高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討

錢 英 晉

(大同市二院建筑設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，山西 大同 037000)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，民眾生活質(zhì)量有了較大改變，其更為注重生活品質(zhì)，在此形勢(shì)下建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)愈加重要。現(xiàn)階段，我國(guó)建筑業(yè)耗能較大，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了破壞，因而必須轉(zhuǎn)變建筑工程項(xiàng)目以往的施工理念與手法，進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，以從根本層面降低各大資源能源的耗損，改善資源能源利用率。

1 高層住宅建筑能耗狀況

現(xiàn)階段，我國(guó)高層住宅建筑方面的能源耗損在總能耗中占比已在1/3以上，且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展與城市化進(jìn)程的大力實(shí)施，高層建筑數(shù)量驟增，每一年都有新的建筑項(xiàng)目破土而出，面積約為20億m2。但因建筑設(shè)計(jì)期間，沒有對(duì)可再生資源的利用有效思考，故我國(guó)建筑能源耗損較之其他國(guó)家而言要高出幾倍。在此形勢(shì)下，必須確保高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)落實(shí)到位，如若不然勢(shì)必促使我國(guó)能源耗損嚴(yán)重，更甚者破壞生態(tài)平衡，導(dǎo)致能源匱乏并出現(xiàn)巨大危機(jī)。

2 高層住宅建筑設(shè)計(jì)中在節(jié)能方面存在的問(wèn)題

2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，為探尋整體平面布局形式、景觀效果，通常選擇周邊圍合的建筑群體組合，然而此類圍合可能促使部分戶型朝向?yàn)闁|西向，在相應(yīng)層面加大了熱天的空調(diào)能耗，且建筑設(shè)計(jì)核心筒布局所有戶型，導(dǎo)致部分戶型自然通風(fēng)效果差，在高溫季節(jié)只能經(jīng)由空調(diào)解熱，也損耗了較多能源。

2.2 形體設(shè)計(jì)

形體設(shè)計(jì)時(shí)，形體系數(shù)愈高，耗能及單位建筑面積熱損失愈大。經(jīng)由研究論證，形體系數(shù)加大0.01，耗熱指標(biāo)將加大2%～5%。就高層住宅建筑設(shè)計(jì)而言，往往為探尋視覺效果而構(gòu)造出形式新穎、特殊的建筑，加大了建筑物形體繁雜性，并拓張了建筑外表面積，增強(qiáng)了其與外部環(huán)境熱傳導(dǎo)的概率。

2.3 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

就外圍護(hù)結(jié)構(gòu)(包含外墻、屋頂?shù)?而言，外墻、屋頂對(duì)建筑物保溫、隔熱效果具備直觀影響。當(dāng)前較多高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面的效果差強(qiáng)人意，關(guān)鍵在于未注重保溫材料的選取與熱量的傳導(dǎo)性，故對(duì)整個(gè)建筑的保溫、隔熱效果構(gòu)成了影響。經(jīng)由對(duì)各類高層住宅建筑的分析獲知，此類建筑外圍均匱乏保溫層，如某大廈外墻有應(yīng)用契合國(guó)家規(guī)范的加氣混凝土塊，然而卻未配置雙層玻璃保溫層，促使該建筑物供暖空調(diào)系統(tǒng)能耗在總能耗中的占比達(dá)到了60%。并且，就算高層住宅建筑外圍具備保溫層，但玻璃幕墻、外掛鋁塑板這一組合結(jié)構(gòu)也具有較大的能耗存在，外窗導(dǎo)熱系數(shù)高出外墻2倍，匱乏較好的保溫隔熱性。經(jīng)由實(shí)踐表明，高溫季節(jié)室內(nèi)熱量均源于太陽(yáng)輻射經(jīng)由門窗進(jìn)入室內(nèi)的熱量，當(dāng)前大部分高層住宅建筑一味尋求外形效果，選擇大面積的落地窗，加大了導(dǎo)熱性，且往往高層住宅未采取遮陽(yáng)措施，故高溫季節(jié)必須依靠空調(diào)制冷系統(tǒng)，耗費(fèi)了較多電能。

3 高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略

3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

對(duì)高層住宅建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，需對(duì)太陽(yáng)光輻射、空氣流通予以關(guān)注，要確保節(jié)能環(huán)保，便需防止太陽(yáng)光過(guò)度輻射、強(qiáng)化住宅自然通風(fēng)效果。首先，需思考的問(wèn)題即建筑朝向，應(yīng)契合高溫季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向，依照實(shí)際情況科學(xué)規(guī)劃建筑物之間的進(jìn)出風(fēng)口，建筑和建筑排列時(shí)需以南北朝向最為適宜，如此可防范高溫季節(jié)太陽(yáng)光的過(guò)度輻射，減小空調(diào)能耗。而后，對(duì)建筑間距規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，需在確保標(biāo)準(zhǔn)距離的基礎(chǔ)上適量加大，促使自然風(fēng)更好的流通，且和外界空氣進(jìn)行熱交換，以節(jié)約能源。再者，實(shí)施平面設(shè)計(jì)期間，應(yīng)確保兩垂直墻面窗戶間的通風(fēng)效果，經(jīng)由雙層玻璃實(shí)現(xiàn)高溫季節(jié)降溫的目的。最后，對(duì)高層住宅建筑物間的布局予以思考，在考慮環(huán)境因素、成本等基礎(chǔ)上，保障建筑物采光、通風(fēng)等契合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且應(yīng)采取適宜的遮陽(yáng)措施，以在相應(yīng)層面確保空調(diào)能耗減小。

3.2 空間設(shè)計(jì)

對(duì)高層住宅建筑空間設(shè)計(jì)期間，應(yīng)由平面、立面兩大層面入手，以保障建筑物通風(fēng)、采光等契合標(biāo)準(zhǔn)。首先，對(duì)立面設(shè)計(jì)期間，應(yīng)位于建筑物中心處配置可連接上下部分的垂直空間設(shè)定通風(fēng)口，高度在住宅屋面以上。同時(shí)，進(jìn)出口高度需契合建筑物實(shí)際環(huán)境，以避免對(duì)空氣流動(dòng)構(gòu)成影響；其次，進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)門窗的設(shè)置給予高度關(guān)注，特別是窗戶朝向需合理規(guī)劃，能在契合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上予以創(chuàng)新，加大進(jìn)出風(fēng)口接觸面，以確保建筑物內(nèi)部空氣流通效果。

3.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)高層住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，若想節(jié)約能源，便需經(jīng)由高溫季節(jié)降溫、冬季保溫的模式達(dá)成目的，故而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)如屋頂、外墻等設(shè)計(jì)時(shí)需注重傳熱與空氣滲透問(wèn)題。具體如下：

1)屋頂。設(shè)計(jì)住宅屋頂時(shí)應(yīng)合理選取保溫材料，確保其密度和吸水性契合標(biāo)準(zhǔn)，通常應(yīng)用膨脹珍珠巖保溫芯板，在雷雨天氣不會(huì)吸收大量水分影響保溫性能；密度選擇方面，保溫材料應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、密度小的材料，且所選材料不會(huì)污染環(huán)境、經(jīng)濟(jì)適用性好。2)門窗。對(duì)門窗設(shè)計(jì)時(shí)，需防范門窗冷風(fēng)滲透，強(qiáng)化建筑外部門窗于冬季的保溫效果，從而改善熱流損失問(wèn)題，窗墻比設(shè)計(jì)需契合采暖居住設(shè)計(jì)規(guī)范，如應(yīng)用剛塑復(fù)合窗等規(guī)避金屬材料所致的冷橋，并應(yīng)用多功能門等，以實(shí)現(xiàn)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的目的。3)墻體。設(shè)計(jì)墻體期間，應(yīng)注重材料的保溫效果與質(zhì)量。通常，需構(gòu)建保溫隔熱層便于冬季存熱、高溫季節(jié)散熱，具體選取材料時(shí)應(yīng)對(duì)抗氧強(qiáng)度、傳熱系數(shù)等予以思考。4)外部結(jié)構(gòu)。高層住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)并非承重結(jié)構(gòu)，為進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，材料選取方面通常將實(shí)體與透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)做主導(dǎo)。材料應(yīng)用需具有靈活性，與實(shí)際建筑環(huán)境、外界條件銜接，把導(dǎo)熱系數(shù)小的砌塊與加氣混凝土塊使用到實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，與墻體外部保溫效果、窗墻尺寸結(jié)合，從而降低外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)在保溫、隔熱方面的能耗。同時(shí)，外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)具備的墻體外飾面是防范外界惡劣環(huán)境影響的關(guān)鍵，其材料傳熱性對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱性具有決定性作用。通常，高層住宅建筑墻體外飾面囊括涂料、石材等，選材顏色較淺，具體經(jīng)由外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)光輻射能的吸收系數(shù)去實(shí)施建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.4 外環(huán)境設(shè)計(jì)

對(duì)高層住宅建筑外環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，可從如下幾點(diǎn)著手：

1)進(jìn)行綠化節(jié)能設(shè)計(jì)。實(shí)質(zhì)上，建筑物周邊良好的綠化環(huán)境可調(diào)節(jié)氣溫，吸收太陽(yáng)光輻射與反射熱量，故可經(jīng)由墻體、屋面綠化等形式作用于建筑物溫度，于綠化設(shè)計(jì)層面選擇高大常綠喬木等綠化帶，由生態(tài)層面改善高層住宅建筑節(jié)能效果與居住質(zhì)量。2)外部遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。為規(guī)避高溫季節(jié)陽(yáng)光輻射直接經(jīng)由窗戶進(jìn)入室內(nèi)，故應(yīng)實(shí)施外部遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，其可把陽(yáng)光和建筑物分離開來(lái)。具體設(shè)計(jì)時(shí)，需科學(xué)合理，與立面設(shè)計(jì)銜接，依照相應(yīng)規(guī)制對(duì)外部熱阻計(jì)算，從而選取適宜的材料、方式進(jìn)行遮陽(yáng)。3)有效利用可再生能源進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。有效應(yīng)用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔型可再生能源，如為確保高層住宅自然通風(fēng)效果良好，可設(shè)計(jì)出以太陽(yáng)能為主吸收能源的煙囪。同時(shí)，于供熱、供電系統(tǒng)等方面均可借助太陽(yáng)能加以設(shè)計(jì)，以規(guī)避電能過(guò)度損耗，也能對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境予以保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

概括而言，落實(shí)高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)需基于實(shí)際情況，明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)，契合建筑業(yè)發(fā)展需求，注重環(huán)保節(jié)能理念的滲透，從而擬定適宜的合計(jì)方案，以確保高層住宅建筑整體節(jié)能效果。