高层办公楼在建筑节能设计研究分析

所属栏目：建筑设计论文
发布时间：2012-08-30 11:19:04  更新时间：2012-08-30 11:58:02

摘要:高层办公楼在建筑规划设计阶段，要慎重考虑建筑物的朝向、体形、绿化、风向等因素对节能的影响，还要考虑材料、构造作法及空间采暖、通风、采光、照明、电气等各个环节对节能的影响，我国由于地域辽阔，国家标准已将全国划分为五个热工气候分区，不同的区域采取的节能方式也不相同，以下主要对于北方寒冷地区的高层办公楼节能措施进行分析：

关键词：高层办公楼;建筑设计;节能

1、前言

能源问题是世人十分关注的人类生存问题之一，是当前世界各国普遍重视的问题。随着地球人口的急剧膨胀，自然资源的损耗正以加速度递减，人类呼吁社会的发展应是可持续的发展。目前，新能源的开发在短期内尚难起到缓解能源供应紧张的局面，人们也致力于节约能源，减少能源损耗技术及产品的开发研究上，由于建筑能源占总耗能量的25一40%，尤其我国的建筑能源利用率处于世界下游水准(我国能源利用率28%，欧美平均近50%，日本为57%)，所以建筑节能设计是节能的重点之一，对于高层办公建筑设计的各个阶段均应有节省能源意识贯穿其全过程。

2、建筑平面设计与节能关系

建筑平面设计包括平面形状、长度、进深设计，均与其能源损耗有直接关系，当建筑设计方案体积相同时，应尽量减少围护结构的总面积，围护结构面积越小，通过围护体散失的能源也就越小。常见的建筑平面形状与能耗关系如下表:

表中A/V表示围护结构面积A与建筑体积V的比值，同时增加建筑物的长度及进深均可减少建筑的传热耗热指标。建筑物长度、进深分别是指建筑物沿纵向轴线及横向轴线的尺寸，实验数据表明，几幢建筑当其层数相同，长度增加，能耗降低，当建筑物长度一致时，建筑能耗随着建筑物进深的加大，建筑的传热耗热指标明显降低，使建筑能耗显著下降。

几种进深的建筑传热耗热指标

3、建筑体型与节能关系

现代建筑设计，人们常常追求建筑形体的变化，设计造型为突出鲜明个性，已不满足于简单的几何形体，但是从目前的高层办公建筑而言，由于其性质及功能要求，其体型还是较为规整的。建筑合理的体型设计(从节能角度出发)应首先控制建筑的体型系数，其次控制表面面积系数。

体型系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大，单位建筑空间散失的热面积也就越大，能耗就越多。有研究资料表明，体型系数增加0.01时，能源指标增加约为2.5%。所以，建筑体型系数宜控制在0.3以下，一般可通过控制建筑物体型不宜变化过多或增加组合体，均可控制或降低体型系数。

建筑物表面面积系数就是建筑物除南墙面积以外的其它外表面面积之和A1与南墙面面积A2之比，一般而言，建筑物的南墙面是得热面，而除南墙面以外的其它墙面的热损失视为建筑物的热净负荷，所以，判断一幢高层办公楼的节能效果不应该是外围护结构总面积的大小，而是应以南墙面尺够大，其它外墙表面尽可能少为标准来评价。建筑设计时应尽量采用:长轴朝向东西的长方形体型最好，正方形次之，而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。

4、窗户的设计与节能的关系

窗户是建筑的设计中的一个独特构件，一方面它要阻挡外界环境对室内的侵袭，另一方面，窗户是人与室外及大自然沟通的渠道，是接受空气、阳光和热的直接途径，它同时担当着隔绝与沟通室内外空间的双重任务。窗的热耗在建筑物能耗中占有较大比重，在严寒及寒冷地区减少对外门窗的耗热量是建筑节能的重要内容。窗墙比、玻璃层数及窗户朝向对节能均有影响。

当窗为南面窗，窗墙比增加时，单层窗节能率下降，而双层窗却上升，说明南向双层窗辐射得热量大于窗的热耗而使南窗成为得热构件，东向、北向单层窗的节能率随窗墙比增加而下降，如果采用双层窗，窗墙比增加时，节能率略有增加。但三个朝向的窗墙比增加时，节能率的灵敏度不同，当采用单层窗时，北向窗的耗能率灵敏度大，东向次之，南向最小。当采用双层窗时，南向窗的节能率灵敏度比北向更高，这是因为北窗只接受散热辐射，但其日辐射得热却少得多的缘故。

改进窗户热工性能可以增加窗户节能率，改进窗户热工性能的主要措施主要有以下两方面:

第一、通过提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度达到减少空气渗透的目的。

第二、采用气密条，提高外窗气密水平。各种气密条由于所用材料、断面形状、装置部位等情况不同，密封效果也略有差异。

我国常用窗型气密性水平 表3

另外，改善镶嵌部分的保温能力，加强窗板部分的保护措施，均可增强节能效果，减少窗户的能耗损失。所以，目前的高层办公楼建筑窗户设计，从节能角度出发，多采用塑钢单框双玻的形式。