基于建筑设计思路浅谈高层节能设计措施

摘要：建筑节能是近年来世界建筑发展的一个基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新生长点。笔者对建筑节能设计进行思考，并提出高层建筑节能设计措施。

关键词：建筑节能；设计；思考措施

Abstract: Building energy efficiency is one of the basic trend of World Architecture Development in recent years, a new growth point is also the contemporary architectural science and technology. The thinking of building energy-saving design, energy-saving design and put forward measures of high-rise building.

Key words: energy-saving building; design; thinking measures

中图分类号：TU2 文献标识码： 文章编号:

一、建筑节能设计思路

（一）建造内保温复合节能墙体复合节能墙体通常由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。如果绝热材料复合在建筑物外墙的内侧，则称为内保温复合墙体。

1．墙体结构层：系指混凝土现浇或预制品的外墙，内浇外砌或砖混结构的外砖墙。以及诸如承重多孔砖外墙等其他承重外墙。

2．空气层：空气在0℃时导热系数为0024VV／(m·k)。在25℃±5℃时为00256W/(m·k)，即使在200℃的情况下仍有00：384 W／(m·k)。由此可见，空气也是一种优良的保温材料。因此，在建筑物中常用材料围成的空气隔离层，不但可以保温隔热。而且具有切断液态水份的毛细渗透、防止保温材料受潮的功能，因为一般外侧墙有吸水能力，而其内表面常因温度低而出现的冷凝水。可被结构材料吸入且不断向室外转移和散发。3。保温隔热层：这是节能墙体的主要功能部分，常用绝热材料可分为有机、无机 金属等三大类。出于导热系数、抗压强度、蒸汽渗透率、燃烧性能等方面的考虑。此处选用挤塑型聚苯板(XPS)为保温材料。

4．保护层：主要功能是防止保温层受破坏，并阻止室内水蒸汽侵入保温层。出于防火、抗冲击和环保等方面的考虑，宜选用A级无机防火板为保护层材料。

5.饰面层：由于A级无机防火板具有优良的表面亲和特性，所以各种饰面材料均可使用，选用的内墙涂料和粘贴瓷砖都有良好的效果。结合各地的气候和地理环境，借鉴各方面成功和失败的经验，在优化组合的基础上开发的墙体内保温板，具有保温、隔热、隔音、防潮 抗冲击、抗震、呼吸等功能，已在工程中应用。

（二）改善门窗性能外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3，所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量减小住宅外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗本身的保温性能，减少外门窗本身的传热量。其节能措施有：

1、控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值，JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定，指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。

2、提高住宅外窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料（如毛毡）、弹性密闭型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。

3、改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求，在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板，以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗，这样可避免金属窗产生的冷桥，可设置双玻璃或三玻璃，并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃，有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度，采用大窗扇，减少小窗扇，扩大单块玻璃的面积，减少窗芯，合理地减少可开启的窗扇面积，适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。4、设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次，这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透，减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中，将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来，外门设防风门斗，防止冷风倒灌，楼梯间设计成封闭式的，对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。

（三）使用节能的绿色建筑材料建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。国内目前通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料价格不菲，而且其生产加工过程也会大量消耗各种能源。因此，建筑节能不应当只着眼于建筑建成后在使用过程中的能耗，还应当从整体系统的观念出发，关注建筑全寿命周期的能源消耗。从这个角度出发，建筑材料就不但要有出色的保温隔热性能，其加工生产过程也应当简单易行，节省能源。位于美国加州霍普兰德山谷中的太阳生活中心(Real Goods Solar Living Center，Hopland，California)创造性地利用稻草垛作为墙体材料。其具体做法是先将稻草加压打捆，再把它们砌成墙体，然后在墙体上喷涂一种8～10 cm的土质护面灰来代替水泥砂浆。完成后的墙体不但具有良好的保温隔热性能，而且兼有较强的防火性，并且无毒无害。无独有偶，美国建筑师塞缪尔·默克比(Samuel Mockbee)设计的布赖恩特(Bryant)住宅也采用了类似的墙体做法，只是具体构造略有不同。需要指出的是，这栋面积为79m2的住宅是建筑师无偿为美国阿拉巴马州黑尔县的一对贫困黑人夫妇而设计的，项目经费全部靠募捐筹集，十分有限。建成后的布赖恩特住宅在各方面都达到了设计要求，并深受使用者的喜爱，他们给这座房子起了一个有趣的绰号——“干草捆住宅”。

二、做好通风设计 关于自然通风的引入，一方面可以对建筑的空间形式进行组织，尽可能形成穿堂风，这一点在条形高层建筑中比较容易实现。对于点式高层，应尽可能组织两垂直墙面窗户之间的通风。自然通风的组织需要更大的窗墙面积比并形成风的通路。另外，还可以结合双层玻璃来实现降温。在国外，建筑利用通风已经成为了一种趋势，很多建筑在设计阶段均考虑了通风的构造体系，例如津巴布韦的Eastgate大楼、英国中部北安普敦近郊的巴克莱卡公司总部大楼等都采用了这种通风构造形式。

三、护结构设计

（1）护结构材料。针对目前高层建筑护结构材料以实体围护结构和透明围护结构为主的现状，且基于高层建筑护结构并非承重结构，材料选取较为灵活的特点，对于实体围护结构，应尽量选用导热系数小的多孔/空心砌块或加气混凝土砌块等，配合外墙外保温和合理的窗墙面积比，控制由护结构保温隔热带来的能耗损失。对于处于寒冷地区与夏热冬冷地区交界的城市，应尽量减少玻璃幕墙的使用。 当实体围护结构达到保温隔热要求后，透明围护结构应遵循以下措施：尽量减少使用玻璃幕墙；控制合理的窗墙面积比，控制可开启面积以组织通风；选用节能的玻璃和窗框材料，注意控制密封性能。

（2）墙体外饰面。建筑外墙饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线，其材料的热工性能将直接影响围护结构的热工性能。建筑墙体外饰面对建筑节能设计的影响主要通过围护结构外表面对太阳辐射热的吸收系数表现出来：一是在房间制冷状态下，对房间能耗的影响；二是对墙体传热系数的直接影响；三是房间在自然通风状态下对墙体内表面最高温度的影响。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑外墙采用“浅色外饰面（太阳辐射吸收系数＜0.6）”节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.2”，当外墙的传热系数由于其构成而不能达到《建筑节能设计标准》要求时，采用“浅色外饰面”的节能措施则可使每种材料包括200mm厚钢筋混凝土的传热系数值均可满足“民用建筑节能设计标准”对传热性能的规定要求。建筑的外墙饰面目前有瓷砖、涂料、石材以及金属幕墙材料等等，最典型的2类外墙饰面是瓷砖及涂料。节能设计中采用浅色外饰面或部分采用浅色外饰面显然是有利的。

（3）墙体外遮阳。除护结构材料的选择外，还可增加建筑遮阳，以减少供暖空调能耗。建筑遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳等方式，可结合立面设计意图进行设计，尤其应注意西向遮阳对节约建筑能耗的作用。《居住建筑节能设计标准》规定：建筑的“东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳（透射比＜0.5）”的节能措施时，计算外墙的总热阻时可附加“隔热措施的当量附加热阻0.3”，节能设计中应考虑“东、西外墙遮阳”，在夏天东、西晒非常严重的地区，东、西外墙遮阳措施有待加强。这方面可以借鉴热带地区城市，如马来西亚和香港等的设计经验。在这些城市，高层建筑遮阳措施的使用在带来较好遮阳效果的同时，也丰富了建筑立面，增加了城市景观。 四、可再生能源的利用 在系统的能源使用方面，应尽量开发可再生能源的利用，如太阳能、地热能、风能、水能、生物质能等。利用风力发电、太阳能光伏发电、垃圾发电、太阳能热利用、地热利用和沼气发电等，来减少对煤和天然气等不可再生能源和电、蒸汽、热水等二次能源的依赖。例如，使用分体空调的建筑建议增设地源热泵，这样可大大降低空调系统能耗；使用螺杆式水冷机组的建筑建议增加蓄冷装置，冷却塔的废热应予以回收利用；热泵作为一种新型节能技术，也应该在办公建筑中考虑采用；关于太阳能的利用，可以在冬季利用太阳能供暖、夏季采用太阳能制冷系统，全年中都可以使用太阳能光电系统和热水系统。

五、结束语

建筑节能是一项系统工程。在策划、实施及取得实效的长时间过程中涉及规划、设计、施工、调试、运行、维修等诸多环节。作为设计行业的人员，在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件。因地制宜，就地取材，合理利用。并且应建立寿命周期成本观念，按建筑寿命50年内发生的各项费用，取其总和较低者作为选取决策的依据，不应考虑一次消费最低者。