如何將節(jié)能設(shè)計(jì)用在高層建筑領(lǐng)域

楊雅婷 劉 敏 趙雪仰

(河南能源化工集團(tuán) 鶴煤公司，河南 鶴壁 458000）

0 引言

伴隨著我國能源供求矛盾不斷升級，作為能源消耗大戶的建筑業(yè)來說，如何解決建筑節(jié)能已成為刻不容緩的大事。這要求我們在建筑設(shè)計(jì)中要充分考慮建筑節(jié)能問題，創(chuàng)新節(jié)能措施，為建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)用貢獻(xiàn)。

1 建筑位置及朝向

從有關(guān)資料我們了解到地球每年接收的太陽能量有60億億千瓦，這么巨大的能量棄之可惜，換而言之我們可以說地球本身就是個(gè)巨大的太陽能接收器。陽光不但對人的健康有著重要影響，對建筑的節(jié)能也是有十分重要的意義。城市環(huán)境的影響，容積率過高很難滿足日照要求是高層建筑定位首先應(yīng)當(dāng)考慮的。充分應(yīng)用日照原理對與寒冷地區(qū)的城市規(guī)劃尤為重要，要使每幢高層建筑盡可能多的接收太陽輻射熱能，那么首要關(guān)鍵就是合理確定好建筑位置及朝向因此，建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。我們可以根據(jù)太陽高度角做出日影響圖，來確定冬季的日照時(shí)間，對于寒冷地區(qū)我們要使室內(nèi)溫度盡可能的舒適，那么就要太陽光線來減少熱損失。故，建筑在采光充足的條件下，東北向窗盡可能小而南向的開窗面積要盡可能大點(diǎn)。

2 建筑物外形及外窗節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 建筑物外形

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體是墻體，而高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與磚石結(jié)構(gòu)房屋不同，它是剪刀墻結(jié)構(gòu)承重或鋼筋混凝土框架。它所用材料的保溫性能與耗熱量直接相關(guān)。其圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，高效輕質(zhì)的保溫材料能荷載減輕，達(dá)到保溫、隔熱的效果。由于建筑節(jié)能的需求，單一材料遠(yuǎn)不能滿足保溫隔熱的要求，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)是高效保溫材料的近20倍，所以目前一般采用復(fù)合墻體：內(nèi)保溫復(fù)合墻體、外保溫復(fù)合墻體及夾芯復(fù)合墻體等等，它們一般是用高效保溫材料和承重材料組成的。不過目前國家已經(jīng)限制使用內(nèi)保溫復(fù)合墻體，因?yàn)闊針驅(qū)Ρ氐挠绊懕容^大。而且外墻保溫效果明顯比其高，是未來建筑節(jié)能方面發(fā)展的主流。體型系數(shù)即建筑物外表面積與其外圍體積的比值。建筑物的單體布局設(shè)計(jì)應(yīng)盡量降低體型系數(shù)，減少建筑外表面積。把體型系數(shù)控制在0.3及以下，設(shè)計(jì)者在考慮使用功能的基礎(chǔ)上應(yīng)采用減少平面凹凸，降低層高，加大房屋進(jìn)深的措施。具有最小表面積的是圓形平面，它的熱耗是最小的，而矩形形態(tài)長寬比不同，建筑能耗有著較大的差異，更加利于對太陽能的控制，所以在不同的設(shè)計(jì)中也要用心考慮。

2.2 外窗節(jié)能設(shè)計(jì)

外門窗冷風(fēng)滲透為1/3，傳熱損失是1/3，其能耗占住宅總能耗的比例較大，因此它是住宅能耗散失最薄弱的部位。故在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景的要求下，盡量要提高外門窗的氣密性及本身的傳熱量，提高保溫性能，減小住宅外門窗洞口的面積，減少冷風(fēng)滲透。其主要措施如下：

2.2.1 控制住宅窗墻比，住宅窗戶的洞口面積和立面單元面積的比值即住宅窗墻比，根據(jù)《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定對不同朝向的住宅窗墻指出 “北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。

2.2.2 建筑外窗玻璃節(jié)能的保溫節(jié)能及太陽輻射節(jié)能，單框雙玻窗在我國目前使用廣泛，其構(gòu)造很大一部分都是簡易型的，單層玻璃它熱阻等于兩個(gè)表面換熱阻之和，因此外層玻璃內(nèi)側(cè)表面很可能在任何階段均不形成冷凝。

雙層玻璃或雙層窗利用有效的支撐均勻隔開，并采用能反射紅外線的合成樹脂薄膜玻璃或發(fā)射紅外線的玻璃而形成的中空玻璃，與其他玻璃相比有著較好的保溫節(jié)能作用。同時(shí)在窗型的設(shè)計(jì)應(yīng)通過設(shè)置空氣間層從而提高窗玻的保溫能力。一般中空玻璃的空氣層厚度不能超過12mm，因?yàn)楫?dāng)氣體間層厚度小于9mm玻璃材質(zhì)、密封構(gòu)造相同的情況下，熱其阻也越大，氣體間隔層也越大，傳熱系數(shù)值成線性下降，但是一旦間層厚度大于12mm后，熱阻的增長率就很小。故對于中空玻璃要考慮太陽得熱和增加熱阻兩方面因素來確定玻璃層數(shù)。

2.2.3 提高隔熱功能，降低門窗傳熱系數(shù)和設(shè)置溫度阻隔區(qū)，塑鋼門窗、彩色鍍鋅鋼板節(jié)能型門窗熱惰性大，氣密性好，更重要的是不生銹、耐腐蝕、縫嚴(yán)密能降低門窗傳熱系數(shù)，提高隔熱功能。玻璃應(yīng)采用雙層，現(xiàn)在有很多節(jié)能玻璃，例如：內(nèi)部充滿干燥或惰性氣體防陽光玻璃，中空玻璃等等。

在室內(nèi)和室外之間設(shè)置中間層次，這個(gè)中間層次就像一個(gè)閘門，組織外冷風(fēng)直接吹進(jìn)房間，減少外窗和外墻的熱損耗，這個(gè)中間層次就叫做溫度阻隔區(qū)。如將北面陽臺的外門設(shè)防風(fēng)門斗，可以防止冷風(fēng)的倒灌，并且將它和窗全部采用封閉式陽臺封閉起來，樓梯間也設(shè)計(jì)成封閉式這些都是很好的節(jié)能措施。

2.2.4 熱量滲透的減少，房間的氣密程度是影響換氣次數(shù)的主要因數(shù)，而產(chǎn)生內(nèi)外空氣交換主要在于外窗與墻、框、玻璃之間的裝配縫隙。其縫隙越小滲透量越小，換氣次數(shù)少，反之就導(dǎo)致熱耗增加，即氣密性不好。故而節(jié)能率與氣密度成反比。因此，在保準(zhǔn)新鮮空氣需求量幾質(zhì)量的條件下，應(yīng)盡可能減少換氣次數(shù)從而減少熱量滲透。

3 房頂屋面的節(jié)能

保溫隔熱和防水式屋面的主要功能，一般的屋面材料防水的不能保溫，保溫的不防水，具有單一性。我們可以考慮用及稅率低或不吸水但可長期使用的性能穩(wěn)定輕質(zhì)高強(qiáng)的保溫材料做保溫層，再在它上面加上混凝土作保護(hù)層，確保其干燥和防止老化。

另外聚酯彈性體、噴涂聚氨酯硬泡屋面保溫防水一體化技術(shù)能起到保溫、隔熱、防水一體化的效果。因?yàn)樗姆浪椕娌牧鲜菑?fù)合防水性能很好的噴涂聚酯彈性體，另外還采用了保溫防水一體化功能性材料聚氨酯硬泡。目前有很多屋面采用一些遠(yuǎn)不滿足熱舒適性和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的隔熱措施，有的甚至沒有采用任何隔熱措施。

其中高層建筑的隔熱措施更加不到位。正確的施工方法及節(jié)能材料的選用可以有效的降低傳熱系數(shù)幾傳熱能耗，起到很好的節(jié)能和改善熱環(huán)境的效果。

坡屋頂?shù)牟捎靡彩俏菝姹毓?jié)能的有效措施之一。

另外，設(shè)計(jì)屋頂花園不僅改善了環(huán)境，也起到了保溫隔熱的效果，更加在高樓林立的城市彌補(bǔ)了地面綠地的不足，所以屋頂也是在設(shè)計(jì)中不可忽視的重要方面。在建筑外墻、外窗的保溫性能不斷改進(jìn)后，還不能忽略屋面保溫隔熱。屋面保溫材料應(yīng)選用吸水率極低或不吸水的材料，這樣可以防止屋面濕作業(yè)時(shí)不會(huì)降低保溫的效果，即使選用吸水率高的材料，那么屋面上要設(shè)置排除保溫層內(nèi)不易排出水分的排氣孔。

其次，屋面保溫材料為避免屋面重量和厚度太大，應(yīng)選用密度、導(dǎo)熱系數(shù)小的保溫材料。目前，這些高效保溫材料已經(jīng)開始走進(jìn)建筑領(lǐng)域應(yīng)用于屋面，如膨脹珍珠巖保溫芯板它施工方便，價(jià)格低廉，又環(huán)保，并且它的柔性佳，可以用于曲面屋面。太陽能是一種潔凈的可再生能源，開發(fā)利用潛力巨大，更是建筑上極有潛力的新能源之一。

其中，太陽能供用熱水、主動(dòng)式和被動(dòng)式太陽能取暖和空調(diào)，以及太陽能發(fā)電等等都是很好的實(shí)用實(shí)例。我國面積廣大，太陽能的資源極其豐富，如果將其加以充分利用，既可以節(jié)省大量非可再生資源，保護(hù)環(huán)境，創(chuàng)造和諧社會(huì)，而且有可能在南方某些地區(qū)完全利用太陽能取暖。

[1]陳慧，劉苗苗，徐曉晨.高層建筑的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)，2009.

[2]徐鐘.高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)[J].河北煤炭，2009.