摘要：本文主要围绕高层住宅建筑节能设计进行探讨。
关键词：建筑节能；高层住宅；围护结构
一、高层住宅建筑的能源消耗概况
目前我国在高层住宅建筑上的能源消耗量达到了总能耗的三分之一，并且随着经济的飞速发展和城市化的日益扩张，高层建筑的数量与日俱增，每年新增建筑面积达到了近20亿平方米。由于建筑设计阶段对可再生资源的利用考虑不够充分，所以与世界上发达国家相比能源消耗量多达两到三倍。如果不进行高层住宅建筑的节能设计，将会在未来城市化发展中能源消耗进一步扩大，造成能源紧缺和能源危机。
二、高层住宅建筑节能设计分析
1.规划设计
对住宅小区进行规划设计时，第一位考虑因素是建筑朝向，根据当地具体的气候条件科学合理地设计建筑朝向。北方地区由于纬度较高，太阳高度角较小，所以建筑排列时一般采用南北向布置，冬季能够最大限度获得太阳辐射热，使南向外窗外墙获得最佳的受热条件，起到良好的保温作用，而夏季正好相反，获得太阳辐射较少，节省空调制冷系统带来的能源消耗。同时考虑建筑朝向时应结合当地的夏季主导风向，改善住宅通风状况，增加的住宅的舒适感，节约能源。节能型建筑的最佳朝向应该为冬季有一定的阳光通过主要的围护结构，夏季尽量减少太阳直射，冬季避免冷风吹袭，夏季有良好通风。
其次考虑因素为建筑物之间的间距，在满足消防、日照、场地使用等经济技术指标等条件下，建筑间距尽可能加大，较大的空间距离有利于自然风的流通和外部空气的热交换，使得建筑物散发的热量能通过小区自然风的循环快速带走。
2.空间设计
对高层住宅建筑的空间进行设计时，需要从平面和立面两个角度出发，确保建筑物的通风、采光和防火疏散都满足要求。建筑体形系数反映了整个建筑体形的复杂程度和围护结构散热面积的多少，也是空间设计的一个重要指标，体形系数越大，单位建筑空间所分担的热散失面积越大，所以建筑设计时要降低体形系数。整体面积不变的情况下，降低体形系数的方法有：减少建筑面宽加大进深、板式高层较塔式高层体形系数小、建筑外形不易变化较多，力求设计简约规整，避免过多的凹凸造型。
3.围护结构设计
（1）屋顶
屋顶是建筑节能中主要的能耗部位，太阳辐射时大量热能传入内部，为阻止部分热能侵入，在屋面设计时可以采用架空屋面或在屋面构造做法中设置保温层。住宅建筑屋顶设保温层时要关注保温材料的选择，保温材料一般从密度、吸水性、导热系数等性能进行比选。在设计时要采用密度小的保温材料，减少屋面结构荷载，选用传热系数较小的保温材料，达到良好的保温隔热效果，同时要选择吸水率较小的保温材料，保温材料吸水率较大，需要设置排气孔将多余水分排出，增加造价，同时在正置式屋面中排气孔要穿透防水层升出屋面，屋面防水效果也会降低，不利于节能。
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（2）门窗
随着生活水平的提高，业主对住宅建筑的品质要求越为严苛,感官品质不断提升，都希望住宅能够通透明亮，因此外墙窗洞口越来越大，但是窗户除了承担采光通风的功能外，还要有保温隔热作用，两个任务之间相互矛盾。高层住宅建筑门窗设计时，要降低门窗的冷风渗透，提高建筑门窗保温效果，弥补热量损失，要控制好窗墙比和窗户材料选用，窗墙比的设计要符合设计标准要求和规定。外窗的热量传导能力和保存能力由传热系数和遮阳系数决定，遮阳系数由建筑外遮阳系数和窗本身遮阳系数所决定，采用传热系数较小，透光率较大的窗户有利于建筑节能。窗户边缘用绝热效果好的密封材料来封闭，降低冬季冷空气的渗透，提高门窗保温效果。在工程实践中提高窗户的保温性能常用方法有：选择钢塑复合窗或者塑料窗来防止金属材料引发的冷桥，或选择双玻或者三玻窗户，使用低辐射和镀膜玻璃窗户等，以上方法都能有效提高窗户的保温效果。外门的选择可以采取保温节能门，从而达到建筑围护结构节省能耗的目的。
（3）墙体
墙体是整个围护结构中最主要的部分，也是围护结构外表面积最大的部分，墙体的节能效果至关重要。墙体的节能效果主要受墙体材料传热系数的影响，墙体的传热系数为平均传热系数，既要考虑墙体主体部位的传热系数，也要考虑墙体周围热桥部位的面积影响。外墙由主要由围护结构和保温材料构成，高层住宅建筑一般采用框架剪力墙结构或剪力墙结构，围护结构由剪力墙和轻质砌块墙组成。砌块墙选用传热系数较小的材料，保温材料选择传热系数小和燃烧性能等级符合防火要求的材料。
（4）其他
遮阳设计是一种将阻挡太阳光全部进入建筑内部的外围结构设计，在高层住宅建筑的外部设置遮阳设施，是为了避免夏季太阳光辐射直接通过窗户照射到住宅内部导致住宅内部温度升高。所以在设计时要科学、合理地结合立面效果，设置遮阳措施，对于北方地区的东西外窗遮阳设计尤为重要。根据节能设计规定对外部热阻计算时要考虑到遮阳措施产生的热阻。在实际生活中常采用的遮阳措施有帘式遮阳、挡板式遮阳、栅格遮阳等，遮阳设计不仅节约了建筑能源，同时也丰富了立面造型。
高层住宅建筑外墙饰面主要有涂料，石材，金属保温一体板，一般选择颜色较浅的材料，可以反射一部分太阳辐射热，达到良好的节能效果。
4.外部环境设计
在对高层住宅建筑的周围环境设计上，要注重绿化环境对建筑节能的影响。建筑周围较好的绿化环境会调节冬夏两季的温度，良好的绿化覆盖面积（尤其是小区绿化树木）会减少夏季太阳光辐射和地面的反射热量，通过调查测试绿化环境好的住宅小区建筑物比没有绿化环境的建筑平均低两到三度，夏季下午的升温速度上也有较为明显的影响。通过墙体绿化、屋面绿化、楼间绿化等方式直接影响着高层住宅建筑内部的温度。在绿化设计上可以考虑使用高大乔木与灌木结合的绿化带，从生态环境方面来提高高层住宅建筑的节能效果和住宅舒适度。
三、结论
综合工程实际情况，针对高层建筑所处的工程环境做出最经济合理的建筑节能设计。围护结构是建筑获得能量和散失能量的主要通道，所以设计时要充分考虑影响围护结构能量得失的因素，如规划设计时要考虑建筑的合理布置，在北方地区尽可能采用南北向布置，使得窗户获得最佳的热量传递。屋顶、外墙、窗户等维护结构通过选用合适的材料，充分发挥材料优势，达到最为经济合理的节能效果。绿化布置时结合场地覆土实际情况，尽可能多布置一些乔木、灌木，利用树木的遮阳来改善建筑的热量传递。
参考文献
[1]朱杰. 高层建筑节能与建筑设计浅析[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015(8).
[2]王君玲. 高层建筑节能与建筑设计浅析[J]. 工业c, 2015(16):225 -225.
论文作者:刘艳丽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/5
标签：建筑论文; 系数论文; 遮阳论文; 高层住宅论文; 结构论文; 屋面论文; 窗户论文; 《基层建设》2018年第9期论文;