淺談高層建筑外墻節能設計要點

（北京 100020）

一、高層建筑節能設計的重要性

高層建筑體形龐大，如容積率過高，相鄰建筑互相遮擋、不通透，形成大面積陰影區，城市人居環境質量下降，市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外，近些年在某些城市建高層建筑已成風氣，設計者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生態環境的保護、建筑設計節能意識淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費巨大。

二、建筑外墻節能設計類型

目前，我國建筑物常見的外墻節能設計可分為以下幾種類型。

（一）外墻內保溫

外墻內保溫是將保溫材料設在主體墻內側，這種做法的優點是內保溫層可不受外界氣候的影響，防水好。但占用室內的使用面積，對抗震柱、樓板、隔墻等周邊部位不能保溫，從而產生熱橋(冷橋)降低保溫效果，特別是二次裝修時還會損壞保溫層。外墻內保溫的材料主要是聚苯乙烯板、巖棉或玻璃棉板、充氣石膏板、加氣混凝土砌塊等，所用的飾面材料主要有紙面石膏板、玻璃纖維增強水泥板、玻璃纖維增強飾面石膏、纖維增強聚合物砂漿等。這些保溫材料可在工廠預制，也可現場安裝后再作面層。

（二）外墻外保溫

建筑外墻外保溫墻體是由主體結構層、保溫層、保護層和飾面層四部分組成。此種做法使用范圍廣，優越性十分明顯的，既可避免建筑熱橋(冷橋)以及墻面冬季結露，同時可以保護主體結構，減少溫度應力，增加結構壽命，比內保溫做法爭取到更多的室內使用面積，從而有利于提高墻體的防水和氣密性，使墻體潮濕情況得到改善。

（三）砌體自保溫墻體

針對傳統粘土磚墻體的特點，目前國內有開發推廣中心自主研發了砌體自保溫墻體。比以往的粘土磚墻具有更好的節能、環保性能，可以改善并提高建筑物居住性能綜合效益，價格相對較低。

二、高層建筑外墻外飾面節能設計措施

（一）聚苯板（EPS）或擠塑板（XPS）加表層飾面

聚苯板（EPS）或擠塑板（XPS）加表層飾面有如下幾種做法：

1.在EPS板或XPS板上加鋪玻璃纖維網格布，用錨固螺栓與墻體聯結后再用砂漿找平并飾以涂料。

2.在EPS板或XPS板上鋪設經防水處理的鋼絲網、上抹抗裂混凝土砂漿，面層飾以面磚。

3.配筋混凝土薄板與EPS板通過疊澆工藝整體澆灌成為混凝土復合保溫板，再作為模板與混凝土梁、柱、剪力墻等主體結構一起澆筑成型，復合保溫板與主體結構輔以錨栓拉結。

（二）硬質聚氨酯泡沫復合保溫面層

目前，采用聚氨酯材料是高層建筑外墻和屋面較好的保溫材料之一。聚氨酯泡沫是由無數連續的小泡組成，其泡孔閉孔率高，制品吸水率低，氣密性好，自出現以來，經過半個世紀的發展，聚氨酯已經成為歐美等發達國家建筑保溫行業最主要的材料。從發達國家建筑節能保溫的現狀看，聚氨酯是較好的建筑節能保溫材料，目前，聚氨酯的應用技術現已成熟，而在我國，聚氨酯的應用初現端倪。

三、聚氨酯作為保溫材料具有以下優點：

1.導熱系數低，熱工性能好。當聚氨酯硬泡比重為(35～40)kg/m3時，導熱系數僅相當于EPS的一半，在目前所有保溫材料中導熱系數最低；孔隙率結構穩定，尺寸變化率很低，不易開裂。

2.良好的粘結性能。聚氨酯與砌塊、磚石等各種材料均能牢固粘結，其粘結強度大于其自身的抗拉強度。

3.耐老化、阻燃、化學穩定性好。

4.防潮、防水性能好。

5.可以現場發泡噴涂施工，表面無接縫，整體性好。采用現場發泡做法，其保溫和防水效果都非常好。

6.環保方面：聚氨酯的發泡劑可用無氟或半氟發泡，不會因為氣體揮發造成大氣污染。

四、高層建筑外墻節能設計的其他影響因素

（一）體形系數對節能設計的影響

在《民用建筑節能設計標準》中對體形系數的定義是：建筑物與室外大氣接觸的外表面積 與其所包圍體積的比值，即建筑物接觸室外大氣的外表面積Fo與其所包圍的體積vo的比值，即S=Fo／V。。它實質上是指每立方米的建筑所分攤到的外表面積，外表面積中，不包括地面和 不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。

體形系數能直觀地反映建筑單體的復雜程度，體形系數越大，每立方米建筑空間所分攤 的外表面積越大，外表面積越大室內外熱交換面越大，建筑能耗越大。建筑體積小、體形復 雜的建筑，以及平房和低層建筑，體形系數較大，對節能不利；體積大、體形簡單的建筑，體形系數較小，對節能較有利。因此住宅單體設計時，應該合理設計建筑面寬和進深比例，盡量降低建筑體形系數，達到住宅節能設計要求。

（二）窗墻面積比對節能設計的影響

窗墻面積比是指窗戶洞口面積與立面單元面積（即層高與開間定位線圍成的面積）的比值。窗墻面積比既是影響建筑能耗的重要因素，也受建筑日照、采光、自然通風等滿足室內環境要求的條件制約。一般普通窗戶（包括陽臺的透明部分）的保溫性能比外墻差得多，而且窗的四周與墻相交之處也容易出現熱橋，窗越大，傳熱量也越大。因此，從降低建筑能耗的角度出發，必須限制窗墻面積比。

（三）外窗設計對節能設計的影響

外窗設計是住宅建筑圍護結構節能設計中的重要環節之一，同時由于窗戶本身具有多重特性，使得其節能設計也成為最負責的設計環節。從大的方面來說，不同季節對外窗的性能要求就不一樣，冬季我們要求窗戶保溫隔熱性能好的同時，還希望其有更高的太陽能透過率，最大限度的利用太陽能，減少采暖負荷；而夏季我們則希望阻擋太陽輻射進入室內，因為即使是部分的太陽輻射透過窗戶進入室內，也會造成很多的室內空調負荷，尤其是太陽輻射大的水平面和東西立面。這時，窗戶遮陽的設計就顯得尤為重要，入夏熱冬暖地區的住宅建筑節能設計標準中都對各個朝向的窗戶遮陽系數有嚴格的限制。