對北方地區高層建筑節能設計的探討

宋治國

[摘要] 我國北方地區冬季寒冷,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題是關系能源消耗的關鍵問題,注意節約能源消耗已成為北方建筑設計時的一個重要問題。

[關鍵詞] 高層建筑節能設計節能措施

節約能源是我國的基本國策，是建設節約型社會的根本要求。在我國北方寒冷地區，特別是大中城市由于土地資源的緊缺，小高層、高層住宅越來越多。北方地區高層建筑的定位首先應考慮對城市環境的影響容積率過高很難滿足日照要求,陽光有著巨大輻射能量,在寒冷地區人們十分珍惜陽光帶來的溫暖。陽光對建筑的節能有著十分重要意義。寒冷地區高層建筑應注重應用日照原理,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輻射熱能。建筑能耗包括建筑材料的生產能耗，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、降溫、電氣、照明、炊事、熱水供應等所消耗的能源。這些能源消耗單獨算起來并不起眼兒，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，采暖能耗也是浪費最為嚴重和節能潛力最大的部分，大力推廣節能建筑已迫在眉睫。下面就談談自己對北方地區高層建筑節能設計的膚淺看法。

1.我國北方地區高層建筑節能存在的弊端

1.1建筑節能意識薄弱

北方地區高層建筑節能是一項系統工程，設計人員對北方地區高層節能建筑設計和施工技術尚未系統化、標準化、相關設計規范不健全，建筑從業人員的節能意識淡薄, 北方地區高層建筑節能設計大都考慮造型、美觀、適用及與周圍的環境協調，耗能與節能考慮較少。長期以來被動太陽能采暖建筑被局限于在農村、鄉鎮和常規能源匱乏的邊遠地區發展，沒有系統地研究在北方地區高層建筑節能中應用。政府部門對高層建筑建筑節能工作的重要性和緊迫性認識不足，組織管理不力，法規配套不全。

1.2缺乏新技術、新材料和新管理模式

隨著各地經濟的不斷發展，能源消耗大幅度的提高。缺乏有效的激勵政策和強有力的法律法規，缺乏有效的行政監管體系。建筑節能的建筑材料、工藝技術還沒有形成體系，國內的節能建材企業數量少之又少，加之部分廠家設備落后，新產品少而且大都質次價高。我國無論從建筑技術，還是從設備、材料方面都落后于歐洲發達國家。我國建筑能耗總量大、比例高、能效低、污染重，已經成為影響可持續發展的重大問題。很多節能監測機構能力建設滯后，監測裝備落后，信息缺乏，人才短缺，整體實力不強。能源統計體系不完善、節能信息不暢，很難以適應節能工作的需要。

1.3政策措施不完善

政府對建筑節能工作的重要性和緊迫性認識不足，缺乏有效的行政監管體系。推廣建筑節能不可避免地會面臨增加生產商、開發商和用戶的成本和支出，從而影響到他們的利益。國雖然已出臺了《中華人民共和國節約能源法》等法律，但未制定建筑節能的相關法律、法規，所以建筑節能工作基本上處于無法可依的狀況。存在意識不強、缺乏檢查監督、執法不嚴、違法不究等問題。有的地方開會、發文件都不少,就是很少去抓落實。銀行貸款的規定里，就沒提節能建筑一個字；生產商、開發商和用戶使用節能建筑材料就沒有任何優惠和補貼政策。多數節能監測機構能力建設滯后，監測裝備落后，信息缺乏，人才短缺，推廣經費不足，整體實力不強。能源統計體系不完善、節能信息不暢，很難以適應節能工作的需要。

2.節能設計措施

2.1關注門窗節能技術

北方地區高層建筑門窗的朝向、構造、尺寸和形狀以及密封程度是影響門窗能耗的主要因素。通過降低太陽輻射、增強建筑的自然通風效果是規劃節能的主要方向。設計時面對北方寒冷的冬季主導風向的立面，應減少開窗面積。運用加層窗技術提高窗戶的保溫隔熱效果，對戶門進行保溫處理，對氣密性、水密性、保溫性、抗風性、抗變形性、環保、隔音、防污、保溫、隔熱的特殊建筑節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、節能、減少室內溫差，提高采光性方面，中空鍍膜玻璃效果最佳。目前的許多住宅設計，建筑立面窗戶的設計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，這樣的設計不但對隔熱不好，對通風就更加不利。外門窗可設計凹式開窗，外面加設遮陽板及鍍有特種金屬熱反射窗簾，這種門窗設計既美觀又兼有較好的遮陽節能效果。

2.2注重墻體節能

外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節能技術。墻體是高層建筑的主體部分，是建筑室內外熱交換的主要介質。在冬季，風力對建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，使室內熱損失加大。由于建筑某些墻體處理不當，墻體內部易產生冷凝水。EPS外墻內保溫系統在圍護結構上節能效果比不上外保溫，對于北方地區夏熱冬冷的節能指導思想一“隔熱為主、兼顧保溫”， 保溫材料可用聚苯板或膠粉聚苯顆粒，使用環保、節能型建筑材料保護了主體結構免受雨、雪、凍、融、干、濕循環造成的結構破壞。目前較成熟的外墻外保溫技術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。蓄熱系數大，室內最高溫度延遲時間長，晚上室外涼爽，室內表面溫度高，有烘烤感。在北方寒冷地區常用頁巖陶粒混凝土空心砌塊、粘土空心磚與實心磚復合墻體、空心磚巖棉夾心復合墻體等做法建筑墻體。采用內保溫能縮短最高溫度的延遲時間，空調制冷時能加快降溫，節約了電能。

2.3利用太陽能

太陽能源是太陽能源取之不盡、可持續利用的再生能源，從長遠來看，比燃氣、電器具有更安全、清潔、價格便宜的優勢。設計太陽能建筑，利用太陽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，即達到太陽能在建筑中的綜合利用。在設計中增設太陽能設施，建筑成本增加少，但節能效果很好。設計時體現“四性”：即可負擔性，盡量降低建筑成本造價；可居住性，滿足居住著安全、舒適、健康的要求；可適應性，能夠適應日常生活的要求及將來的變化。可持續性，能夠使資源消耗最低，再生資源最多。綜合利用太陽能光熱，既解決北方地區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熱源的需要，是利用太陽能熱的最佳途徑。由于有效利用太陽能工程建設投資費用大，需要政策的大力支持，要加快開發太陽能利用技術和產品，加快技術創新，大力培養新能源領域人才隊伍。

3.影響建筑節能的其他因素

在北方地區高層建筑節能工作中，應該把權重放到外窗的標準上，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多、復雜。應重視外墻淺色飾面的輻射作用，屋面的隔熱應做好。外墻保溫技術，太陽能光熱和光電技術，地熱源技術，熱管技術和相變蓄熱材料等新技術、新能源、新材料的開發和應用具有廣闊的發展前景。北方冬季，風力對建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，加大室內熱損失。建筑保溫材料的選用，建筑構造的合理性應建立在科學、可靠的基礎上。

總之，建筑節能是貫徹可持續發展戰略、實現國家節能規劃目標、減排溫室氣體的重要措施，符合全球發展趨勢。高層建筑節能在降低建筑耗能的同時為廣大消費者提供更健康舒適的居住和工作環境，用科學技術、經濟效益和社會效益相統一的方法進行規劃和設計，將節能意識貫穿于設計的每一個環節，使建筑節能獲得巨大的實際應用價值，努力創造低成本、高效率的節能建筑。