如何将节能设计用在高层建筑领域

【关键词】高层建筑；建筑节能；能耗 

　　0 引言 

　　伴随着我国能源供求矛盾不断升级，作为能源消耗大户的建筑业来说，如何解决建筑节能已成为刻不容缓的大事。这要求我们在建筑设计中要充分考虑建筑节能问题，创新节能措施，为建筑节能事业的发展做出应用贡献。 

　　1 建筑位置及朝向 

　　从有关资料我们了解到地球每年接收的太阳能量有60亿亿千瓦，这么巨大的能量弃之可惜，换而言之我们可以说地球本身就是个巨大的太阳能接收器。阳光不但对人的健康有着重要影响，对建筑的节能也是有十分重要的意义。城市环境的影响，容积率过高很难满足日照要求是高层建筑定位首先应当考虑的。充分应用日照原理对与寒冷地区的城市规划尤为重要，要使每幢高层建筑尽可能多的接收太阳辐射热能，那么首要关键就是合理确定好建筑位置及朝向因此，建筑的方位与节能有着直接关系。我们可以根据太阳高度角做出日影响图，来确定冬季的日照时间，对于寒冷地区我们要使室内温度尽可能的舒适，那么就要太阳光线来减少热损失。故，建筑在采光充足的条件下，东北向窗尽可能小而南向的开窗面积要尽可能大点。 

　　2 建筑物外形及外窗节能设计 

　　2.1 建筑物外形 

　　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20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。 

　　2.2 外窗节能设计 

　　外门窗冷风渗透为1/3，传热损失是1/3，其能耗占住宅总能耗的比例较大，因此它是住宅能耗散失最薄弱的部位。故在保证日照、采光、通风、观景的要求下，尽量要提高外门窗的气密性及本身的传热量，提高保温性能，减小住宅外门窗洞口的面积，减少冷风渗透。其主要措施如下： 

　　2.2.1 控制住宅窗墙比，住宅窗户的洞口面积和立面单元面积的比值即住宅窗墙比，根据《民用建筑节能设计标准》的规定对不同朝向的住宅窗墙指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。 

　　2.2.2 建筑外窗玻璃节能的保温节能及太阳辐射节能，单框双玻窗在我国目前使用广泛，其构造很大一部分都是简易型的，单层玻璃它热阻等于两个表面换热阻之和，因此外层玻璃内侧表面很可能在任何阶段均不形成冷凝。 

　　双层玻璃或双层窗利用有效的支撑均匀隔开，并采用能反射红外线的合成树脂薄膜玻璃或发射红外线的玻璃而形成的中空玻璃，与其他玻璃相比有着较好的保温节能作用。同时在窗型的设计应通过设置空气间层从而提高窗玻的保温能力。一般中空玻璃的空气层厚度不能超过12mm，因为当气体间层厚度小于9mm玻璃材质、密封构造相同的情况下，热其阻也越大，气体间隔层也越大，传热系数值成线性下降，但是一旦间层厚度大于12mm后，热阻的增长率就很小。故对于中空玻璃要考虑太阳得热和增加热阻两方面因素来确定玻璃层数。 

　　2.2.3 提高隔热功能，降低门窗传热系数和设置温度阻隔区，塑钢门窗、彩色镀锌钢板节能型门窗热惰性大，气密性好，更重要的是不生锈、耐腐蚀、缝严密能降低门窗传热系数，提高隔热功能。玻璃应采用双层，现在有很多节能玻璃，例如：内部充满干燥或惰性气体防阳光玻璃，中空玻璃等等。 

　　在室内和室外之间设置中间层次，这个中间层次就像一个闸门，组织外冷风直接吹进房间，减少外窗和外墙的热损耗，这个中间层次就叫做温度阻隔区。如将北面阳台的外门设防风门斗，可以防止冷风的倒灌，并且将它和窗全部采用封闭式阳台封闭起来，楼梯间也设计成封闭式这些都是很好的节能措施。 

　　2.2.4 热量渗透的减少，房间的气密程度是影响换气次数的主要因数，而产生内外空气交换主要在于外窗与墙、框、玻璃之间的装配缝隙。其缝隙越小渗透量越小，换气次数少，反之就导致热耗增加，即气密性不好。故而节能率与气密度成反比。因此，在保准新鲜空气需求量几质量的条件下，应尽可能减少换气次数从而减少热量渗透。 

　　保温隔热和防水式屋面的主要功能，一般的屋面材料防水的不能保温，保温的不防水，具有单一性。我们可以考虑用及税率低或不吸水但可长期使用的性能稳定轻质高强的保温材料做保温层，再在它上面加上混凝土作保护层，确保其干燥和防止老化。 

　　另外聚酯弹性体、喷涂聚氨酯硬泡屋面保温防水一体化技术能起到保温、隔热、防水一体化的效果。因为它的防水饰面材料是复合防水性能很好的喷涂聚酯弹性体，另外还采用了保温防水一体化功能性材料聚氨酯硬泡。目前有很多屋面采用一些远不满足热舒适性和节能标准的隔热措施，有的甚至没有采用任何隔热措施。 

　　其中高层建筑的隔热措施更加不到位。正确的施工方法及节能材料的选用可以有效的降低传热系数几传热能耗，起到很好的节能和改善热环境的效果。 

　　坡屋顶的采用也是屋面保温节能的有效措施之一。 

　　另外，设计屋顶花园不仅改善了环境，也起到了保温隔热的效果，更加在高楼林立的城市弥补了地面绿地的不足，所以屋顶也是在设计中不可忽视的重要方面。在建筑外墙、外窗的保温性能不断改进后，还不能忽略屋面保温隔热。屋面保温材料应选用吸水率极低或不吸水的材料，这样可以防止屋面湿作业时不会降低保温的效果，即使选用吸水率高的材料，那么屋面上要设置排除保温层内不易排出水分的排气孔。 

　　其次，屋面保温材料为避免屋面重量和厚度太大，应选用密度、导热系数小的保温材料。目前，这些高效保温材料已经开始走进建筑领域应用于屋面，如膨胀珍珠岩保温芯板它施工方便，价格低廉，又环保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太阳能是一种洁净的可再生能源，开发利用潜力巨大，更是建筑上极有潜力的新能源之一。 

　　其中，太阳能供用热水、主动式和被动式太阳能取暖和空调，以及太阳能发电等等都是很好的实用实例。我国面积广大，太阳能的资源极其丰富，如果将其加以充分利用，既可以节省大量非可再生资源，保护环境，创造和谐社会，而且有可能在南方某些地区完全利用太阳能取暖。 

　　【参考文献】 

　　[1]陈慧，刘苗苗，徐晓晨.高层建筑的建筑节能设计[J].工程建设，2009. 

　　[2]徐钟.高层建筑节能设计[J].河北煤炭，2009.