1、城市高層建筑節能設計探討摘要：高層建筑目前是我國標志性建筑，發展高層建筑的節能設計，是我國發展的基本國策之一。建筑節能不僅是建筑本身的節能，且由城市的氣候條件、總體布局；建筑物的形體變化、朝向；外圍護結構保溫、隔熱的性能；門窗質量等許多綜合性因素構成，因此，高層建筑的節能首先應為設計者重視。本文將對此問題作些探討。 /1/view-6245968.htm關鍵詞：高層建筑；節能；設計一、高層建筑組群和建筑節能風環境是最近才引起重視的問題，除安全問題要考慮外，更重要的是風流惡化給高層建筑洞口、窗等造成的風雨滲透強化的復雜問題。高層建筑組群關系不好或建筑單體形狀不佳均會造成“ 惡性風流”，如：高層建
2、筑角落部分形成猛烈風流的“ 角落效應”；被吸入建筑物背風面真空區而形成激烈下旋湍流的“ 尾流效應”；建筑物緊密相依而形成狹長空間，形成氣流的“ 通道效應”；高大建筑物倚角相對而造成的“ 漏斗效應”；高層建筑平行排列而形成相互避風的“ 屏障效應”等。凡此種種均會對建筑窗洞的風雨滲透造成一定影響而加劇能源消耗。在高層建筑較集中的區域該問題較突出，原來被認為熱穩定性最好的北立面由于北側相都建筑玻璃幕墻反射陽光而造成室內常年被陽光間接照射，大量的紅外輻射增加了夏季制冷的空調負荷，造成能耗量的增加。所以在選擇建筑基地及單體中玻璃面設計時，均應最大限度地降低“ 反射干擾”因素給高層建筑能耗帶來的影響。二、
3、位置朝向及體形的節能寒冷地區城市規劃應注重應用日照原理。合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能，因此，建筑的方位與節能有著直接關系。如在北緯40 度-45 度地區，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，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考慮環境情況，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
4、的太陽光線，減少熱損失，保持室內舒適的溫度環境。另外，高層建筑物的外形越簡單，其外殼的表面積越小，熱交換量亦越少。因此，高層建筑物的造型宜簡潔、完整，盡量避免復雜的輪廓線。選用建筑最佳“節能”體形設計是空調節能的先決條件，因此，建筑專業是否重視空調專業的設計是建筑業節能與否的根本，對節能而言，空調建筑物的體形系數并非愈小愈好，而是存在一個最佳節能體形系數的問題，矩形建筑的最佳節能體形系數與建筑物的平面長寬比、建筑熱工特性及當地氣候有關，而與建筑物的體量、層高無關。三、圍護結構的節能圍護結構屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫、隔熱要求，采用輕質高效保溫材料，目前在寒冷地區常用的墻體做法有、頁巖
5、陶粒混凝土空心砌塊；粘土空心磚與實心磚復合墻體；粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。但存在問題較多，節能的效果仍達不到標準的要求。圍護結構的材料布置分外側和內側，在寒冷地區的同一氣候條件下，由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同，為防止墻體內產生冷凝水，保溫層設在外側更為妥些。改善墻體的傳熱耗熱量將明顯提高建筑的節能效果。其措施有：1.改善砌體的保溫隔熱性能在材料選擇時，采用新型節能磚，如多孔黏土空心磚、加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊等類型的材料，使其集承重和保溫隔熱于一體；也可利用浮石、火山渣及其他輕骨料或工業廢料生產多排孔輕質砌塊，用保溫砂漿砌筑，有節能、節地效果。2.對墻體采取
6、保溫隔熱措施即采用外墻外保溫技術和外墻內保溫技術，構成復合墻體。目前，外墻外保溫技術應用比較廣，它不但解決了外墻熱橋的問題，而且具有增加室內使用面積，方便室內二次裝修等優點，目前使用較成熟的幾種外墻外保溫方案有：外貼聚苯板保溫、外貼硬質聚氨酯泡沫保溫、膠粉聚苯顆粒保溫漿料、夾心聚苯板外墻保溫、鋼絲網架巖棉夾心板外復合保溫等。外墻內保溫有飾面聚苯板內保溫復合外墻和紙面石膏板內保溫復合外墻。3.寒冷地區住宅室內沿外墻周邊地面的保溫設計沿外墻周邊的室內地坪和其以下的外墻如不采用保溫措施，其外墻的內側墻面以及墻角在冬季易出現結露，從而使得地面的熱傳導損失增加，甚至地坪被破壞，影響正常的使用。因此，在實
7、際工程中可采用以下措施：一是沿外墻周邊的室內地面墊層以下設置一定厚度的松散狀或條板狀、且有一定抗壓強度、吸濕性小的保溫材料，如0.5m厚爐渣等；二是對外墻室內地坪以下的墻體在內側或外側加5070 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板，從而保證住宅室內的熱穩定性和控制寒冷地區采暖能耗。四、窗的節能玻璃窗不僅傳熱量大，而且由于其熱阻遠小于其他圍護結構，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“輻射吹風感”，嚴重地影響室內熱環境的舒適。目前，就窗的節能措施，主要是從以下幾個方面考慮：1.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滲透損失都比較大的不利方面。就其總效果
8、而言，窗戶仍是保溫能力最低的構件。由于通過窗戶的熱損失比例較大，因此我國規定：南向的窗墻比0.35，東西朝向的窗墻比0.25（單側窗）、0.30（雙側窗），北向的窗墻比0.20。因此，從地區、朝向和房間功能出發，應選擇適宜的窗面積，同時應強調東西南北開窗有別，是通過減少北側窗的面積來減少熱量的損失。2.提高氣密性，減少冷風滲透提高外門窗的氣密性，是減少室外冷熱空氣滲入室內的一個重要措施。如采用平開門窗和大塊玻璃窗扇，以減少扇與框、扇與扇、扇與玻璃間的縫隙，并在縫隙中嵌入密封膠條；在門窗框與墻間的縫隙，用保溫砂漿或泡沫塑料等材料來填充密封，使從門窗滲入的冷空氣減少，提高氣密性。3.提高窗戶的保溫
9、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。中空玻璃是由兩片（或兩片以上）平行的玻璃板粘合而成的玻璃組件。其兩片玻璃板間通過間隔條（注滿專用干燥劑一高效分子篩吸附劑）隔出一定寬度的空間，并使用高強度密封膠沿著玻璃的四周邊部進行密封。由于中空玻璃在構造上存在空氣夾層，從而有效地降低了傳熱系數，達到節能的目的，同時隔聲性能也很好。根據玻璃構造不同，中空玻璃又有PET 雙中空玻璃、LOW-E 中空玻璃等多個品種。若中空玻璃中充裝氬氣等惰性氣體，將進一步增大中空玻璃的熱阻；若采用熱反射鍍膜玻璃或低發射率鍍膜玻璃組成的中空玻璃，更可以顯著提高外窗的保溫性能。結語節約能源是我國的基本國策，高層建筑節能是國家節能工作的重要組成部分，我們要接見節能建筑的成功經驗，加強國內的技術研發力度，引進先進的設計方法，使我國的高層建筑設計逐漸走節能化的可持續發展的道路。參考文獻：1付祥釗，建筑節能技術M.北京：中國建筑工業出版社，2002.2王立雄，建筑節能M.北京：中國建筑工業出版社，2004.3孫成建，外墻外保溫技術措施的探討J.住宅科技，2007，27（7）：21-23.
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