高層建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)的淺析

劉紅芳

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)在節(jié)約資源的同時(shí)，還能改善居民的居住環(huán)境，從而有利于人們的身心健康發(fā)展。本文對(duì)當(dāng)前高層建筑節(jié)能和建筑設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行淺述，并提出了節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；建筑節(jié)能；建筑設(shè)計(jì)；實(shí)施

引言：

當(dāng)今社會(huì)中，建筑業(yè)應(yīng)屬能源消耗的領(lǐng)頭者，因此，在能源供求矛盾不斷升級(jí)的今天，如何解決高層建筑節(jié)能問(wèn)題已經(jīng)成為了頭等大事。在高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮建筑的節(jié)能問(wèn)題，創(chuàng)新節(jié)能措施，為建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。對(duì)高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)也意味著新型節(jié)能材料的開(kāi)發(fā)和節(jié)能設(shè)備的使用，其更能有效地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。

1.高層建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)的問(wèn)題

1.1高層建筑能耗高。我國(guó)建筑業(yè)的能耗占能耗總量的1/4以上，其中高層建筑耗能要高出6～8倍，高耗能、低效率的問(wèn)題普遍存在于整個(gè)建筑業(yè)中。

1.2能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備不完善。高層建筑的相關(guān)氣候參數(shù)會(huì)由于建筑高度的不同而產(chǎn)生差異，因此高層建筑的高耗能也是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，當(dāng)建筑高度高于100米后，只有太陽(yáng)輻射是基本不變的，除此之外的所有氣象參數(shù)都會(huì)發(fā)生很大的變化。據(jù)氣象有關(guān)部門(mén)資料顯示，地面的風(fēng)速主要取自地面高度10米處的地方，如果地面的風(fēng)速是2米/秒，那么按照風(fēng)速指數(shù)規(guī)律計(jì)算得出，在100米的高空處，風(fēng)速將會(huì)達(dá)到3米/秒，溫度隨高度的升高而會(huì)有明顯的降低，一般情況下，每升高100米，溫度會(huì)降低0.6～1.0℃，這個(gè)變化也就意味著建筑會(huì)移到一個(gè)2級(jí)氣候區(qū)。目前國(guó)內(nèi)的建筑能耗模擬軟件均不能體現(xiàn)出高度對(duì)氣象參數(shù)的具體影響，更不能反映建筑因高度的變化而對(duì)表面熱交換能力的影響，這也就意味著無(wú)法準(zhǔn)確地計(jì)算建筑物的能量消耗，所以節(jié)能設(shè)計(jì)便成為空談。另外，目前能耗模擬設(shè)備的計(jì)算能力所限，高層建筑中的計(jì)算對(duì)象規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)備的計(jì)算能力。

1.3高層建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的局限性。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所能約束的節(jié)能技術(shù)并不能完全適用于高層建筑，例如，高層建筑無(wú)法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中的遮陽(yáng)、通風(fēng)等技術(shù)規(guī)定，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)整個(gè)建筑進(jìn)行制定的。目前，我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，該規(guī)定并不能滿足現(xiàn)今高層建筑的新技術(shù)問(wèn)題，若強(qiáng)行執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，那么建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)將會(huì)存在很大程度上的不足。

1.4高層建筑節(jié)能和建筑設(shè)計(jì)的制定考慮不足。高層建筑節(jié)能和建筑設(shè)計(jì)只局限于建筑節(jié)能目標(biāo)的50%，這種設(shè)計(jì)并不符合國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展要求。對(duì)某一建筑制作節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)丶夹g(shù)能力、經(jīng)濟(jì)能力，并結(jié)合國(guó)家建筑節(jié)能長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展要求，進(jìn)而制定出具有可行性高的節(jié)能設(shè)計(jì)，此節(jié)能設(shè)計(jì)才能充分體現(xiàn)出建筑行業(yè)的進(jìn)步。

對(duì)于上述高層建筑的節(jié)能問(wèn)題，已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外建筑界的關(guān)注，僅憑國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)能力無(wú)法解決，目前，有大量的外國(guó)建筑公司介入國(guó)內(nèi)的重大項(xiàng)目的節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)劃，但是外國(guó)建筑公司制作的節(jié)能設(shè)計(jì)由于沒(méi)有考慮氣候資源、技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)水平等，導(dǎo)致建筑建好后存在很多的隱患。

2. 高層建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)的實(shí)施

2.1建筑位置和朝向的節(jié)能設(shè)計(jì)。根據(jù)調(diào)查資料顯示，高層建筑中有三分之一的電力消耗用于照明，而太陽(yáng)巨大的能量棄之可惜，所以更多地采用自然光將會(huì)使電力消耗降低換，陽(yáng)光對(duì)人的身體有很大益處，采取自然采光的方式是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的重要途徑之一。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使建筑盡可能多的接受到太陽(yáng)光，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是應(yīng)用日照的原理，合理確定好建筑位置及朝向，建筑的方位與節(jié)能有著直接的關(guān)系，我們可以根據(jù)太陽(yáng)的高度角做出日影響圖，以此確定冬季的日照時(shí)間，對(duì)于寒冷的地區(qū)，我們要用太陽(yáng)光線來(lái)減少熱損失，從而使室內(nèi)溫度盡可能的舒適，綜上所述，建筑在采光充足的條件下，東北向窗盡可能小而南向的開(kāi)窗面積要盡可能大點(diǎn)。

2.2建筑物外圍的節(jié)能設(shè)計(jì)。建筑物的外圍主體是墻體，高層建筑的墻體是剪刀墻結(jié)構(gòu)，承重或鋼筋混凝土框架。建筑對(duì)熱量的消耗與保溫材料的性能有直接關(guān)系，高效輕質(zhì)的保溫材料更能使高層建筑物達(dá)到保溫、隔熱的效果。由于單一的保溫材料的保溫效果并不理想，所以目前更多的是應(yīng)用高效保溫材料和承重材料組成的復(fù)合墻體進(jìn)行保溫隔熱，外保溫復(fù)合墻體已經(jīng)成為未來(lái)建筑節(jié)能方面發(fā)展的主流。

2.3外窗節(jié)能設(shè)計(jì)。外門(mén)窗的能耗占建筑總能耗的比例較大，而且它是建筑能耗散失最薄弱的部位。建筑節(jié)能中合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)會(huì)大大降低空調(diào)的使用率，進(jìn)而可以達(dá)到節(jié)約資源的目的，有效的利用自然通風(fēng)對(duì)建筑節(jié)能有相當(dāng)大的意義。高層建筑的風(fēng)壓較高，這會(huì)使門(mén)窗的開(kāi)啟難度大大增加，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中需綜合考慮各方面因素，合理設(shè)置門(mén)窗的開(kāi)啟方式，從而能夠確保在任何情況下都擁有良好的通風(fēng)效果。

控制住宅窗墻的比例，盡量提高外門(mén)窗的氣密性和本身的傳熱量，提高保溫性能，減小建筑外門(mén)窗洞口的面積，減少冷風(fēng)的滲透。合理利用雙層玻璃窗，其有很好的保溫節(jié)能作用，對(duì)窗型應(yīng)通過(guò)設(shè)置空氣間層從而提高窗玻的保溫能力。建筑內(nèi)外空氣的交換主要通過(guò)門(mén)窗進(jìn)行，房間的氣密程度是影響換氣次數(shù)的主要因素，縫隙越小滲透量越小，換氣次數(shù)少，也就是說(shuō)能耗越少。雙層玻璃窗的外窗和內(nèi)窗間隔5厘米左右，中間的空隙可以儲(chǔ)備一定的熱量，給實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的創(chuàng)造了有利的條件。

2.4房頂?shù)墓?jié)能設(shè)計(jì)。目前，屋頂?shù)谋睾头浪O(shè)計(jì)是獨(dú)立的個(gè)體，具有單一性。對(duì)于建筑的屋頂可以用性能穩(wěn)定、輕質(zhì)且高強(qiáng)的保溫材料做保溫層，其不吸水，而且還可以長(zhǎng)久應(yīng)用，若在它的上面加上混凝土，還可以防止其干燥和老化。聚酯彈性體、噴涂聚氨酯硬泡屋面保溫防水一體化技術(shù)也能起到保溫、隔熱、防水一體化的效果。

3.結(jié)語(yǔ)

高層建筑在城市節(jié)地、提升城市形象、拉動(dòng)社會(huì)投資、擴(kuò)大旅游和商貿(mào)活動(dòng)等方面有其獨(dú)特作用，普通建筑與之相差甚遠(yuǎn)，因此近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的地區(qū)竣工、在建和擬建的超高層建筑如雨后春筍，高層建筑節(jié)能對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)是緩解能源緊缺的大事，是一項(xiàng)系統(tǒng)的龐大工程，涉及范圍比較廣泛。近年來(lái)高層建筑的大量興建，如何加大高層建筑節(jié)能已成為當(dāng)務(wù)之急。我們只有齊心協(xié)力，才能將大力推廣節(jié)能建筑這項(xiàng)造福子孫后代的事業(yè)做好。

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