侯波濤

摘? ? 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展與土地資源的緊缺的不斷加劇，現(xiàn)代高層建筑已經(jīng)成為最新趨勢(shì)，高層建筑也是一把雙刃劍，雖然高層建筑可解決土地資源稀缺的問(wèn)題，但是高層建筑尤其是超高層建筑的建筑耗能卻帶來(lái)的新的能源危機(jī)。為了解決這一難題，建筑節(jié)能成為了重點(diǎn)研究方向。本文在分析了現(xiàn)代高層建筑現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一些節(jié)能設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代：高層建筑：節(jié)能

1? 引言

隨著城市化與城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑逐漸成為了建筑的發(fā)展方向，尤其是超高層建筑經(jīng)常作為城市的代表性建筑。但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與調(diào)研發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的高層、超高層建筑都對(duì)城市風(fēng)光、熱、聲等微環(huán)境造成光污染等負(fù)面影響。數(shù)據(jù)顯示，高層建筑與超高層建筑的單位面積能耗是大型公共建筑的2～3倍，是一般公共建筑的4～10倍，這說(shuō)明高層、超高層建筑在高速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了資源消耗大、環(huán)境影響大、能源消耗大的問(wèn)題。因此需要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略底線來(lái)發(fā)展高層、超高層建筑。同時(shí)，也對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，需要充分地了解建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和其內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，才能設(shè)計(jì)出安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的建筑，才能有效的減少能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

2? 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，建筑物的外部形體對(duì)太陽(yáng)能與風(fēng)能等能量有著較大的影響。在高層建筑中，建筑的外表形狀直接影響到建筑物外露的墻體面積，而外露的墻體面積與產(chǎn)生的能耗是正相關(guān)的關(guān)系。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，選用同面積下圓型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，整體設(shè)計(jì)規(guī)劃中建筑的結(jié)構(gòu)形狀變化應(yīng)少變，減少變化越大帶來(lái)耗能越大的問(wèn)題。

2.2? 建筑位置和朝向的設(shè)計(jì)

高層建筑設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是保證建筑內(nèi)能夠接觸到充足的陽(yáng)光，建筑的定位和朝向即是首要考慮的問(wèn)題，這不僅是人群居住的基本需求，同時(shí)也是建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中必不可少的一環(huán)。比如我國(guó)北方，由于地理緯度較高，冬季非常寒冷，需要建筑物盡可能的接觸到太陽(yáng)光，滿足房屋內(nèi)的采暖需求，但是在不同的地理位置、季節(jié)更替中陽(yáng)光的輻射程度是不同的，因此，建筑設(shè)計(jì)人員考慮綜合的各項(xiàng)因素，設(shè)計(jì)出合理的建筑位置和朝向，結(jié)合不同的環(huán)境優(yōu)缺，從而設(shè)計(jì)出合理的采暖系統(tǒng)，進(jìn)而減少建筑自身的能耗。

2.3? 綠色與節(jié)能設(shè)計(jì)

近幾年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市綠色日益減少，空調(diào)的大量使用，導(dǎo)致了城市“熱島效應(yīng)”，給建筑帶來(lái)了負(fù)效應(yīng)。當(dāng)相同面積的草地和瀝青表面溫差達(dá)到14℃以上時(shí)，陽(yáng)光照射綠地，綠地通過(guò)蒸發(fā)大量水分的方法帶走大量熱量，為建筑物創(chuàng)造了十分有利的周?chē)h(huán)境，同時(shí)美化了建筑文藝設(shè)計(jì)，給人帶來(lái)美感。

3? 建筑的節(jié)能途徑

3.1? 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系

（1）建筑外墻。外墻的節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑外圍護(hù)墻體的重中之重，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中普遍使用燒結(jié)黏土磚作為外墻的主要材料，它不僅造成了土地資源的過(guò)量消耗，同時(shí)還帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題。內(nèi)保溫、外保溫和自保溫構(gòu)成了外墻的節(jié)能組成。外墻內(nèi)保溫使用創(chuàng)新技術(shù)的節(jié)能材料，使用粘土性質(zhì)的空心磚、各種改良后的混凝土砌塊以及稻草般墻體，這些節(jié)能材料因?yàn)橛性S多封閉的小孔，所以具備良好的隔熱保溫性能。外墻外保溫中使用聚苯板薄灰結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)，以擠塑聚苯板或膨脹聚苯板為保溫芯材，采用聚合物粘結(jié)砂漿將苯板粘貼在外墻內(nèi)側(cè)，然后采用聚合物抹面砂漿復(fù)合耐堿玻纖布作為罩面層起到抗裂、防滲的作用，這種新型保溫材料具有整體保溫功能并且耐久性非常好。

（2）建筑的外內(nèi)窗。高層建筑中通常采用增大建筑物門(mén)窗的面積的方法來(lái)增大采光面積與通風(fēng)面積，在建筑的總熱損失在40%以上，充分考慮建筑門(mén)窗周邊高性能密封性，降低空氣的滲透熱損失，提高氣密性、水密性、隔聲性、保溫性及隔熱性。設(shè)計(jì)中需要充分考慮窗戶保溫與保持，第一是玻璃，由于玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)較大，不管是流入熱量還是流出熱量對(duì)單層玻璃來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)容易的。設(shè)計(jì)時(shí)采用雙層玻璃和低輻射玻璃等保溫性良好玻璃或者采用鍍膜玻璃來(lái)反射掉一部分玻璃上的陽(yáng)光;其次是窗戶框材料，若是采用鋁型材料或者鋼型材料的窗框，就必須進(jìn)行材料的熱處理。

3.2? 確定墻窗面積比

墻窗面積比直接影響到高層建筑的能耗，因此確定好合適的墻窗比對(duì)減少建筑能耗具有重大作用，墻窗比取決于窗和外墻間熱工性能差異，墻與窗之間的差異越大，影響也就越明顯。墻窗面積比不僅僅影響著建筑的能耗，也影響著建筑物內(nèi)立面效果、室內(nèi)采光及通風(fēng)等。設(shè)計(jì)者應(yīng)遵循以下基本原則：盡可能使用平開(kāi)窗;使用復(fù)合內(nèi)開(kāi)窗及多功能窗與盡量使用南北向開(kāi)窗。

3.3? 建筑細(xì)節(jié)

（1）遮陽(yáng)。建筑遮陽(yáng)可以阻斷或減弱太陽(yáng)光直接或間接透過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)，為了防止陽(yáng)光直射或過(guò)分照射導(dǎo)致加熱建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通常采用各種措施進(jìn)行遮陽(yáng)操作。高層建筑在遮陽(yáng)節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中取到了意想不到的效果，設(shè)計(jì)師要合理設(shè)置遮陽(yáng)板，不僅要考慮遮陽(yáng)板的構(gòu)造設(shè)計(jì)，還要綜合地利用建筑物的外廊、陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件及垂直綠化帶實(shí)現(xiàn)整個(gè)的遮陽(yáng)效果，使得遮陽(yáng)板形態(tài)設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)相互融合。這種遮陽(yáng)系統(tǒng)通常安裝在陽(yáng)面的外立面或者采光屋頂上，遮陽(yáng)板的角度可根據(jù)不同時(shí)間、需求進(jìn)行可調(diào)與可控，從而達(dá)到遮陽(yáng)目的。這種遮陽(yáng)方法已廣泛使用，比如上海建科院生態(tài)示范樓，采用了不同類型的遮陽(yáng)系統(tǒng)：南立面采用可調(diào)節(jié)的鋁合金水平式遮陽(yáng)活動(dòng)百葉，東西向采用了可調(diào)節(jié)的鋁合金垂直式外遮陽(yáng)活動(dòng)百葉，中庭采用外遮陽(yáng)蓬，節(jié)省了空調(diào)能耗。

（2）綠化。在高層建筑工程的節(jié)能設(shè)計(jì)中綠化有著重要意義，綠化不僅僅可以有效的凈化空氣還可以啟到吸收陽(yáng)光的作用，高層建筑中的綠化節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)建筑工程中的吸塵、噪音等方面也有作用，減少建筑工程中的吸塵能源消耗，提高建筑工程的質(zhì)量控制。綠化在城市規(guī)劃與建設(shè)中對(duì)建筑節(jié)能的影響越發(fā)顯著。例如：福岡縣立國(guó)際中心通過(guò)建立立體綠化控件的方法來(lái)滿足開(kāi)發(fā)商的利益和都市空間需求的平衡關(guān)系。

3.4? 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)新能源利用

使用開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能等再生資源已經(jīng)成為現(xiàn)代高層房屋節(jié)能設(shè)計(jì)的新焦點(diǎn)在我國(guó)太陽(yáng)能能源利用具有良好的條件，全年日照時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到了2800小時(shí)以上，年日照時(shí)間2200小時(shí)以上的地區(qū)占國(guó)土面積2/3以上。長(zhǎng)日照區(qū)的日照時(shí)數(shù)可達(dá)到6h/d，年總出現(xiàn)天數(shù)達(dá)到200d以上，更為甚者可達(dá)到30d。隨著太陽(yáng)能技術(shù)的成熟，典型的現(xiàn)代高層建筑中都會(huì)設(shè)有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可充分利用太陽(yáng)能將低溫水資源加熱到高溫，從而滿足人們生活使用熱水的需求，設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合實(shí)際情況決定使用集中供熱水還是局部供熱水，做到節(jié)能的最優(yōu)化。

3.5? 建筑能效管理技術(shù)節(jié)能設(shè)計(jì)

搭建一個(gè)集安防、消防、照明等一體的樓宇集成系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電能、用能擊飛與耗能檢測(cè)系統(tǒng)的集中管理與互相聯(lián)動(dòng)而且開(kāi)放建筑樓宇各專業(yè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物體內(nèi)所有用能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，輸出各具體部位的診斷報(bào)告及優(yōu)化控制策略，進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行校正，提供最優(yōu)質(zhì)的能源管理控制，以提高節(jié)能效益。

4? 結(jié)束語(yǔ)

在社會(huì)的不斷發(fā)展過(guò)程中，現(xiàn)代高層建筑不僅在功能上滿足了人民居住的需求，隨著人們逐漸重視環(huán)保與能源消耗、節(jié)能減排等，迫切的需要建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、綠色與生態(tài)的功能。相信聰明的人類一定會(huì)在矛盾中取得最優(yōu)解。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉玉華.建筑外圍護(hù)墻體的節(jié)能研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015.

[2] 李少炎.洽談現(xiàn)代高層建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新區(qū)，2018.