高層建筑涉及的節能問題探析

葵曦

摘 要:城市的發展,高層建筑的增多,如何節能引起了各方的思考,本文重點從太陽能與建筑一體化設計的角度,淺談高層建筑如何通過合理地利用太陽能來達到節能的目的。

關鍵詞:高層建筑太陽能技術設計

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0050-01

1 高層建筑節能的必要性分析

隨著我國城市化速度的加快,城市人口的迅速增長,人居問題和配套設置的功能性要求,帶來了較大的用地矛盾,為此小高層、高層建筑拔地而起,成為了城市建筑的主流形式,同時,從能源利用的情況來看,建筑耗能的大幅增長,加上人們生活品味和生活質量的要求節節攀升,導致了常規商品能源出現了供應上的困難,建筑節迫在眉睫。

隨著技術的進步,為滿足人們日常所需,新能源的應用有效地緩解了能源的危機,新能源進行建筑節能就顯得至關重要,特別是太陽能作為一種新型、無污染、可再生能源,合理利用可以從根本上減少我國大中型城市的建筑能耗,將太陽能熱水系統整合到中高層住宅的設計中,太陽能熱水系統與住宅建筑一體化是今后的必然趨勢,必須同步設計。

2 太陽能熱水系統和建筑一體化設計

早在20多年以前,施蒂文·斯特朗(美國太陽能協會創始人)就提出了一體化的設計思想,隨著我國建設節約型經濟社會步伐的跟進,將利用太陽能的配套設施從外觀美觀、經濟節約等多個角度思考后將其有機結合到建筑設計中去,這種一體化設計有著低碳、節能的特點已經逐步地深入人心。將太陽能與高層建筑的外觀、建筑結構、管路布局進行一體化設計,即滿足節能的要求,有不影響建筑的美觀和使用功能,節約能源的同時節約投資成本,實踐證明,在高層建筑設計中將太陽能與建筑進行一體化設計可以有效地減少建筑耗能,加上我國的太陽能資源非常豐富,這就注定在我國高層建筑節能問題上,未來太陽能應用于建筑的技術是趨勢所在。具體來說有以下幾個方面的設計:

2.1 太陽能裝置與屋頂有機地結合

對于一個高層建筑而言,屋頂位于高層建筑的至高點,所以是整個建筑最佳的采光點,在設計上,將太陽能集熱器融入屋頂的設計之中,取代傳統的屋頂保溫層或屋頂覆蓋層,如此設計,太陽能擺放對屋頂形象的負面影響得到了有效地消除,更促使在滿足建筑使用功能的基礎上大大降低了投資成本。在設計中應保證太陽能的外觀與建筑有機的融合,充分地考慮最佳的采光傾角與建筑物所在位置緯度之間的關系,實踐經驗表明,通常在坡面的坡度范圍的設計上,最好設置為當地緯度,在具體實施過程中,先是對屋面實施科學的防水處理,接著進行集熱器與鋪設屋面合用的隔熱保溫層的鋪設工作,隔熱保溫層在鋪設的過程中一定要多加注意,確保其能有效地防滲漏,隔熱保溫層鋪設完畢后,在其上面合理地安置太陽能熱水系統的集熱器件。

除了坡屋面以外,如果高層建筑選擇的是平面型屋頂,實踐經驗表明,在該種類型的屋面上布設集熱器與高層建筑的朝向沒有關系,施工經驗表明,集熱器支架、屋面的連接、管線的排放都非常的便捷,此外從外觀上看,集熱器地安置對建筑的外觀不構成任何負面影響,除了太陽能設施的安裝方便以外,在其使用過程中管理和維護也十分方便,設計上的關鍵點在于從實際的需要出發思考集熱器的排放方式,到底是整齊排放,還是前、后排之間留下足夠的間距,因為不同的地區,日照條件存在著一定的差異,合理的擺放是保證各排集熱器能有充足的日照的前提,從建筑外觀來看,集熱器在屋頂整齊且富含規律地排列,在節能的同時促使高層建筑的輪廓線得到了有效地豐富。

2.2 太陽能裝置與墻面的有機結合

對于高層建筑,僅僅利用屋頂這部分面積進行太陽能的收集顯然是浪費的,因為與其相比,高層建筑的外墻表面是與太陽光接觸面積最大的,從這個視角進行考慮,一旦太陽能集熱器能夠與墻面有機地結合起來,一體化設計那么勢必可以節約很多的常規能源,從目前的高層建筑墻面來看,利用形式主要有以下三個:

(1)集熱蓄熱墻。

在實踐中,為了能夠更為有效地實現最大程度的太陽能收集,吸熱表面應該選擇吸收率較高和發射率較低的選擇性涂層,切實有效地降低高溫吸熱表面的長波輻射熱損失,在具體的設置上也應考慮到建筑的美觀度,應避免選擇全黑色外表面,應該嘗試著用黑色與其他深色搭配使用,雖然犧牲了一部分太陽能的吸收,但是豐富了建筑立面。

(2)太陽能集熱器保溫墻板。

在具體的做法上,是將固定安裝有呈槽型拋物面狀的熱反射板的墻體依次按建筑要求排列對接,太陽光經密集排列的熱反射板聚焦到導熱管上,再由導熱管將所接收的熱量傳遞進室內。這樣的保溫墻板能在立面上形成一定的韻律,經過設計可成為良好的美學元素。

(3)墻面附加集熱器。

對于高層建筑而言,外墻表面有著很多的附屬構建,如果能夠將集熱器與附屬構件有機的融合并依附于外墻表面,將其功能性和節能型有機結合,設計為陽臺護桿、空調攔板(如圖2所示)、立面裝飾構件等等。

除此之外,太陽能還可以與陽臺、遮陽裝置進行一體化設計,當然,從我國太陽能利用的角度考慮,我國還處于蹣跚學步的階段,有新的挑戰和更高的要求等著我們設計師去一一突破。

參考文獻

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