高層建筑因節約城市用地、信息處理量大、容納人數眾多而應運而生，但能源消耗巨大。在可持續發展理念大力推行的今天，高層建筑生態化發展的重點是節能問題，可在設計階段注意組織利于自然采光的平面形式，亦可采取節能燈具節約電能；通過改變空間形式、建筑角度等組織自然通風或改變圍護結構構造等蓄存冷量；提高外圍護結構保溫隔熱能力以減少供暖空調能耗；利用太陽能、風能、地熱能、水能、生物質能等可再生能源供給設備系統等。以上改進措施，如：組織自然通風、改善圍護結構、可再生能源利用等應在節能設計中綜合運用，以有利于高層建筑生態化發展。