发布时间：2024-01-12 16:02:24
绪论：一篇引人入胜的高层建筑设计标准，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
Abstract: in our country, the energy conservation of the building has become one of the important architectural design of the index requirements, especially in the urbanization construction process, a lot of high-level and tall building constantly emerging, completes the high-rise building energy-saving design, not only can greatly promote the construction of energy-saving design code extension of the concept, but also promote the whole society to building energy efficiency attention, and then give sufficient attention, which drive the national environmental protection building energy efficiency low carbon the development of the career.
Keywords: high building; Energy saving; Design application
中图分类号： TU97文献标识码：A文章编号：
随着城市化发展进程的进一步提高，高层建筑在提升城市形象、节约土地资源等方面具有较大优势，而随着近年来我国房地产的进一步发展，众多的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。特别是采用钢结构玻璃幕墙设计的地标性建筑，在城市规划建设中占了较大一部分比重。但是随之而来也衍生了一系列问题，诸如的光污染、高耗能等等，因此针对高层建筑设计的节能应用成为最新的研究课题。
一、高层建筑的节能规划要求
在《公共建筑节能设计标准》中明确表述，公共建筑的总体规划应与单体建筑相协调，充分考虑各种宏观因素对单体布局的影响，充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋住宅建筑单体夏季都有充足的迎风面，冬季都有充足的日照，以满足采暖、通风与采光的要求。这一要求作为建筑节能设计的基本原则，原则上不允许逾越。但是在我国的城市规划中，大部分并没有留有充足的楼间距，特别是在一些旧房改造项目中，新建高层建筑与原有旧危房间的楼间距及设计标准远未能达到节能要求。而且在诸如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等考量上，无法得出一个最优化设计方案。因此只能以减少自然通风为手段进行弥补。
再者，单体之间的组合对气流的形成具有直接的影响，特别是高层建筑群内部易受到回旋涡流的作用，容易出现死角，不利于室内的自然通风，从而形成不利的小区微气候。因此，为了营造绿色舒适的小区微环境，必须调整好单体之间的组合，使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外，避免出现滞流区。但是在小区的总体设计中，很难达到同步的设计总平规划，特别是在一些改造型社区和新建大型住宅小区，往往由于市政规划的变化而导致总体布局的一改再改，无法达到原有节能规划的要求。
另外，绿化和水体可以改善小区的微气候。目前一些单体高层建筑设计在中间加建绿化平台或通风平台，并适宜的布置水体及绿化，甚至在屋顶和建筑墙面进行立体绿化设计，以此进一步改善室内外的物理环境，减少热岛效应，改善局部气候，保证高层建筑物内的空气温度、空气湿度、气流速度和热岛强度等各项指标符合健康舒适和节能要求。但是随之而来的，也有建筑物绿化养护和维护问题，毕竟绿化设施并不是刚性维护设施简单的建筑体，而有自我生长空间和变化因素，随着时间的推移都需要更换植物和变更立体绿化设计方案。因此，对于高层建筑而言，最为首要的是加强建筑结构本身的节能措施，其效果远比增加不必要的维护措施要好。
二、目前高层建筑节能设计存在问题及原因分析
1、高层建筑节能设计意识淡薄。
我国的高层建筑设计目前仍处在一个不太成熟的阶段，高层建筑节能设计不被重视，导致建筑物设计贪大求高，容积率过高、绿化率偏低，相邻的建筑物互相遮挡，无论是采光和通风条件都缺乏互补的规划设计措施。高层建筑设计都将重点放在追求外立面形式的新颖独特、使用功能的创新优化及安全性能的稳定高效上，却往往忽视了对周围环境的保护及建筑耗能的降低，导致大部分高层建筑落成使用之后，需要常年开灯、高耗使用，造成巨大的浪费。而且目前的高层建筑设计片面追求地标性，缺乏意识上的主导，忽视节能环保的倾向。
2、高层建筑的建筑节能优化设计技术与事实不相适应。
3、建筑节能设计标准所能约束的节能技术并未细化至高层甚至超高层建筑，缺失评价方法。
4、高层建筑的节能设计生搬硬套欧美体系及标准，缺乏地区适应性。
大量的外国咨询公司介入国内的重大项目的节能咨询，但是却中国建筑节能标准把握不够，而且不了解地区性的气候资源、技术能力、经济水平等，屡屡导致围护结构选型上出现了不切实际的不合国情的错误设计，例如在我国南方地区高层建筑设计时片面推介欧、美等高纬度寒冷地区所流行的双层通风玻璃幕墙系统、外墙外保温系统、智能化内遮阳系统等，造成大量建成后的隐患。
三、高层建筑节能设计应用措施
1、对建筑位置布置及朝向进行优化，不能盲从所谓风水学。
高层建筑的节能设计应顺从于建筑城市的风玫瑰特性，按其季风气候及小环境进行布置设计，而不应盲目听从业主的要求和所谓风水学的迷信。高层建筑的朝向定位应成分考虑日照时间和日照朝向，比如说在北回归线以北地区，光照为南射向，这时就应避免过高的容积率毅保障建筑的使用有充足的日照要求。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能。如，在北纬40 度～45 度地区，冬天建筑的朝向所得到的辐射能量几乎比夏天多两倍，而在夏天东、西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季节，建筑物所得到的太阳辐射热能量不同，热损失也不同，尤其是在冬至前后，由于太阳高度角低，房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。
2、外墙结构墙体优化设计，合理采用保温及隔热材料。
外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料。目前在北方地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更为妥些。而在南方地区，则应注重隔热效果，一般而言在进行防渗处理的同步对墙体进行隔热材料基层处理，完全可以达到隔热要求。特别是在顶楼和西晒位置，需要在外墙和内墙均设置轻型隔热层，就能最大限度的降低能耗。
3、采用空心混凝土砌块进行砌筑，利用空气最大程度的保障保温和隔热效果。
在欧美各国普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，例如美国研制的TB 型保温隔热复合砌块；波兰的咬合式保温砌块，两块组合成320 厚墙体，在空心砌块内填入高效保温材料，可以有效的降低墙体传热系数。在我国，新型的混凝土空心砌块的研发、生产和应用也越发热门。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端，已经在北京、上海等多地的高层建筑中推广使用。
4、高层建筑外立面形态宜简洁流畅，避免复杂构造。
建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，体形系数越大耗能越多。因此，基于能量损耗的考虑，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。
四、结束语
高层建筑节能设计是作为建筑节能的重要发展课题，也是能源可持续利用的有效办法。而作为设计师，应该加强业务学习，多从国外同类项目借鉴先进的设计理念和设计经验，但是却不应盲目照搬，应该从不同角度和实际情况出发，以建筑设计规范为准绳，对建筑节能进行优化设计，充分利用型式、结构等各种优化措施来减少能源消耗，完善高层建筑的节能设计指标。
参考文献:
一、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（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等），进行节能措施的探讨。
二、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，以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面，东、西外墙遮阳，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，如旺座现代城B座和D座，供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上，分析可知，供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗，能耗高达56.8%～60.27%。除此之外，还发现几乎没有高层建筑采取遮阳手段来降低供暖空调能耗，尤其是西向遮阳的问题，值得引起专业人员的重视。
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。在国外，建筑利用通风已经成为了一种趋势，很多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系，例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式（见图1）。
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；二是对墙体传热系数的直接影响；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。
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。
四、结论及建议
由于经济发展的需要，建筑由从前的多层为主改为以中高层为主，建筑的结构形式也发生了较大变化，由过去单纯的框架结构改变为以框剪结构为主，墙体结构形式的改变对墙体节能也提出了新的要求，框架结构中主要以填充墙为主，所以砌块是否节能就显得尤其重要。但在一般性的框剪结构体系中，填充墙往往只占墙体面积的一半，甚至更少，在这种形式下单纯靠改善砌块的热工性能来达到节能的目的可能性大大降低。因此，应加大发展适合于钢筋混凝土结构形式的复合外墙外保温体系的力度。对有利于提高节能效率的措施，如浅色外墙饰面、窗口建筑外遮阳及东西外墙遮阳等，在节能设计时未作考虑；目前68%的建筑节能设计可直接满足《居住建筑节能设计标准》规定的性能指标要求，且各相关参数都优于《节能设计标准》的限值要求。因此，单纯从建筑围护结构上说，完全有条件在现行规范要求的基础上适当提高节能率，提前实现建筑节能的目标。
在信息化、智能化高速发展的时代，高层建筑因节约城市用地、信息处理量大、容纳人数众多而应运而生，但能源消耗巨大。在可持续发展理念大力推行的今天，高层建筑生态化发展的重点是节能问题，可在设计阶段注意组织利于自然采光的平面形式，亦可采取节能灯具节约电能；通过改变空间形式、建筑角度等组织自然通风或改变围护结构构造等蓄存冷量；提高外围护结构保温隔热能力以减少供暖空调能耗；利用太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等可再生能源供给设备系统等。以上改进措施，如：组织自然通风、改善围护结构、可再生能源利用等应在节能设计中综合运用，以有利于高层建筑生态化发展。
参考文献
[1] 余泳泽：我国节能减排潜力、治理效率与实施路径研究[J].中国工业经济，2011（5）.
一、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（如平面形式、进深大小、围护构件、设备系统等），进行节能措施的探讨。
二、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，以及影响墙体材料节能效果的墙体外饰面，东、西外墙遮阳，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，如旺座现代城B座和D座，供暖空调能耗高达54.62%～56.08%。在窗户类型的选择上，分析可知，供暖空调能耗较高的都采用了单层单玻窗，能耗高达56.8%～60.27%。
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。在国外，建筑利用通风已经成为了一种趋势，很多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系，例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式。
2、护结构设计
（1）护结构材料。针对目前高层建筑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。
（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；二是对墙体传热系数的直接影响；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
（3）墙体外遮阳。除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
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。[]
四、结论及建议
在信息化、智能化高速发展的时代，高层建筑因节约城市用地、信息处理量大、容纳人数众多而应运而生，但能源消耗巨大。在可持续发展理念大力推行的今天，高层建筑生态化发展的重点是节能问题，可在设计阶段注意组织利于自然采光的平面形式，亦可采取节能灯具节约电能；通过改变空间形式、建筑角度等组织自然通风或改变围护结构构造等蓄存冷量；提高护结构保温隔热能力以减少供暖空调能耗；利用太阳能、风能、地热能、水能、生物质能等可再生能源供给设备系统等。以上改进措施，如：组织自然通风、改善围护结构、可再生能源利用等应在节能设计中综合运用，以有利于高层建筑生态化发展。
【参考文献】
[1] 余泳泽：我国节能减排潜力、治理效率与实施路径研究[J].中国工业经济，2011（5）.
