寧慧梅

摘要：充分利用有限的資源和最大限度地節(jié)約能源是當今社會所面臨的一個大問題。本文簡要探討了如何通過相應的技術手段滿足市民改善居住環(huán)境的需求，推進建筑低碳節(jié)能技術在住宅建筑設計中的應用。

關鍵詞：高層建筑；建筑設計；低碳節(jié)能設計

前言

建筑節(jié)能對緩解我國能源緊缺矛盾、改善人民生活工作條件、減輕環(huán)境污染具有十分重要的意義。它既是促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展最根本的措施，又是深化經(jīng)濟體制改革的一個重要組成部分，所以我們要將低碳設計融入到建筑設計當中，為人們創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

1高層建筑的特點與低碳節(jié)能設計的必要性

高層建筑體形龐大，容積率過高，相鄰的建筑互相遮擋、不通透，形成大面積的陰影區(qū)，從而使城市人居環(huán)境質量下降、市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外，設計者往往貪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略了對于生態(tài)環(huán)境的保護。建筑設計節(jié)能意識淡薄，造成高能耗、低效益，影響建筑的使用效率，浪費巨大。鑒于此，高層建筑的低碳節(jié)能設計成為當代建筑設計的一個重要問題。

2建筑低碳設計理念的重要意義

（1）建筑能耗約占社會總能耗的1/3，我國建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已從20世紀70年代末的10%上升到近年的27.45%，而國際上發(fā)達國家的建筑能耗一般占全國總能耗的33%左右。國家建設部科技司研究表明，隨著城市化進程的加快和人民生活質量的改善，如果不采取有力措施，到2020年我國建筑能耗將是現(xiàn)在的3倍以上。如此龐大的比重，使建筑耗能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的軟肋，亟需改良建筑設計來改善這一狀態(tài)。

（2）高耗能建筑比例大，加劇了能源危機。目前，我國已建房屋有400億平方米以上，屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏著巨大的能源危機。正如建設部有關負責人指出，僅到2000年末，我國建筑能耗約占全社會總能耗的27.6%，而建筑用能的增加相對全國溫室氣體排放的比例已經(jīng)達到了25%。低碳環(huán)保建筑設計可以解決這個問題。

（3）我國建筑節(jié)能狀況落后，亟待改善。在20世紀70年代能源危機之后，發(fā)達國家開始致力于研究和推行建筑節(jié)能技術，而我國卻忽視了這方面的問題。時至今日，我國建筑節(jié)能水平遠遠落后于發(fā)達國家，舉例來說，國內絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護結構的熱功能都比氣候相近的發(fā)達國家差許多。外墻傳熱系數(shù)是他們的3.5～4.5倍，外窗為2～3倍，屋面為3～6倍，門窗的空氣滲透為3～6倍。

由于我國建筑的保溫隔熱性能很差，再加上供能系統(tǒng)的低效率，致使建筑物達到規(guī)定的熱舒適程度，單位建筑面積所需的建筑能耗比同緯度發(fā)達國家高出了3倍以上，與發(fā)達國家存在較大的差距。而對于美國而言，全球石油資源的戰(zhàn)略布局以及石油的開采區(qū)域和運輸線路等關鍵點的調整工作已基本完成，我國卻沒有那樣強有力的能源后盾支持，在這樣的國情下，建筑節(jié)能水平的改善實際上應該比發(fā)達國家更為緊迫。

3低碳設計理念應用于高層建筑設計的策略分析

（1）優(yōu)化建筑位置及朝向設計。高層建筑的定位首先應考慮對城市環(huán)境的影響，容積率過高很難滿足日照要求。陽光有著巨大的輻射能量，從某種意義上講，地球本身就是巨大的太陽能接收器。陽光不僅對人的身體健康有著很大的益處，對建筑節(jié)能也有著十分重要的意義。城市規(guī)劃應注重應用日照原理，合理確定建筑的位置與朝向，使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能，因此說建筑的方位與節(jié)能有著直接關系。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面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環(huán)境情況，按其太陽高度角作出日影響圖，以確定冬季每天的日照時間。建筑南向開窗面積要盡可能大些，在滿足采光的條件下，北向、東向窗要盡可能小些，從而獲得更多的太陽光線，減少熱損失，保持室內舒適的溫度環(huán)境。

（2）優(yōu)化圍護結構的墻體設計。第一，外墻是圍護結構的主體部分，高層建筑的圍護結構不同于磚石結構房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重。因此，圍護結構屬于填充材料，為了減輕荷載，達到保溫、隔熱要求，應采用輕質高效保溫材料。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、蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊、燒結煤矸石空心磚與實心磚復合墻體或空心磚巖棉夾心復合墻體等，但存在問題較多，節(jié)能的效果仍達不到標準要求。圍護結構的材料布置分外側和內側，在寒冷地區(qū)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(chǎn)生冷凝水，保溫層設在外側更好些。第二，高層建筑圍護墻體不宜采用外側保溫的聚苯乙烯泡沫板（舒樂板、PG板）、巖棉板等輕質保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年、多則上百年，材料的應用與建筑整體的壽命應同步。輕質的外保溫復合墻體存在以下不足：抗震能力差、易松散、與結構構件結合不好、整體性能差；不能承受外部裝修貼、掛荷載，如貼石材、安裝裝飾構件等；不能承受有振動的鑿刨裝修，如剁斧石面層、預留洞、槽易出現(xiàn)冷橋；墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內容易造成冷橋，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%，因此應引起設計者重視，采取有效的構造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。另外，高層建筑外圍護墻體耗能較大，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、法國戴高樂機場的候機樓都是圓形或橢圓形，我們知道相同面積下圓的周長最短，這樣能使建筑的外露面積較小。因此，基于能量損耗的考慮，高層建筑的形體變化不宜過多，也不宜復雜。

（3）高層建筑的風環(huán)境是影響建筑耗能的因素之一。在冬季，風力對建筑的熱損失很大，應增大冷空氣的滲透量，使室內的熱損失加大。由于建筑某些部位處理不當，墻體內部易產(chǎn)生冷凝水，因此建筑保溫材料的選用以及建筑構造的合理性應建立在科學、可靠的基礎上。

4結束語

建筑節(jié)能是一項復雜的、全方位的、綜合性的系統(tǒng)工程，也是一項長期而艱巨的任務。為了從根源上降低能耗，設計師應在規(guī)劃設計中多研究、多嘗試、多積累、多總結，在有限的條件下將建筑功能與藝術和技術更好地結合，使建筑設計的各個方面都能體現(xiàn)節(jié)能的原則，努力創(chuàng)造低成本、高效率的節(jié)能建筑。