浅谈节能技术在高层建筑中的应用
浅谈节能技术在高层建筑中的应用 论文关键词：新形势 高层建筑 节能设计 论文摘要：针对现在能源消耗巨大的现状，从节能建筑的角度出发，在建筑设计，围护结构设计等方面对目前的建筑节能技术和今后的发展进行初步探讨。 进入21世纪，世界范围内出现了一系列重大危机，在“经济危机”“能源危机”席卷世界的今天，能源消费正以惊人的速度增长。
而高层建筑节能(包括结构构造、材料选型、设备系统、自动控制等)一直是我国节能工作的重要组成部分，高层节能建筑投入少、产出多，因此，重视和研究高层建筑物的节能设计问题已成为建筑节能的当务之急! 近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。
所谓高层建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温。隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者重视。 1 优化建筑位置朝向设计及体形设计 高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量。在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。
据有关资料分析，地球每年接收的能量有60亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。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，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。
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。 合理的建筑体形能够减少高层建筑物与外界的热量交换，在其他条件相同时，体型系数(建筑物外围护面积与其所包围体积之比)越大，单位面积散热量也越大，对节能不利。
因此，正确处理建筑形式多样化和节能的关系，是高层建筑设计中应当引起重视的问题。 另外，高层建筑物的外形越简单，其外壳的表面积越小，热交换量亦越少。因此，高层建筑物的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。
2 优化围护结构墙体设计 2.1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，目前在寒冷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。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的'材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，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。 2.2高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙 烯 泡沫板(舒乐板、PG板)，岩棉板等轻质保温材料。
一幢建筑的寿命少则几十年，多则上百年，材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体，笔者认为存在以下不足之处： (1)抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。 (2)不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。 (3)不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面层、予留洞。
槽易出现冷桥。 (4)墙表面易出现裂纹。除此之外，复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入，墙体内容易造成冷桥，是保温、隔热的薄弱环节。据测定，高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5％－13％，因此应引起设计者重视，采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。
2.3国外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，欧、美各国取得不少先进经验。某些欧美国50％左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。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。
2.4受阳光照射的高层建筑物屋顶，表面温度比其他围护结构高得多，对室内温度影响很大，顶层住房冬冷夏热现象十分明显。对此，除必须考虑屋面隔热保温措施以外，还可从建筑设计角度考虑在顶屋设置通风隔热层或将顶层做为设备间等，形成2次隔热，减少屋面温度的影响；在炎热地区的屋面可通过蓄水(如屋顶游泳池)和屋面定时喷水系统使屋面显著降温。 3 围护结构的节能 ①外墙的节能技术。
外墙的节能措施，目前主要是使用环保节能型建筑材料，可以有效减少通过围护结构的传热，从而减少各主要设备的容量，达到显著的节能效果。采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。复合墙板构造复杂一些，但它将材料区别使用，可采用高效的隔热材料，能充分发挥各种材料的特长，板体较轻，热工性能较好，适用于住宅、医院、办公楼等高层建筑的外墙。在进行经济性、可行性分析的前提下，在墙体内外侧敷设保温隔热的新材料。
另外，目前还有可调节的外墙，即采用多向、多层、可开、可闭的外墙，以适应不同的气候，减少空调，采暖的时间，降低能耗。 ②窗的节能技术。 玻 璃窗不仅传热量大，而且由于其热阻远小于其他围护结构，造成冬季窗户表面温度过低，对靠近窗口的人体进行冷辐射，形成“辐射吹风感”，严重地影响室内热环境的舒适。
目前，就窗的节能措施，主要是从以下几个方面考虑： 首先，控制窗墙面积比。窗户既有引进太阳辐射热的有利方面，又有因传热损失和冷风渗透损失都比较大的不利方面。就其总效果而言，窗户仍是保温能力最低的构件。由于通过窗户的热损失比例较大，因此我国规定：南向的窗墙比≤0.35，东西朝向的窗墙比≤0.25(单侧窗)、≤0.30(双侧窗)，北向的窗墙比≤0.20。
其次，提高气密性，减少冷风渗透。 最后，提高窗户的保温能力。包括改善窗框的保温性能以及使用中空 玻 璃来改善窗 玻 璃部分的保温能力。
中空 玻 璃是由两片(或两片以上)平行的 玻 璃板粘合而成的 玻 璃组件。其两片 玻 璃板间通过间隔条(注满专用干燥剂一高效分子筛吸附剂)隔出�。
高层建筑节能难题有哪些
目前对超高层类建筑的节能研究较少，尽管2005 年我国颁布了《公共建筑节能设计标准》，一些地区仅仅对照建筑节能标准进行简单的约束性工程设计，但目前对超高层建筑节能的许多问题尚待解决，例如超高层建筑的节能模拟优化设计技术，建筑节能设计标准约束外节能问题、各环节建筑节能的潜力基础研究等问题。 从建筑耗能角度，超高层建筑与普通建筑主要区别在于立面高度跨越了气候分区。
高度超过100 m以上除太阳辐射可以认为基本不变以外，气温和风速等气象参数均发生很大变化。
当地面风速为2 m/s时，100m高度的风速根据指数规律达到3m/s，而400～500 米时风速可达到5m/s以上，温度随高度的变化也明显降低，通常每100米高度的温度下降0.6～1.0℃，仅此变化即可导致建筑物移动一个2 级气候区。目前国内使用的节能优化建筑围护结构的能耗模拟软件，均不能反映气象参数沿垂直高度的变化规律，也不能够反映建筑围护结构沿高度方向的表面热交换能力的差别，因此无法准确地计算建筑物的能量消耗，更无从谈及科学合理的设计建筑物制冷、空调、配电等一系列设备系统。 其次，建筑节能设计标准所能约束的节能技术还不能够完全适用于超高层建筑，现行建筑节能设计标准中涉及的内/外遮阳、通风等技术规定对超高层建筑难以适用，标准规定的建筑能耗的权衡判断方法也是基于建筑物全楼整体建模的一种评价方法，受目前能耗模拟工具的计算能力所限，超高层建筑中的计算对象(如房间数量)规模远远超出了模拟软件的计算能力，工程设计执行现有的节能标准凸显技术依据不足。 此外，由于现有的超高层建筑主要为新建建筑，不同地区的超高层建筑的实际耗能情况、空调系统、照明、电梯、办公设备等各部分的耗能比例，玻璃幕墙的能耗水平、遮阳系统的实际效果，以及设备层、数据中心层对建筑耗能影响等微观类问题，建筑能源结构、建筑酒店/商场/办公/居住混合功能节能匹配优化等宏观类问题都有待具体分析研究。
超高层建筑设计要点
超高层建筑设计要点 高层建筑由于其特殊性，具有迥异于普通建筑的特点，那么超高层建筑设计要点有哪些呢，一起来看看! 1超高层建筑的技术原则 (1)建立建筑和城市环境的友好关系，提高土地资源利用率，营造以人为本、健康高效的高质量微气候环境，室内环境达标率为100%。 (2)结合独特的气候环境与建筑本体特征，最大程度地优化建筑节能设计，充分利用可再生能源，合理实现能源梯级利用，提高建筑能源利用效率，综合节能率大于60%。
2超高层建筑的优缺点 所谓高层建筑，不同国家有不同国家的规划。
在我国高层建筑是指十层及十层以上的居住建筑和建筑高度超过二十四米的其他建筑均称为高层建筑。高层建筑是近代经济发展和科技进步的产物。城市人口集中，用地紧张及商业竞争的激烈化，促使了近代高层建筑的出现和发展。 3超高层建筑避难层有哪些设置规定 1.避难层的设置，自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层;这是因为登高、举高消防车，最大作业高度在30~45m;根据对消防队员的实测，登高超过10层时，心跳和呼吸明显加快，不适应扑就的需要，会给灭火工作带来不利影响;因此结合上述原因，并兼顾节约投资，首层至第一个避难层及以上两个避难层之间，不宜超过15层; 2.通向避难层的防烟楼梯间应在避难层分隔、同层错位或上下断开，但人员必须经避难层方能上下; 3.避难层的净面积宜按每平方米5人计算; 4.避难层可兼作设备层，但设备管道宜集中布置，设备管井及垂直交通设施应用耐火极限不低于1h的墙围护起来; 4超高层建筑幕墙的设置规定 1 .窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。
当其外墙面采用耐火极限不低于1.00h的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料; 2 .无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外册设置耐火极限不低于1.00h，高度不低于0.80m的不燃烧实体裙墙; 5超高层建筑中的钢管砼 高层结构设计钢管砼随着建筑科学技术的发展，近20年来又推出了第五种结构类型，即全新的钢-混凝土组合结构。该种新型建筑结构，充分发挥了钢材和混凝土的材料特性及优点，按其组合方式又可分为：钢管混凝土结构、钢-混凝土组合梁、外包钢组合结构和劲性钢筋混凝土结构等四种。它们的共同特点是：施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料。
钢-混凝土组合结构之一的钢管混凝土(即钢管砼-CFST)，就是在钢管中充填素混凝土制成的建筑构件。它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，因而在高层和超高层建筑中得到了日益广泛的应用。 6超高层建筑的设计难点 超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。
7超高层建筑设计的建议 首先，在超高层建筑施工设计工作开展之前，首先应该做的便是详细分析工程项目的施工目标和施工要求，根据超高层建筑的目标高度和目标结构选取相似超高层建筑项目，参考其设计流程和设计内容，以降低超高层简述设计盲目性，降低设计风险。在施工技术方面，一定要结合实际情况确定有效的'技术要求，以确保建筑的整体施工质量，比如墙体施工技术以及内部支撑柱的施工技术等等，并做好施工过程中监督工作，保证施工技术的有效落实。在施工设备方面，一定要充分考虑施工内容，做好施工设备的准备工作，如起重设备、升降设备等等，以保证建筑施工进度，保证施工安全。
8超高层建筑的技术原则 (1)建立建筑和城市环境的友好关系，提高土地资源利用率，营造以人为本、健康高效的高质量微气候环境，室内环境达标率为100%。 (2)结合独特的气候环境与建筑本体特征，最大程度地优化建筑节能设计，充分利用可再生能源，合理实现能源梯级利用，提高建筑能源利用效率，综合节能率大于60%。 9超高层建筑可采用的结构体系有哪些 我国已建造高度在150m以上的建筑150余栋。可供选择的结构形式很多。
较为常见的结构形式包括：钢筋混凝土框架-核心筒结构、钢筋混凝土框架-剪力墙结构、钢框架-钢筋混凝土核心筒结构、钢框架-支撑结构、混合结构、巨型结构等。近年来，新兴的斜网格结构在办公大厦中也有不少成功应用的案例。
