(2)利用外界气流来组织自然通风
利用风压来实现自然通风,首先要求建筑有较理想的外部风环境。其次,建筑大立面应面向夏季主导风向,小立面对着冬季主导风向,使建筑表面形成足够的压力差,以便在开启窗户后形成穿动气流。在设计时,应根据各城市不同的风向做出相应的处理。在总体规划时,还可通过设计道路、景观和附属结构来引导风朝向主要建筑,以降低温度或使主要建筑避开风以减少热损失。
(3)利用植物来调节微气候
当夏季太阳辐射很强时,有绿色植被的墙体的平均温度比无植被的墙体平均温度低12℃。立面绿化能使建筑外表面比街道处的环境温度降低 5℃之多,冬季的热量损失减少30%。建筑南向的室外植被应种植落叶植物,夏天浓密的树阴可遮挡太阳直射,秋天落叶后便于冬季时建筑的被动式太阳能利用,室外树木还能同时使室内靠窗部分的光照强度降低。树林、灌木、草皮等还会减少地面的热反射,给建筑的使用者带来一种舒适的感觉,同时起到改善建筑周围微观气候的作用。另外,屋顶花园或屋顶水池也是目前高层建筑设计中普遍节能的方法。
四、高层建筑单体节能设计
(1) 建筑体形设计
建筑外围护结构的主体是墙体,而高层建筑的围护结构与砖石结构房屋不同,它是剪刀墙结构承重或钢筋混凝土框架。它所用材料的保温性能与耗热量直接相关。其围护结构属于填充材料,高效轻质的保温材料能荷载减轻,达到保温、隔热的效果。由于建筑节能的需求,单一材料远不能满足保温隔热的要求,因为它的导热系数是高效保温材料的近2 0倍,所以目前一般采用复合墙体:内保温复合墙体、外保温复合墙体及夹芯复合墙体等等,它们一般是用高效保温材料和承重材料组成的。不过目前国家已经限制使用内保温复合墙体,因为热桥对保温的影响比较大。而且外墙保温效果明显比其高,是未来建筑节能方面发展的主流。
体型系数即建筑物外表面积与其外围体积的比值。建筑物的单体布局设计应尽量降低体型系数,减少建筑外表面积。把体型系数控制在0.3及以下,设计者在考虑使用功能的基础上应采用减少平面凹凸,降低层高,加大房屋进深的措施。具有最小表面积的是圆形平面,它的热耗是最小的,而矩形形态长宽比不同,建筑能耗有着较大的差异,更加利于对太阳能的控制,所以在不同的设计中也要用心考虑。
(2) 开敞式室内空间
如果要降低能源消耗,建筑中的开敞式空间将在特定的条件下成为一个有意义的补充。与这个开敞式空间相连的房间不仅可以减少一半的热量流失,同时可以减少制冷能耗。开敞式空间特别适合充分利用太阳能,并将其功能在建筑物内充分扩展。根据使用要求还可以将该开敞式空间设计成热缓冲中庭、边庭、室内花园,以进一步改善室内小气候,其本质就是一种凹进开敞的空间。它有通高的玻璃门可以从室内向此空间敞开,除了对该部分建筑具有遮阳作用之外,这种空中庭园还有下列功能:可作为紧急疏散区;可用于绿化和景观设计;在允许容积率增加的情况下,可作为未来扩建的灵活间隙空间;它们还可以为使用者创造一个更富有人情味的环境,人们可以从封闭的室内空间步入到这些露天的开敞间,直接欣赏室外景观。
(3) 屋顶花园
高层建筑屋顶的保温隔热根据形体的比例,虽然不如多层建筑在节能方面的要求高,但作为建筑物的第五立面,在高层林立的城市中,仍然需要在设计中加以重视,屋顶架空层屋顶花园的设计不仅弥补了地面绿地的不足,形成竖向多层次的丰富景观,同时也极大地改善了环境。
带有裙房的高层建筑,其裙房屋顶更适高层建筑的室外活动场地,可设计成花园、咖啡茶座、屋顶泳池及运动场地。不仅充分利用了空间美化了环境,同时也起到了保温隔热作用。
五、结束语
研究表明高层建筑节能的潜力是最大的,是节约能源最有效也是最重要的措施。所以,高层建筑节能设计的发展将是目前建筑行业发展的重中之重。因此,应该明确确立高层建筑节能建筑设计总路线,要以立足本土的建筑节能观为指导,以创造舒适健康的建筑环境为根本出发点,以节约高层建筑的使用能源,特别是减少空调能耗为工作重点,以被动式节能建筑设计为主要手段,通过降低高层建筑的固有能耗、提高能源的使用效率、大量利用可再生的自然资源等途径,采用适宜方法和技术、性能良好的建筑材料,以实现用最小的能源消耗来取得最大的经济效益和社会效益,实现可持续发展的最终目标。