對(duì)北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的探討

宋治國(guó)

[摘要] 我國(guó)北方地區(qū)冬季寒冷,集中供熱面積較大,采暖能耗是建筑能耗的最大組成部分,建筑物的防寒保溫問(wèn)題是關(guān)系能源消耗的關(guān)鍵問(wèn)題,注意節(jié)約能源消耗已成為北方建筑設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)重要問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞] 高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)節(jié)能措施

節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的根本要求。在我國(guó)北方寒冷地區(qū)，特別是大中城市由于土地資源的緊缺，小高層、高層住宅越來(lái)越多。北方地區(qū)高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過(guò)高很難滿足日照要求,陽(yáng)光有著巨大輻射能量,在寒冷地區(qū)人們十分珍惜陽(yáng)光帶來(lái)的溫暖。陽(yáng)光對(duì)建筑的節(jié)能有著十分重要意義。寒冷地區(qū)高層建筑應(yīng)注重應(yīng)用日照原理,合理的確定建筑物的位置與朝向,使每幢建筑能接收更多的太陽(yáng)輻射熱能。建筑能耗包括建筑材料的生產(chǎn)能耗，建筑施工能耗以及使用能耗三大部分。建筑能耗是指消耗在建筑中的采暖、空調(diào)、降溫、電氣、照明、炊事、熱水供應(yīng)等所消耗的能源。這些能源消耗單獨(dú)算起來(lái)并不起眼兒，但總量是驚人的。在建筑使用能耗中，以建筑采暖能耗占最主要部分，采暖能耗也是浪費(fèi)最為嚴(yán)重和節(jié)能潛力最大的部分，大力推廣節(jié)能建筑已迫在眉睫。下面就談?wù)勛约簩?duì)北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的膚淺看法。

1.我國(guó)北方地區(qū)高層建筑節(jié)能存在的弊端

1.1建筑節(jié)能意識(shí)薄弱

北方地區(qū)高層建筑節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)人員對(duì)北方地區(qū)高層節(jié)能建筑設(shè)計(jì)和施工技術(shù)尚未系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范不健全，建筑從業(yè)人員的節(jié)能意識(shí)淡薄, 北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)大都考慮造型、美觀、適用及與周圍的環(huán)境協(xié)調(diào)，耗能與節(jié)能考慮較少。長(zhǎng)期以來(lái)被動(dòng)太陽(yáng)能采暖建筑被局限于在農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和常規(guī)能源匱乏的邊遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展，沒(méi)有系統(tǒng)地研究在北方地區(qū)高層建筑節(jié)能中應(yīng)用。政府部門對(duì)高層建筑建筑節(jié)能工作的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)不足，組織管理不力，法規(guī)配套不全。

1.2缺乏新技術(shù)、新材料和新管理模式

隨著各地經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源消耗大幅度的提高。缺乏有效的激勵(lì)政策和強(qiáng)有力的法律法規(guī)，缺乏有效的行政監(jiān)管體系。建筑節(jié)能的建筑材料、工藝技術(shù)還沒(méi)有形成體系，國(guó)內(nèi)的節(jié)能建材企業(yè)數(shù)量少之又少，加之部分廠家設(shè)備落后，新產(chǎn)品少而且大都質(zhì)次價(jià)高。我國(guó)無(wú)論從建筑技術(shù)，還是從設(shè)備、材料方面都落后于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)建筑能耗總量大、比例高、能效低、污染重，已經(jīng)成為影響可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。很多節(jié)能監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)能力建設(shè)滯后，監(jiān)測(cè)裝備落后，信息缺乏，人才短缺，整體實(shí)力不強(qiáng)。能源統(tǒng)計(jì)體系不完善、節(jié)能信息不暢，很難以適應(yīng)節(jié)能工作的需要。

1.3政策措施不完善

政府對(duì)建筑節(jié)能工作的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)不足，缺乏有效的行政監(jiān)管體系。推廣建筑節(jié)能不可避免地會(huì)面臨增加生產(chǎn)商、開發(fā)商和用戶的成本和支出，從而影響到他們的利益。國(guó)雖然已出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》等法律，但未制定建筑節(jié)能的相關(guān)法律、法規(guī)，所以建筑節(jié)能工作基本上處于無(wú)法可依的狀況。存在意識(shí)不強(qiáng)、缺乏檢查監(jiān)督、執(zhí)法不嚴(yán)、違法不究等問(wèn)題。有的地方開會(huì)、發(fā)文件都不少,就是很少去抓落實(shí)。銀行貸款的規(guī)定里，就沒(méi)提節(jié)能建筑一個(gè)字；生產(chǎn)商、開發(fā)商和用戶使用節(jié)能建筑材料就沒(méi)有任何優(yōu)惠和補(bǔ)貼政策。多數(shù)節(jié)能監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)能力建設(shè)滯后，監(jiān)測(cè)裝備落后，信息缺乏，人才短缺，推廣經(jīng)費(fèi)不足，整體實(shí)力不強(qiáng)。能源統(tǒng)計(jì)體系不完善、節(jié)能信息不暢，很難以適應(yīng)節(jié)能工作的需要。

2.節(jié)能設(shè)計(jì)措施

2.1關(guān)注門窗節(jié)能技術(shù)

北方地區(qū)高層建筑門窗的朝向、構(gòu)造、尺寸和形狀以及密封程度是影響門窗能耗的主要因素。通過(guò)降低太陽(yáng)輻射、增強(qiáng)建筑的自然通風(fēng)效果是規(guī)劃節(jié)能的主要方向。設(shè)計(jì)時(shí)面對(duì)北方寒冷的冬季主導(dǎo)風(fēng)向的立面，應(yīng)減少開窗面積。運(yùn)用加層窗技術(shù)提高窗戶的保溫隔熱效果，對(duì)戶門進(jìn)行保溫處理，對(duì)氣密性、水密性、保溫性、抗風(fēng)性、抗變形性、環(huán)保、隔音、防污、保溫、隔熱的特殊建筑節(jié)能材料要大力推廣使用。門窗雙層保溫隔音效果好于單層門窗材料。在隔聲、隔熱、節(jié)能、減少室內(nèi)溫差，提高采光性方面，中空鍍膜玻璃效果最佳。目前的許多住宅設(shè)計(jì)，建筑立面窗戶的設(shè)計(jì)主要是從立面造型方面考慮——采光面積大，可開啟窗戶面積小，這樣的設(shè)計(jì)不但對(duì)隔熱不好，對(duì)通風(fēng)就更加不利。外門窗可設(shè)計(jì)凹式開窗，外面加設(shè)遮陽(yáng)板及鍍有特種金屬熱反射窗簾，這種門窗設(shè)計(jì)既美觀又兼有較好的遮陽(yáng)節(jié)能效果。

2.2注重墻體節(jié)能

外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。墻體是高層建筑的主體部分，是建筑室內(nèi)外熱交換的主要介質(zhì)。在冬季，風(fēng)力對(duì)建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，使室內(nèi)熱損失加大。由于建筑某些墻體處理不當(dāng)，墻體內(nèi)部易產(chǎn)生冷凝水。EPS外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上節(jié)能效果比不上外保溫，對(duì)于北方地區(qū)夏熱冬冷的節(jié)能指導(dǎo)思想一“隔熱為主、兼顧保溫”， 保溫材料可用聚苯板或膠粉聚苯顆粒，使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)免受雨、雪、凍、融、干、濕循環(huán)造成的結(jié)構(gòu)破壞。目前較成熟的外墻外保溫技術(shù)主要有外掛式外保溫、聚苯板與墻體一次澆注成型、聚苯顆粒保溫料漿外墻外保溫等。蓄熱系數(shù)大，室內(nèi)最高溫度延遲時(shí)間長(zhǎng)，晚上室外涼爽，室內(nèi)表面溫度高，有烘烤感。在北方寒冷地區(qū)常用頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K、粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體、空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等做法建筑墻體。采用內(nèi)保溫能縮短最高溫度的延遲時(shí)間，空調(diào)制冷時(shí)能加快降溫，節(jié)約了電能。

2.3利用太陽(yáng)能

太陽(yáng)能源是太陽(yáng)能源取之不盡、可持續(xù)利用的再生能源，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，比燃?xì)?、電器具有更安全、清潔、價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)太陽(yáng)能建筑，利用太陽(yáng)能滿足房屋居住者舒適水平和使用功能所需的大部分能源供應(yīng)，即達(dá)到太陽(yáng)能在建筑中的綜合利用。在設(shè)計(jì)中增設(shè)太陽(yáng)能設(shè)施，建筑成本增加少，但節(jié)能效果很好。設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)“四性”：即可負(fù)擔(dān)性，盡量降低建筑成本造價(jià)；可居住性，滿足居住著安全、舒適、健康的要求；可適應(yīng)性，能夠適應(yīng)日常生活的要求及將來(lái)的變化。可持續(xù)性，能夠使資源消耗最低，再生資源最多。綜合利用太陽(yáng)能光熱，既解決北方地區(qū)高層建筑的生活熱水、冬季采暖熱源，又能解決夏季制冷空調(diào)熱源的需要，是利用太陽(yáng)能熱的最佳途徑。由于有效利用太陽(yáng)能工程建設(shè)投資費(fèi)用大，需要政策的大力支持，要加快開發(fā)太陽(yáng)能利用技術(shù)和產(chǎn)品，加快技術(shù)創(chuàng)新，大力培養(yǎng)新能源領(lǐng)域人才隊(duì)伍。

3.影響建筑節(jié)能的其他因素

在北方地區(qū)高層建筑節(jié)能工作中，應(yīng)該把權(quán)重放到外窗的標(biāo)準(zhǔn)上，把主要房間的外窗都做成中空玻璃，以保證開窗面積。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，高層建筑體形系數(shù)越大耗能越多，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過(guò)多、復(fù)雜。應(yīng)重視外墻淺色飾面的輻射作用，屋面的隔熱應(yīng)做好。外墻保溫技術(shù)，太陽(yáng)能光熱和光電技術(shù)，地?zé)嵩醇夹g(shù)，熱管技術(shù)和相變蓄熱材料等新技術(shù)、新能源、新材料的開發(fā)和應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。北方冬季，風(fēng)力對(duì)建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，加大室內(nèi)熱損失。建筑保溫材料的選用，建筑構(gòu)造的合理性應(yīng)建立在科學(xué)、可靠的基礎(chǔ)上。

總之，建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發(fā)展趨勢(shì)。高層建筑節(jié)能在降低建筑耗能的同時(shí)為廣大消費(fèi)者提供更健康舒適的居住和工作環(huán)境，用科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一的方法進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，將節(jié)能意識(shí)貫穿于設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，使建筑節(jié)能獲得巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，努力創(chuàng)造低成本、高效率的節(jié)能建筑。