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高層建筑的節能設計探討

  
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  (2)利用外界氣流來組織自然通風
  利用風壓來實現自然通風,首先要求建筑有較理想的外部風環境。其次,建筑大立面應面向夏季主導風向,小立面對著冬季主導風向,使建筑表面形成足夠的壓力差,以便在開啟窗戶后形成穿動氣流。在設計時,應根據各城市不同的風向做出相應的處理。在總體規劃時,還可通過設計道路、景觀和附屬結構來引導風朝向主要建筑,以降低溫度或使主要建筑避開風以減少熱損失。
  (3)利用植物來調節微氣候
  當夏季太陽輻射很強時,有綠色植被的墻體的平均溫度比無植被的墻體平均溫度低12℃。立面綠化能使建筑外表面比街道處的環境溫度降低 5℃之多,冬季的熱量損失減少30%。建筑南向的室外植被應種植落葉植物,夏天濃密的樹陰可遮擋太陽直射,秋天落葉后便于冬季時建筑的被動式太陽能利用,室外樹木還能同時使室內靠窗部分的光照強度降低。樹林、灌木、草皮等還會減少地面的熱反射,給建筑的使用者帶來一種舒適的感覺,同時起到改善建筑周圍微觀氣候的作用。另外,屋頂花園或屋頂水池也是目前高層建筑設計中普遍節能的方法。
  四、高層建筑單體節能設計
  (1) 建筑體形設計
  建筑外圍護結構的主體是墻體,而高層建筑的圍護結構與磚石結構房屋不同,它是剪刀墻結構承重或鋼筋混凝土框架。它所用材料的保溫性能與耗熱量直接相關。其圍護結構屬于填充材料,高效輕質的保溫材料能荷載減輕,達到保溫、隔熱的效果。由于建筑節能的需求,單一材料遠不能滿足保溫隔熱的要求,因為它的導熱系數是高效保溫材料的近2 0倍,所以目前一般采用復合墻體:內保溫復合墻體、外保溫復合墻體及夾芯復合墻體等等,它們一般是用高效保溫材料和承重材料組成的。不過目前國家已經限制使用內保溫復合墻體,因為熱橋對保溫的影響比較大。而且外墻保溫效果明顯比其高,是未來建筑節能方面發展的主流。
  體型系數即建筑物外表面積與其外圍體積的比值。建筑物的單體布局設計應盡量降低體型系數,減少建筑外表面積。把體型系數控制在0.3及以下,設計者在考慮使用功能的基礎上應采用減少平面凹凸,降低層高,加大房屋進深的措施。具有最小表面積的是圓形平面,它的熱耗是最小的,而矩形形態長寬比不同,建筑能耗有著較大的差異,更加利于對太陽能的控制,所以在不同的設計中也要用心考慮。
  (2) 開敞式室內空間
  如果要降低能源消耗,建筑中的開敞式空間將在特定的條件下成為一個有意義的補充。與這個開敞式空間相連的房間不僅可以減少一半的熱量流失,同時可以減少制冷能耗。開敞式空間特別適合充分利用太陽能,并將其功能在建筑物內充分擴展。根據使用要求還可以將該開敞式空間設計成熱緩沖中庭、邊庭、室內花園,以進一步改善室內小氣候,其本質就是一種凹進開敞的空間。它有通高的玻璃門可以從室內向此空間敞開,除了對該部分建筑具有遮陽作用之外,這種空中庭園還有下列功能:可作為緊急疏散區;可用于綠化和景觀設計;在允許容積率增加的情況下,可作為未來擴建的靈活間隙空間;它們還可以為使用者創造一個更富有人情味的環境,人們可以從封閉的室內空間步入到這些露天的開敞間,直接欣賞室外景觀。
  (3) 屋頂花園
  高層建筑屋頂的保溫隔熱根據形體的比例,雖然不如多層建筑在節能方面的要求高,但作為建筑物的第五立面,在高層林立的城市中,仍然需要在設計中加以重視,屋頂架空層屋頂花園的設計不僅彌補了地面綠地的不足,形成豎向多層次的豐富景觀,同時也極大地改善了環境。
  帶有裙房的高層建筑,其裙房屋頂更適高層建筑的室外活動場地,可設計成花園、咖啡茶座、屋頂泳池及運動場地。不僅充分利用了空間美化了環境,同時也起到了保溫隔熱作用。
  五、結束語
  研究表明高層建筑節能的潛力是最大的,是節約能源最有效也是最重要的措施。所以,高層建筑節能設計的發展將是目前建筑行業發展的重中之重。因此,應該明確確立高層建筑節能建筑設計總路線,要以立足本土的建筑節能觀為指導,以創造舒適健康的建筑環境為根本出發點,以節約高層建筑的使用能源,特別是減少空調能耗為工作重點,以被動式節能建筑設計為主要手段,通過降低高層建筑的固有能耗、提高能源的使用效率、大量利用可再生的自然資源等途徑,采用適宜方法和技術、性能良好的建筑材料,以實現用最小的能源消耗來取得最大的經濟效益和社會效益,實現可持續發展的最終目標。
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