淺談高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)

【摘 要】 隨著城市化的不斷推薦，建筑耗能占整個(gè)能源消費(fèi)總量的比重不斷上升，每年由于新建和改建建筑，消耗大量能源，造成自然環(huán)境的惡化。因此，在新的歷史時(shí)期，強(qiáng)化建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)非常有必要。本文探討了如何實(shí)現(xiàn)高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑 門(mén)窗 圍護(hù) 建筑體形 節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能是指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建（改建、擴(kuò)建）、改造和使用過(guò)程中，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采用節(jié)能型的建筑技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率，加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理，利用可再生能源，在保證建筑物室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少采暖供熱、空調(diào)制冷制熱、照明、熱水供應(yīng)的能耗。建筑節(jié)能，包括了降低能耗、提高用能效率和利用可再生能源三個(gè)方面的內(nèi)容。三者互相促進(jìn)，缺一不可。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)住宅的單位采暖建筑面積要多消耗2～3倍以上的能源；中國(guó)建筑外墻熱損失是發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)建筑的3～5倍，窗的熱損失在2倍以上。因此，加強(qiáng)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)迫在眉睫。下面談?wù)劯邔咏ㄖ墓?jié)能設(shè)計(jì)。

1、墻體節(jié)能設(shè)計(jì)

多年以來(lái)，我國(guó)建筑墻體一般采用單一材料，如空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等。單一材料導(dǎo)熱系數(shù)大，一般為高效保溫材料的20倍以上，由于建筑節(jié)能的需要，新型復(fù)合墻體已經(jīng)出現(xiàn)，復(fù)合墻體主要通過(guò)在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來(lái)改善整個(gè)墻體的熱工性能。復(fù)合墻體很好地發(fā)揮了兩種材料的長(zhǎng)處，既不會(huì)使墻體過(guò)厚，又能承重，保溫效果又好，因此，發(fā)達(dá)國(guó)家新建建筑已基本上采用了此種方式。我國(guó)要達(dá)到節(jié)能50％的要求，使用復(fù)合墻體將是大勢(shì)所趨。

2、門(mén)窗的保溫隔熱設(shè)計(jì)

對(duì)于高層建筑的不同立面， 均應(yīng)有相應(yīng)的窗墻比取值范圍， 在強(qiáng)化墻體保溫性能的同時(shí)， 必須處理好洞口面積和墻面面積之比例的協(xié)調(diào)問(wèn)題， 否則墻體保溫材料的增加所達(dá)到的節(jié)能效果會(huì)被過(guò)大的洞口率所抵消， 造成浪費(fèi)。可以通過(guò)提高門(mén)窗的氣密性，采用適當(dāng)?shù)拇皦γ娣e比，增加窗玻璃層數(shù)，采用百葉窗簾、窗板等措施來(lái)提高門(mén)窗的保溫隔熱性能。一是合理確定窗墻比。窗戶(hù)洞口面積與房間立面單元面積的比值為窗墻比，其值的大小對(duì)室內(nèi)的熱環(huán)境和熱能的消耗有重大影響。在滿(mǎn)足住宅室內(nèi)房間采光和通風(fēng)的基礎(chǔ)上，不同朝向的房間的窗墻比應(yīng)滿(mǎn)足《標(biāo)準(zhǔn)》要求：北向?yàn)?．25，東西向?yàn)?．3，南向?yàn)?．35。二是選擇保溫性能良好的門(mén)窗材料。目前常用的門(mén)窗材料有木、鋼、鋁合金和塑鋼為4種，其中，塑鋼門(mén)窗具有保溫隔音、耐腐蝕、造價(jià)低，制作、表面色澤鮮艷美觀等優(yōu)點(diǎn)，與木、鋼和鋁合會(huì)等門(mén)窗相比可節(jié)約取暖能源的30％-50％，而塑鋼門(mén)窗又是我國(guó)大力推廣的一種新型材料。三是增加窗扇的保溫性能。單層玻璃本身的熱阻力很小，在寒冷地區(qū)可采用增窗扇層數(shù)，或在單扇窗上設(shè)置2層玻璃來(lái)增加熱阻，2層玻璃間距保持20—30ram的空間。可采取選擇中空玻璃等新型材料，或在窗的內(nèi)側(cè)或在雙層窗間掛窗簾等措施，來(lái)減少室內(nèi)向室外輻射的熱損失，提高門(mén)窗的保溫能力。四是提高門(mén)窗氣密性，減少冷空氣滲入。可采用推拉門(mén)窗和大塊玻璃窗扇，以減少扇與框、扇與扇、扇與玻璃之間的縫隙，并在縫隙中嵌入密封膠條，以防止冷空氣滲入。門(mén)窗框與墻之間的縫隙應(yīng)用保溫砂漿或泡沫塑料等材料密封填充，使冷空氣從門(mén)窗滲入的可能性大大減少，氣密性提高。

3、屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)屋頂使用高效保溫材料、架空型保溫、倒置保溫等方式進(jìn)行合理的保溫和隔熱設(shè)計(jì)，這樣可以很好地保證在冬季低溫地區(qū)、夏季高溫地區(qū)給室內(nèi)提供適宜的居住溫度，同時(shí)為冬季的暖氣供暖、夏季的空調(diào)降溫節(jié)省出大量能源。合理的屋頂保溫和隔熱設(shè)計(jì)可以省出大量的能耗。可以用屋頂綠化設(shè)計(jì)，為節(jié)約能源和調(diào)節(jié)氣候作出很大貢獻(xiàn)，在增加綠化面積和建筑節(jié)能上起到了很大作用。屋面節(jié)能的主要措施為：①屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排除的水分 ②屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過(guò)大。

4、建筑體形設(shè)計(jì)

建筑的體形系數(shù)是建筑體形設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。建筑物的體形系數(shù)是指外表面積與外表面積所容納的體積之比，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對(duì)應(yīng)的外表面積越小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱損失就越小。體形系數(shù)還與建筑的造型、布局、采光、通風(fēng)等緊密相關(guān)。建筑物的朝向合理能使建筑在被動(dòng)式和主動(dòng)式太陽(yáng)能系統(tǒng)中充分利用太陽(yáng)能，對(duì)于建筑節(jié)能有著很大的影響。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)合理的平面進(jìn)深也是一種有效的被動(dòng)式節(jié)能設(shè)計(jì)方法。

5、合理利用資源

一是清潔能源的利用。太陽(yáng)能是一種資源豐富的清潔能源，在建筑中可加強(qiáng)太陽(yáng)能的利用，如設(shè)計(jì)并建造太陽(yáng)能光電屋頂、太陽(yáng)能電力墻和太陽(yáng)能光電玻璃，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為建筑本身需要的電能和熱能。此外，風(fēng)能也是一種開(kāi)發(fā)利用較為方便的清潔能源，除了建筑的自然通風(fēng)外，還可以安裝風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)力致熱設(shè)備，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為建筑內(nèi)可直接使用的能源。二是回收利用舊建筑材料。加大舊建筑材料的回收利用，盡可能地降低能源和物質(zhì)投入及廢棄物和污染物的產(chǎn)出，這是綠色建筑體系最重要的內(nèi)在機(jī)制。可將建筑拆除過(guò)程中的建筑材料，如木地板、木制品、混凝土預(yù)制構(gòu)件、鐵器、鋼材、磚石、保溫材料等，經(jīng)過(guò)加工和改造，在滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的條件下，利用到新建筑中。三是可再生材料的利用。建筑中加大木材、廢紙、纖維保溫材料等可再生材料的利用，不僅減少建筑的投資，還可減輕人類(lèi)過(guò)度開(kāi)采自然資源引發(fā)的生態(tài)問(wèn)題。

6、優(yōu)化高層建筑的朝向設(shè)計(jì)

朝向系數(shù)應(yīng)針對(duì)建筑所處環(huán)境、氣候條件和室內(nèi)熱環(huán)境要求， 認(rèn)識(shí)到朝南并不就是朝向系數(shù)高， 當(dāng)然一般而言， 建筑面南是好的， 但在一些有空調(diào)、熱舒適要求較高的場(chǎng)合， 朝南反而變成了壞事， 所以具體情況要具體分析， 確定相對(duì)應(yīng)的參數(shù)來(lái)指導(dǎo)建筑師的工作。

7、自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

風(fēng)壓與熱壓是實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的兩種手段，二者互為補(bǔ)充、密不可分。風(fēng)壓通風(fēng)是利用建筑的迎風(fēng)面與具有良好外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū)，選擇有利于通風(fēng)的建筑朝向、控制建筑進(jìn)深、“引導(dǎo)”自然通風(fēng)等，可實(shí)現(xiàn)良好的風(fēng)壓通風(fēng)效果。熱壓通風(fēng)（即“煙囪效應(yīng)”）是利用熱空氣上升，從建筑上部排風(fēng)口排出污濁的熱空氣，從建筑底部吸入新鮮的冷空氣，實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)。一般在不良的外部風(fēng)環(huán)境地區(qū)或進(jìn)深較大的建筑，多利用熱壓或熱壓風(fēng)壓兼用，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。在設(shè)計(jì)中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空間（如樓梯間、中庭），結(jié)合拔風(fēng)井、風(fēng)塔等構(gòu)造，創(chuàng)造出滿(mǎn)足熱壓式自然通風(fēng)進(jìn)出風(fēng)口的高差。

結(jié)束語(yǔ)：

總之，我們應(yīng)該把建筑節(jié)能作為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。在提高和保證住宅舒適性的前提下，有效地利用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理，盡量降低建筑物使用過(guò)程中的能耗。

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