高层建筑节能设计论文

摘要高层建筑在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳、外围护结构保温隔热能力差、可再生能源的利用率不高等常见的问题。本文针对以上问题，通过对高层建筑进行能耗研究，提出了自然通风、围护结构、可再生能源等在节能设计中综合运用的改进措施，以期对高层建筑生态化发展提供有益的借鉴。下面是小编为大家整理的《高层建筑节能设计论文 (精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

高层建筑节能设计论文 篇1：

高层建筑节能设计探讨

摘要：在建筑不断跨越新高度的同时，其设计、建造不顾自然生态环境，缺少节能意识和地方气候特色，成为了高层住宅设计的缺陷，因此，在全球日益对住区可持续问题重视的今天，片面强调绿化率的城市高层住宅不应纳入生态住宅的范畴，文章主要探讨高层建筑节能设计的方法。

关键词：建筑设计;高层住宅;节能环保

城市高层住宅生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得住宅成为人与自然沟通的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。

1目前高层建筑住宅设计中存在的问题

随着高层建筑数量的不断增加，高层建筑中存在的一些问题也不断的凸显，例如体形庞大，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透等问题，直接导致了城市人居环境质量下降。这与近年来一些城市建高层建筑设计者贪大求高，只重视立面形式和空间使用功能，而忽略生态环境的保护，有着直接的关系。对建筑设计节能认识不足，没有在设计中采用节能措施，往往会造成高能耗。所说的建筑节能，既包括建筑本身的节能，即建筑物的形体变化、朝向，外围护结构保温，隔热的性能，门窗质量，同时也包括城市的综合环境、气候条件、总体布局等因素。关注建筑本身，采用节能设计理念是最主要的。

2优化建筑位置及朝向设计

考虑建筑环境及朝向是高层建筑定位时首先应考虑的问题。要满足日照的要求，就不能有过高的容积率。巨大的阳光辐射能量，能够为建筑带来大量的能量，特别是对寒冷地区人们而言，充分的利用阳光这个自然能源显得十分的重要。建筑的设计者，在确定建筑的方位时，必须要把建筑的朝向考虑在内，根据建筑和地理情况，通过太阳高度角做出日影响图，从而确定建筑在冬季每天的日照时间。因此，为了最大的扩大采光面， 建筑的南向开窗面积尽可能大些，在充足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，有效的减少热损失，保持室内的温度环境。

3优化围护结构

将混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构保温，是当前国外高层建筑节能普遍采用的方式。外墙是围护结构的主体部分，要保证建筑的节能，就必须要在外墙设计上作出相应的调整。砖石结构房屋是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重结构，所以，其围护结构都是属于填充材料。因而为了有效的减轻荷载，满足保温、隔热的要求，通常会采用轻质高效的保温材料。但是高层建筑的围护结构有所不同，一般来说，高层建筑的围护墙体，不应该使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枓。在材料的选择和应用上，应该与建筑整体的寿命应同步。

4控制体型系数及其他不利因素

从建筑耗能上看，高层建筑外围护墙体耗能量很大，大概占整个建筑耗能的25%左右。影响建筑外露面积的主要因素之一，就是形体变化。通常情况下，体形系数越大其耗能越多。这也是国外许多高层建筑造成圆塔形的主要原因之一，比如美国洛杉矶的奸运饭店、法国戴高乐机场候机楼、纽约第二大街53号办公楼等高层建筑都是圆型或椭圆形。因为，在相同的面积下，圆的周长最短，采用圆形就可以有效的减少建筑的外露面积。所以，为了减少建筑的能量损耗，在设计时高层建筑的形体变化应该尽可能的简约，而不应该过于复杂。高层建筑的“风环境”是影响建筑耗能的因素之一。尤其是在冬季，风力是影响建筑热量损失的主要因素之一，如果增大冷空气的渗透量，那将会导致室内热损失加大。再加上建筑某些部位处理不当，容易在墙体内部产生冷凝水。所以，在设计时必须要科学、可靠、正确的选择建筑保温材料。

5住区和外部环境规划

从整体上看，高层住宅生态设计，也城市整体环境的重要组成部分。所以在设计时，应该要从城市环境景观效果的角度出发，尽量与周边环境形成良好的关系：①构成良好的整体风环境。在高层住宅的生态设计中，应该要注意结合当地主导风向等气象资料，不仅要在相对位置上，克服冬季“恶性风流”的滋生，还要为创造夏季良好的室外自然通风条件而努力。②构成开敞的生态自然环境。为了了构造更多的绿色生态环境，设计时应该尽量减少硬地，更多的利用水滨、绿地，通过绿色和流水作为小气候的降温介质，这样可以有效的应对夏季炎热状况，同时也可以扩大住宅楼的视野。③构成“可调节”的植被体系。在设计中，应不能把植草理解为“绿化”。应该注意尽可能的在住区内部生态住宅的南侧广植落叶乔木。这样可以在夏季通过茂盛的树叶起遮荫作用，在冬季又能够因为落叶枝疏，将阳光引入室内，以适应冬寒夏热的气候条件。而为了在冬季挡风或引导风流应该在住宅北侧，植常青树。

6内部空间

住宅内部空间的组成和布局是生态住宅设计最关键的问题。从生态优化的角度上看，为了减少能量消耗和室内的不舒适性，住宅内部空间应具备适应冬寒夏热的能力，生态设计应注意以下几点：①建立一个通畅、直接的自然通风体系：在住宅内部空间的设计上，应该坚持连续、顺畅的原则，空间的高度和洞口位置，必须要注意考虑自然通风的效果。通过有效的空间设计，可以有效的提高自然通风的风力压和温度压的能力，保证每个居室都能有良好的通风效果。②建立生态住宅的温度分区规则：所谓的温度分区，就是在设计时根据不同居室的不同温度要求，进行合理的、有效的组合。例如，要把温度要求高的主要空间，如卧室、客厅等，设计在如住宅平面的东南角或南侧中部等受外界影响较小的位置;温度要求低的空间，则可以放在北侧或西北部，这样才能够形成抵御冬季寒风的“双层体系”，同时也可以改善室内空间的舒适效果。

7相关技术

在高层生态住宅设计技术的选择上，应该兼顾冬寒夏热这两种情况。适应不同的气候条件是高层生态住宅设计技术应该考虑的问题：①住宅环境控制：声、光，热等问题是影响住宅环境的主要因素。高层生态住宅要正确处理好这些问题，通过良好的隔声、防噪音能力和充分的自然采光的效果，以及高效的保温隔热效果，来提升住宅的居住品质。②绿色与环保型建筑材料：受荷载、高度的影响，高层住宅的外围护材料开发，应该朝轻质、节能方面发展，以框—剪结构体系为主的高层住宅，通过对绿色建材的开发、推广，提升新型墙体的环保功能，对生态、环境的影响将有相当意义。③中水资源的再生和利用：随着人口的增加，水资源的匮乏将愈益显现。而对高层住宅而言，因其居民数量多，在夏季日用水量很大，假如没有注重水资源的循环使用，那会造成很大的浪费。所以，应该在设计中通过生态体形、空间设计，在高层住宅顶部、中部设置中水贮存系统，收集雨水用来灌草或通过水资源的分级使用达到再生、节约的目的。④住区废弃物的处理：高密集居住模式使得废弃物处理，成为生态技术一项必不可少的内容。废弃物处理技术主要包括这些内容：建筑废弃物的再生应用、生活废弃物的集中管理和污水废弃物的沼气利用。这些方面在当前的建筑技术之下都是可以做到的，当然前提是建筑师有住宅的生态概念。

8结语

总之，在高层建筑设计中，设计工作者应该从建筑设计的实用性和环保性出发，针对具体的建筑工程及其外部环境，做出科学合理的节能设计方案。

参考文献：

[1] 王兵.生态建筑的技术社会化视角[J].科技进步与对策,

2003,(4).

作者：陆尚湖

高层建筑节能设计论文 篇2：

高层建筑节能设计的应用研究

摘要 高层建筑在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳、外围护结构保温隔热能力差、可再生能源的利用率不高等常见的问题。本文针对以上问题，通过对高层建筑进行能耗研究，提出了自然通风、围护结构、可再生能源等在节能设计中综合运用的改进措施，以期对高层建筑生态化发展提供有益的借鉴。

关键词 高层建筑 节能 应用研究

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。高层建筑基本空问由主要使用房问、交通联系空问(水平交通和垂直交通)、辅助使用房问(餐饮和卫生问)以及设备系统等几部分构成，平面布局与空问组织相对固定，各部分功能空问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问形式进行组织，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问的通风。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.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，控制可丌启面积以组织通风;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：一是在房问制冷状态下，对房问能耗的影响;二是对墙体传热系数的直接影响;三是房问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，应尽量丌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、结束语

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目的的可能性大大降低。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，在节能设计时多作考虑;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;通过改变空问形式、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。

作者：黄文

高层建筑节能设计论文 篇3：

浅谈高层建筑节能设计的应用研究

【摘 要】高层建筑在节能设计方面存在一些如自然采光利用率低、室内通风效果不佳、外围护结构保温隔热能力差、可再生能源的利用率不高等常见的问题。本文针对以上问题，通过对高层建筑进行能耗研究，提出了自然通风、围护结构、可再生能源等在节能设计中综合运用的改进措施，以期对高层建筑生态化发展提供有益的借鉴。

【关键词】高层建筑;节能;应用研究

1.高层建筑能耗特点分析

1.1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%。

1.2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，进行节能措施的探讨。

2.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。

3.設计对策

3.1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。

3.2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。

3.3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。

4.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。 [科]

作者：陈振宇　郭卫东