淺談節(jié)能技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

淺談節(jié)能技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

　論文關(guān)鍵詞：新形勢(shì)　高層建筑　節(jié)能設(shè)計(jì)

論文摘要：針對(duì)現(xiàn)在能源消耗巨大的現(xiàn)狀，從節(jié)能建筑的角度出發(fā)，在建筑設(shè)計(jì)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面對(duì)目前的建筑節(jié)能技術(shù)和今后的發(fā)展進(jìn)行初步探討。

進(jìn)入21世紀(jì)，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了一系列重大危機(jī)，在“經(jīng)濟(jì)危機(jī)”“能源危機(jī)”席卷世界的今天，能源消費(fèi)正以驚人的速度增長(zhǎng)。而高層建筑節(jié)能(包括結(jié)構(gòu)構(gòu)造、材料選型、設(shè)備系統(tǒng)、自動(dòng)控制等)一直是我國(guó)節(jié)能工作的重要組成部分，高層節(jié)能建筑投入少、產(chǎn)出多，因此，重視和研究高層建筑物的節(jié)能設(shè)計(jì)問題已成為建筑節(jié)能的當(dāng)務(wù)之急!
近些年在某些城市建高層建筑已成風(fēng)氣，設(shè)計(jì)者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響常年使用，浪費(fèi)巨大。所謂高層建筑節(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(hù)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(jì)者重視。

1　優(yōu)化建筑位置朝向設(shè)計(jì)及體形設(shè)計(jì)

高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響容積率過高很難滿足日照要求，陽(yáng)光有著巨大輻射能量。在寒冷地區(qū)人們十分珍惜陽(yáng)光帶來(lái)的溫暖。據(jù)有關(guān)資料分析，地球每年接收的能量有60億億千瓦，這么大能量棄之可惜，從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽(yáng)能接收器，陽(yáng)光不僅對(duì)人的身體健康有著很大影響，對(duì)建筑的節(jié)能也有著十分重要意義。寒冷地區(qū)城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)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(yáng)輻射熱能，因此，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(yáng)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(yáng)高度角低，房間所接收的太陽(yáng)光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽(yáng)高度角做出日影響圖，以確定冬季每天的日照時(shí)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(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。
合理的建筑體形能夠減少高層建筑物與外界的熱量交換，在其他條件相同時(shí)，體型系數(shù)(建筑物外圍護(hù)面積與其所包圍體積之比)越大，單位面積散熱量也越大，對(duì)節(jié)能不利。因此，正確處理建筑形式多樣化和節(jié)能的關(guān)系，是高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)引起重視的問題。
另外，高層建筑物的外形越簡(jiǎn)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(jiǎn)潔、完整，盡量避免復(fù)雜的輪廓線。

2　優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)

2.1外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)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(yè)巖陶�；炷�土空心砌塊；粘土空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體；粘土實(shí)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(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。圍護(hù)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(hù)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(duì)于輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體，筆者認(rèn)為存在以下不足之處：
(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(dòng)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(cè)定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個(gè)熱損失的5％－13％，因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)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(guó)外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，歐、美各國(guó)取得不少先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。某些歐美國(guó)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(qiáng)度，避免了輕質(zhì)復(fù)合材料墻體的一些弊端。
2.4受陽(yáng)光照射的高層建筑物屋頂，表面溫度比其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)高得多，對(duì)室內(nèi)溫度影響很大，頂層住房冬冷夏熱現(xiàn)象十分明顯。對(duì)此，除必須考慮屋面隔熱保溫措施以外，還可從建筑設(shè)計(jì)角度考慮在頂屋設(shè)置通風(fēng)隔熱層或?qū)㈨攲幼鰹樵O(shè)備間等，形成2次隔熱，減少屋面溫度的影響；在炎熱地區(qū)的屋面可通過蓄水(如屋頂游泳池)和屋面定時(shí)噴水系統(tǒng)使屋面顯著降溫。

3　圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能

①外墻的節(jié)能技術(shù)。外墻的節(jié)能措施，目前主要是使用環(huán)保節(jié)能型建筑材料，可以有效減少通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱，從而減少各主要設(shè)備的容量，達(dá)到顯著的節(jié)能效果。采用新型墻體材料與復(fù)合墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)。復(fù)合墻板構(gòu)造復(fù)雜一些，但它將材料區(qū)別使用，可采用高效的隔熱材料，能充分發(fā)揮各種材料的特長(zhǎng)，板體較輕，熱工性能較好，適用于住宅、醫(yī)院、辦公樓等高層建筑的外墻。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、可行性分析的前提下，在墻體內(nèi)外側(cè)敷設(shè)保溫隔熱的新材料。另外，目前還有可調(diào)節(jié)的外墻，即采用多向、多層、可開、可閉的外墻，以適應(yīng)不同的氣候，減少空調(diào)，采暖的時(shí)間，降低能耗。
②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(yuǎn)小于其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)，造成冬季窗戶表面溫度過低，對(duì)靠近窗口的人體進(jìn)行冷輻射，形成“輻射吹風(fēng)感”，嚴(yán)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(gè)方面考慮：
首先，控制窗墻面積比。窗戶既有引進(jìn)太陽(yáng)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(guó)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(lái)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(qiáng)度密封膠沿著玻璃的四周邊部進(jìn)行密封。由于中空玻璃在構(gòu)造上存在空氣夾層，從而有效地降低了傳熱系數(shù)，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)隔聲性能也很好。根據(jù)玻璃構(gòu)造不同，中空玻璃又有PET雙中空玻璃、LOW－E中空玻璃等多個(gè)品種。若中空玻璃中充裝氬氣等惰性氣體，將進(jìn)一步增大中空玻璃的熱阻；若采用熱反射鍍膜玻璃或低發(fā)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。關(guān)于使用中空玻璃的實(shí)例，紅谷灘的紅谷大廈就是一個(gè)例子。它使用的是LOW－E玻璃，這樣可以減少每天的運(yùn)行成本，減少能源消耗，降低環(huán)境污染。

4　結(jié)語(yǔ)

節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，建筑節(jié)能是國(guó)家節(jié)能工作的重要組成部分，我們要接見節(jié)能建筑的成功經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)的技術(shù)研發(fā)力度，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，使我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)逐漸走節(jié)能化的可持續(xù)發(fā)展的道路。

參考文獻(xiàn)
[1]楊臣彪，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，《建材與裝飾》2007年第08Z期
[2]王焱煒淺談節(jié)能技術(shù)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用甘肅冶金，2009年2期

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