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摘要：随着全球能源问题日益加剧，“节能”被誉为全世界第五大能源。在建筑行业，建筑节能也早已成为必行措施。但在我国目前的建筑节能设计领域，建筑师并没有起到应有的主导作用。本文主要介绍了我国高层建筑住宅设计中节能设计的应用现状!为了实行社会经济的可持续发展，在住宅设计中应用节能技术势在必行。重点介绍高层住宅建筑单体的节能设计方案以及节能材料的选择，以南方地区为例，探讨节能技术在高层住宅设计中的具体应用。
关键词：高层住宅；住宅设计；节能设计
引言：
随着节能逐步进入社会生活生产的各个方面，在高层住宅建设中，节能概念也逐渐深入。节能技术在建筑设计中能够发挥十分重要的作用，不仅能够给人们提供舒适健康的生活环境，同时也能够有效的增加建筑物的寿命以及提高整个社会的生态效益。
1 高层住宅建筑节能设计实例
1.1 概况
某省某会城市，城市人口目前已超过两百多万，已是大型城市之一，同时也是经济省会城市之一，在不断发展过程中，城市规划建设越来越现代化，高层建筑更是发展迅速。济南市的位于我国中纬地段，在太阳的照射以及大气等因素的影响下，属于大陆性季风气候，主要的特征是四季分明，冬冷夏热，下雨季节较多且比较聚集。平均气温大约在十五度左右，在济南市城市规划建设当中，明确要求保障住房的节能性能，此外，虽然济南属于夏热冬冷气候特征，但是在我国节能标准中将其归为北方寒冷地区，因此，在对其进行节能设计时，应充分考虑其节能地区气候类型，并结合当地实际情况，进行有效的节能新设计。
1.2 该市高层住宅节能设计新策略
（1）建筑位置及方向等的合理设置
由于高层建筑的自身优势，很多企业会在建筑设计当中加大其面积，从未提升自身经济效益，但这样的做法就很难确保高层住宅中所有的住户都能得到阳光充足的照射。一般居民在购买房屋时，主要注重的也是房屋朝向问题，阳光的照射对住宅空间的明亮以及人的身心健康都具有重要促进作用，尤其是在济南的冬天，天气大多时候，阴雨连绵，气候潮湿，阴冷的气候更加需要阳光的充足照射，因此，在对高层住宅设计时，要将这一重要因素考虑进去，科学合理运用建筑设计的知识，综合分析阳光照射的时间以及折射到每个房屋的角度及面积等，最终确定建筑的朝向及主要位置。减少济南市目前很多高层住宅出现的阳光照射问题，提升人们生活质量的同时，也能减少空调的使用量，真正做到全面高效节能。
根据太阳运动轨迹提出的维度理论，建筑物的平面形式也影响着建筑的能耗。通常，拥有最小面积的是圆形平面，它的热损耗是最小的，空调等控温电器对电负荷的要求也比较小。但是从对太阳能的利用效率上看，矩形平面比圆形的要高。为了使建筑背墙的热能损失率最小，设计平面进深也是一种节能手段。对于一间面积在15m2以下的平面进深房间，它可以形成内部的穿堂风，从而将室内浑浊的气体和不需要的热量都带走。另外建筑要尽量采用自然采光。
（2）强化墙体外围保温设计
建筑的围护结构的设计主要包括了屋面、门窗以及外墙和地面等部分的设计。通过对围护材料的选取以及结构的构造方法的设计进行整体的围护设计。
首先要做好外墙设计。在外墙设计中，应该考虑结构层和保温层、保护层和保温层以及饰面层和保护层之间的构造应该安全和较高的粘结性。对于高层住宅设计来说，建筑外墙所受到的风荷载是十分大的，因此墙体会承受很大的吸力。外墙保温材料自身的承重也比较大，再加上吸力，就十分容易开裂和脱落。因此针对高层建筑的特点，在进行外墙节能设计时应该使用无空腔设计，这样能够提高材料的粘结性。另外还要进行机械固定防护设计，这样有助于提高其抵抗风压的能力。在高层住宅设计中，饰面层不能采用面砖，因为保温层的材料大部分是多孔轻质的型材，所以其剪力强度通常都比较低!外墙的面色应选择浅色。在外墙材料的选择上应该选择那些能够在炎热气温下，有辐射和吸收性能的材料。下图1为实际的外墙保温构造。
图1 外墙保温构造图
其次是屋面设计。对建筑屋面采取隔热设置也是节能设计的重要内容。屋顶材料采用复合型节能墙体材料，该材料通常是采用新型材料和绝热材料共同合成的一种复合型材。在屋顶采用一种植物培植形成的基质材料形成热惰性和热阻，这样能够使屋顶的表层温度降低，减少热传导。
最后是外窗设计。在建筑保温中，外窗设计是隔声、隔热的薄弱环节。对整个建筑进行耗热量计算，空气渗透以及外窗传热耗热量的总和大概占了总耗热量的一半。所以，增强外窗的节能性是十分关键的。针对外窗的节能设计，要选择遮阳系数系数低的玻璃，应增强框材的气密性和隔热性，合理的缩小窗墙面积比等。
（3）空调系统节能技术的应用
目前，空调已成为人们日常生活中必不可少的家用电器之一，并对其产生了极大的依赖性，由于高层住宅没有良好的通风功能，对于济南居民来说夏天没有空调简直无法生活，但同时在空调使用频率不断升高下，电能的消耗量逐年增长，加大了电力负荷!空调主要的能源损耗是在冷热系统切换过程中，因此，要加强空调自身冷热系统的设计，实现节能的目的，对于济南地区的高层住宅来说，比较建议空调系统采取热泵方式，这种方式一机双用，夏冷冬热，尤其适合济南地区使用。
2 提高高层住宅建筑节能效益的有效措施
2.1 提高节能材料占比
一是蓄热型材，这种材料能够减少因为光照作用而对室内的温度产生不良影响，可以增强室温的稳定性。在外界温度较低的情况下，该材料能够通过通风降温的办法平衡室内温度。二是隔热材料，在选择隔热材料时，最多的是选择玻璃。随着科技的发展，很多新型玻璃应运而生，玻璃材料不再是起单一的隔热作用，同时还有很多别的功能。针对不同地区的地理环境要选择不同功能的隔热玻璃。受太阳光直射时间长的楼层要选择调光隔热玻璃以及反射热量玻璃等。通过对这些不同功能的隔热玻璃材料的选取能够使高层建筑达到更好的节能效益和经济效益，同时还能提高人们的居住舒适度。
2.2 建筑物体形
通常，建筑体形系数和建筑能耗成正比，为了达到节能效果，建筑体修系数应该尽量的小。在高层建筑群中，不管是条形建筑还是点式建筑，其体形系数都应小于0.35。但是在现代住宅设计中，为了设计出美观的造型，常常出现很多凹凸的墙体以及多个大型的窗户，在这种情况下，其体形系数往往就会大于0.35。针对这种情况，要求加强外墙保温以及屋顶等进行补救。
在建筑设计的一般要求中，要求墙体的传热系数应该比同朝向外窗传热系数要小，因为这是室内外温差的决定因素!即建筑物的能耗量和窗墙面积成正比，所以从节能的角度看，窗墙面积应该越小越好，但是考虑到建筑的美观以及采光和通风的要求，不能一味的设计小窗户，要根据通风和采光以及节能要求进行合理的设定窗墙面积比。我国各个地区的气候不同，具体的窗墙面积比也不相同，通常南方的要比东、北以及西部大。
2.3 楼层高度
在进行楼高设计时，由于高层住宅楼的投资成本要比普通住宅大的多，因此在保证客户的正常需求下要尽量减少每层楼的资源浪费。为了提高资源的利用率减少浪费，对于高层住宅来说，每层楼高设定为3m即可满足人们对楼层高度的要求。
3 结语
节能技术的应用表现在对建筑屋面、外墙设计、建筑朝向以及平面设计等几个方面，另外在建筑材料的选取上也要根据节能和建筑构造的整体要求进行统筹设计，达到建筑与环境更好融合的效果，使得建筑具有更高的生态和经济效益，符合节能的要求。随着建筑节能技术的不断提高，将会在未来的高层建筑中更好的运用。
参考文献：
[1]鲁闻君，李孝辛.济南高层住宅节能设计新策略[J].江西建材，2017（11）.
[2]方弘. 节能视角下高层塔式住宅典型平面形式研究[D].合肥工业大学，2017.
论文作者:曾纯威
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/11
标签：节能论文; 建筑论文; 高层住宅论文; 外墙论文; 材料论文; 系数论文; 济南论文; 《防护工程》2018年第16期论文;