淺談高層建筑設(shè)計中的綠色技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】我國的高層建筑剛剛起步，而且在快速的發(fā)展中，然而城我國在這方面的經(jīng)驗不多，而且管理機制尚不健全，往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護、建筑設(shè)計節(jié)能意識淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費巨大。所謂建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能，且由城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局；建筑物的形體變化、朝向；外圍護結(jié)構(gòu)保溫、隔熱的性能；門窗質(zhì)量等許多綜合性因素構(gòu)成，因此，高層建筑的節(jié)能首先應(yīng)為設(shè)計者重視。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；優(yōu)化設(shè)計；綠色技術(shù)

1、建筑設(shè)計層面上的節(jié)能

①建筑的朝向設(shè)計。建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。如，在北緯40度～45度地區(qū)，冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍，而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2.5倍，不同朝向，不同季節(jié)，建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同，熱損失也不同，尤其是在冬至前后，由于太陽高度角低，房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日照時間，建筑南向開窗面積盡可能大些，在滿足采光條件下，北向、東向窗盡可能小些，從而獲得更多的太陽光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。

②體形與平面布置。體形系數(shù)，即建筑物外表面面積與其所包圍的體積之比值。對于相同體積的建筑物，其體形系數(shù)越大，說明單位建筑空間的熱散失面積越高。體形系數(shù)每增大0.01，能耗指標(biāo)約增加2.5%。外表面面積越大，熱損失越多，不規(guī)則的外圍護結(jié)構(gòu)，往往是薄弱環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)該正確處理體形、平面形式與保溫的關(guān)系。建筑平面的巧妙布置常能獲得較為滿意的節(jié)能效果。如將電梯、樓梯、管道井、機房等布置在建筑物的南側(cè)或西側(cè)，可以有效阻擋日射；設(shè)置空中庭院，以樓梯或坡道聯(lián)系，空中庭院不但是人們的交往空間，也起到組織自然通風(fēng)的作用，又克服了空調(diào)是內(nèi)空氣品質(zhì)差的弱點。

③綠化與節(jié)能。近年來由于城市綠地不斷減少，加之空調(diào)的大量使用，導(dǎo)致“熱島效應(yīng)”，空氣環(huán)境日益惡化，給建筑帶來負效應(yīng)。一塊草地和一塊瀝青地面的表面溫度差可達14攝氏度以上。綠地蒸發(fā)大量水分，帶走大量熱量，為建筑物創(chuàng)造了十分有利的周圍環(huán)境條件，同時美化了城市，改善了空氣品質(zhì)。

2、優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計

2.1 外墻是圍護結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重，因此，圍護結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫、隔熱要求，采用輕質(zhì)高效保溫材料，目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有：頁巖陶粒混凝土空心砌塊；粘土空心磚與實心磚復(fù)合墻體；粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等。但存在問題較多，節(jié)能的效果仍達不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。圍護結(jié)構(gòu)的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè)，在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下，由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更為妥些。

2.2 高層建筑的圍護墻體不宜采用外側(cè)保溫的聚苯乙烯泡沫板（舒樂板、PG板），巖棉板等輕質(zhì)保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年，多則上百年，材料的應(yīng)用與建筑整體的壽命應(yīng)同步。對于輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體，存在以下不足之處：（1）抗震能力差，易松散，與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合不好，整體性能差。 （2）不能承受外部裝修貼、掛荷載，如：貼石材，安裝裝飾構(gòu)件等。（3）不能承受有振動的鑿、刨的裝修，如：剁斧石面層、予留洞、槽易出現(xiàn)冷橋。（4）墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復(fù)合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內(nèi)容易造成冷橋，是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個熱損失的5%～13%，因此應(yīng)引起設(shè)計者重視，采取有效構(gòu)造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。

2.3 國外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫，歐、美各國取得不少先進經(jīng)驗。如：美國研制的TB型保溫隔熱復(fù)合砌塊；波蘭的咬合式保溫砌塊，兩塊組合成320厚墻體，在空心砌塊內(nèi)填入高效保溫材料，墻體傳熱系數(shù)K=01209～1100W/m2k；芬蘭研制的一種空心砌塊，空隙之間填入聚胺脂保溫材料，300厚，傳熱系數(shù)K=0.25～0.28W/m2k.某些歐美國家50%左右的建筑已應(yīng)用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好，又具有一定強度，避免了輕質(zhì)復(fù)合材料墻體的一些弊端。

3、影響建筑節(jié)能的其他因素

3.1 高層建筑外圍護墻體耗能量較大，占整個建筑耗能的25%左右。建筑的形體變化是建筑外露面積的主要因素之一，體形系數(shù)越大耗能越多，國外的一些高層建筑造成圓塔形，比如美國洛杉磯的好運飯店、法國戴高樂機場候機樓、紐約第三大街53號辦公樓都是圓型或橢圓形，我們知道，相同的面積，圓的周長最短，這樣使建筑外露面積較小。因此，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過多、復(fù)雜。

3.2 高層建筑的“風(fēng)環(huán)境”是影響建筑耗能因素之一。 在冬季，風(fēng)力對建筑的熱損失很大，增大冷空氣的滲透量，使室內(nèi)熱損失加大。由于建筑某些部位處理不當(dāng)，墻體內(nèi)部易產(chǎn)生冷凝水。因此，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。節(jié)能與高層建筑設(shè)計

3.3 窗的節(jié)能技術(shù)。玻璃窗不僅傳熱量大，而且由于其熱阻遠小于其他圍護結(jié)構(gòu)，造成冬季窗戶表面溫度過低，對靠近窗口的人體進行冷輻射，形成“輻射吹風(fēng)感”，嚴重地影響室內(nèi)熱環(huán)境的舒適。目前，就窗的節(jié)能措施，主要是從以下幾個方面考慮：首先，控制窗墻面積比。窗戶既有引進太陽輻射熱的有利方面，又有因傳熱損失和冷風(fēng)滲透損失都比較大的不利方面。就其總效果而言，窗戶仍是保溫能力最低的構(gòu)件。由于通過窗戶的熱損失比例較大，因此我國規(guī)定：南向的窗墻比≤0.35，東西朝向的窗墻比≤0.25（單側(cè)窗）、≤0.30（雙側(cè)窗），北向的窗墻比≤0.20。

其次，提高氣密性，減少冷風(fēng)滲透。最后，提高窗戶的保溫能力。包括改善窗框的保溫性能以及使用中空玻璃來改善窗玻璃部分的保溫能力。

4、結(jié)語：

我國近年來提出可持續(xù)發(fā)展這個概念，但是卻在現(xiàn)實生產(chǎn)中步履艱難，但是這是一條必然的路，我們沒有放棄對綠色技術(shù)的追求，相繼出現(xiàn)了許多關(guān)于綠色建筑的條文和法規(guī)，經(jīng)過多年努力，我國民用建筑節(jié)能的管理規(guī)定、法規(guī)體系初步建立，形成了建筑節(jié)能的技術(shù)支撐體系，建立了一些試點項目，并且還進行了一些國際交流的合作項目。

在國外已經(jīng)十分完善的綠色建筑技術(shù)的系統(tǒng)中有很多東西值得我們學(xué)習(xí)，單憑建筑師一個人的努力是完全不夠的，還應(yīng)該有社會各界的配合和各個專業(yè)的共同發(fā)展。綠色高層建筑是我們要走的一條必然的路。

參考文獻：

[1]《生態(tài)建筑：面向未來的建筑》東南大學(xué)出版社

[2]《發(fā)展生態(tài)建筑，改善人民環(huán)境》劉海龍.住宅科技

[3]《21世紀(jì)人居環(huán)境的建設(shè)》李熙成，等.住宅科技

[4]《21世紀(jì)新型建筑的特點》趙里云.建筑