（北京 100020）

一、高層建筑節(jié)能設計的重要性

高層建筑體形龐大，如容積率過高，相鄰建筑互相遮擋、不通透，形成大面積陰影區(qū)，城市人居環(huán)境質(zhì)量下降，市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外，近些年在某些城市建高層建筑已成風氣，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，影響常年使用，浪費巨大。

二、建筑外墻節(jié)能設計類型

目前，我國建筑物常見的外墻節(jié)能設計可分為以下幾種類型。

（一）外墻內(nèi)保溫

外墻內(nèi)保溫是將保溫材料設在主體墻內(nèi)側(cè)，這種做法的優(yōu)點是內(nèi)保溫層可不受外界氣候的影響，防水好。但占用室內(nèi)的使用面積，對抗震柱、樓板、隔墻等周邊部位不能保溫，從而產(chǎn)生熱橋(冷橋)降低保溫效果，特別是二次裝修時還會損壞保溫層。外墻內(nèi)保溫的材料主要是聚苯乙烯板、巖棉或玻璃棉板、充氣石膏板、加氣混凝土砌塊等，所用的飾面材料主要有紙面石膏板、玻璃纖維增強水泥板、玻璃纖維增強飾面石膏、纖維增強聚合物砂漿等。這些保溫材料可在工廠預制，也可現(xiàn)場安裝后再作面層。

（二）外墻外保溫

建筑外墻外保溫墻體是由主體結(jié)構(gòu)層、保溫層、保護層和飾面層四部分組成。此種做法使用范圍廣，優(yōu)越性十分明顯的，既可避免建筑熱橋(冷橋)以及墻面冬季結(jié)露，同時可以保護主體結(jié)構(gòu)，減少溫度應力，增加結(jié)構(gòu)壽命，比內(nèi)保溫做法爭取到更多的室內(nèi)使用面積，從而有利于提高墻體的防水和氣密性，使墻體潮濕情況得到改善。

（三）砌體自保溫墻體

針對傳統(tǒng)粘土磚墻體的特點，目前國內(nèi)有開發(fā)推廣中心自主研發(fā)了砌體自保溫墻體。比以往的粘土磚墻具有更好的節(jié)能、環(huán)保性能，可以改善并提高建筑物居住性能綜合效益，價格相對較低。

二、高層建筑外墻外飾面節(jié)能設計措施

（一）聚苯板（EPS）或擠塑板（XPS）加表層飾面

聚苯板（EPS）或擠塑板（XPS）加表層飾面有如下幾種做法：

1.在EPS板或XPS板上加鋪玻璃纖維網(wǎng)格布，用錨固螺栓與墻體聯(lián)結(jié)后再用砂漿找平并飾以涂料。

2.在EPS板或XPS板上鋪設經(jīng)防水處理的鋼絲網(wǎng)、上抹抗裂混凝土砂漿，面層飾以面磚。

3.配筋混凝土薄板與EPS板通過疊澆工藝整體澆灌成為混凝土復合保溫板，再作為模板與混凝土梁、柱、剪力墻等主體結(jié)構(gòu)一起澆筑成型，復合保溫板與主體結(jié)構(gòu)輔以錨栓拉結(jié)。

（二）硬質(zhì)聚氨酯泡沫復合保溫面層

目前，采用聚氨酯材料是高層建筑外墻和屋面較好的保溫材料之一。聚氨酯泡沫是由無數(shù)連續(xù)的小泡組成，其泡孔閉孔率高，制品吸水率低，氣密性好，自出現(xiàn)以來，經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，聚氨酯已經(jīng)成為歐美等發(fā)達國家建筑保溫行業(yè)最主要的材料。從發(fā)達國家建筑節(jié)能保溫的現(xiàn)狀看，聚氨酯是較好的建筑節(jié)能保溫材料，目前，聚氨酯的應用技術(shù)現(xiàn)已成熟，而在我國，聚氨酯的應用初現(xiàn)端倪。

三、聚氨酯作為保溫材料具有以下優(yōu)點：

1.導熱系數(shù)低，熱工性能好。當聚氨酯硬泡比重為(35～40)kg/m3時，導熱系數(shù)僅相當于EPS的一半，在目前所有保溫材料中導熱系數(shù)最低；孔隙率結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尺寸變化率很低，不易開裂。

2.良好的粘結(jié)性能。聚氨酯與砌塊、磚石等各種材料均能牢固粘結(jié)，其粘結(jié)強度大于其自身的抗拉強度。

3.耐老化、阻燃、化學穩(wěn)定性好。

4.防潮、防水性能好。

5.可以現(xiàn)場發(fā)泡噴涂施工，表面無接縫，整體性好。采用現(xiàn)場發(fā)泡做法，其保溫和防水效果都非常好。

6.環(huán)保方面：聚氨酯的發(fā)泡劑可用無氟或半氟發(fā)泡，不會因為氣體揮發(fā)造成大氣污染。

四、高層建筑外墻節(jié)能設計的其他影響因素

（一）體形系數(shù)對節(jié)能設計的影響

在《民用建筑節(jié)能設計標準》中對體形系數(shù)的定義是：建筑物與室外大氣接觸的外表面積 與其所包圍體積的比值，即建筑物接觸室外大氣的外表面積Fo與其所包圍的體積vo的比值，即S=Fo／V。。它實質(zhì)上是指每立方米的建筑所分攤到的外表面積，外表面積中，不包括地面和 不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。

體形系數(shù)能直觀地反映建筑單體的復雜程度，體形系數(shù)越大，每立方米建筑空間所分攤 的外表面積越大，外表面積越大室內(nèi)外熱交換面越大，建筑能耗越大。建筑體積小、體形復 雜的建筑，以及平房和低層建筑，體形系數(shù)較大，對節(jié)能不利；體積大、體形簡單的建筑，體形系數(shù)較小，對節(jié)能較有利。因此住宅單體設計時，應該合理設計建筑面寬和進深比例，盡量降低建筑體形系數(shù)，達到住宅節(jié)能設計要求。

（二）窗墻面積比對節(jié)能設計的影響

窗墻面積比是指窗戶洞口面積與立面單元面積（即層高與開間定位線圍成的面積）的比值。窗墻面積比既是影響建筑能耗的重要因素，也受建筑日照、采光、自然通風等滿足室內(nèi)環(huán)境要求的條件制約。一般普通窗戶（包括陽臺的透明部分）的保溫性能比外墻差得多，而且窗的四周與墻相交之處也容易出現(xiàn)熱橋，窗越大，傳熱量也越大。因此，從降低建筑能耗的角度出發(fā)，必須限制窗墻面積比。

（三）外窗設計對節(jié)能設計的影響

外窗設計是住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設計中的重要環(huán)節(jié)之一，同時由于窗戶本身具有多重特性，使得其節(jié)能設計也成為最負責的設計環(huán)節(jié)。從大的方面來說，不同季節(jié)對外窗的性能要求就不一樣，冬季我們要求窗戶保溫隔熱性能好的同時，還希望其有更高的太陽能透過率，最大限度的利用太陽能，減少采暖負荷；而夏季我們則希望阻擋太陽輻射進入室內(nèi)，因為即使是部分的太陽輻射透過窗戶進入室內(nèi)，也會造成很多的室內(nèi)空調(diào)負荷，尤其是太陽輻射大的水平面和東西立面。這時，窗戶遮陽的設計就顯得尤為重要，入夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑節(jié)能設計標準中都對各個朝向的窗戶遮陽系數(shù)有嚴格的限制。