高層建筑涉及的節(jié)能問題探析

葵曦

摘 要:城市的發(fā)展,高層建筑的增多,如何節(jié)能引起了各方的思考,本文重點(diǎn)從太陽能與建筑一體化設(shè)計(jì)的角度,淺談高層建筑如何通過合理地利用太陽能來達(dá)到節(jié)能的目的。

關(guān)鍵詞:高層建筑太陽能技術(shù)設(shè)計(jì)

中圖分類號:TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0050-01

1 高層建筑節(jié)能的必要性分析

隨著我國城市化速度的加快,城市人口的迅速增長,人居問題和配套設(shè)置的功能性要求,帶來了較大的用地矛盾,為此小高層、高層建筑拔地而起,成為了城市建筑的主流形式,同時(shí),從能源利用的情況來看,建筑耗能的大幅增長,加上人們生活品味和生活質(zhì)量的要求節(jié)節(jié)攀升,導(dǎo)致了常規(guī)商品能源出現(xiàn)了供應(yīng)上的困難,建筑節(jié)迫在眉睫。

隨著技術(shù)的進(jìn)步,為滿足人們?nèi)粘Ｋ?新能源的應(yīng)用有效地緩解了能源的危機(jī),新能源進(jìn)行建筑節(jié)能就顯得至關(guān)重要,特別是太陽能作為一種新型、無污染、可再生能源,合理利用可以從根本上減少我國大中型城市的建筑能耗,將太陽能熱水系統(tǒng)整合到中高層住宅的設(shè)計(jì)中,太陽能熱水系統(tǒng)與住宅建筑一體化是今后的必然趨勢,必須同步設(shè)計(jì)。

2 太陽能熱水系統(tǒng)和建筑一體化設(shè)計(jì)

早在20多年以前,施蒂文·斯特朗(美國太陽能協(xié)會(huì)創(chuàng)始人)就提出了一體化的設(shè)計(jì)思想,隨著我國建設(shè)節(jié)約型經(jīng)濟(jì)社會(huì)步伐的跟進(jìn),將利用太陽能的配套設(shè)施從外觀美觀、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等多個(gè)角度思考后將其有機(jī)結(jié)合到建筑設(shè)計(jì)中去,這種一體化設(shè)計(jì)有著低碳、節(jié)能的特點(diǎn)已經(jīng)逐步地深入人心。將太陽能與高層建筑的外觀、建筑結(jié)構(gòu)、管路布局進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),即滿足節(jié)能的要求,有不影響建筑的美觀和使用功能,節(jié)約能源的同時(shí)節(jié)約投資成本,實(shí)踐證明,在高層建筑設(shè)計(jì)中將太陽能與建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)可以有效地減少建筑耗能,加上我國的太陽能資源非常豐富,這就注定在我國高層建筑節(jié)能問題上,未來太陽能應(yīng)用于建筑的技術(shù)是趨勢所在。具體來說有以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì):

2.1 太陽能裝置與屋頂有機(jī)地結(jié)合

對于一個(gè)高層建筑而言,屋頂位于高層建筑的至高點(diǎn),所以是整個(gè)建筑最佳的采光點(diǎn),在設(shè)計(jì)上,將太陽能集熱器融入屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)之中,取代傳統(tǒng)的屋頂保溫層或屋頂覆蓋層,如此設(shè)計(jì),太陽能擺放對屋頂形象的負(fù)面影響得到了有效地消除,更促使在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上大大降低了投資成本。在設(shè)計(jì)中應(yīng)保證太陽能的外觀與建筑有機(jī)的融合,充分地考慮最佳的采光傾角與建筑物所在位置緯度之間的關(guān)系,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,通常在坡面的坡度范圍的設(shè)計(jì)上,最好設(shè)置為當(dāng)?shù)鼐暥?在具體實(shí)施過程中,先是對屋面實(shí)施科學(xué)的防水處理,接著進(jìn)行集熱器與鋪設(shè)屋面合用的隔熱保溫層的鋪設(shè)工作,隔熱保溫層在鋪設(shè)的過程中一定要多加注意,確保其能有效地防滲漏,隔熱保溫層鋪設(shè)完畢后,在其上面合理地安置太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器件。

除了坡屋面以外,如果高層建筑選擇的是平面型屋頂,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,在該種類型的屋面上布設(shè)集熱器與高層建筑的朝向沒有關(guān)系,施工經(jīng)驗(yàn)表明,集熱器支架、屋面的連接、管線的排放都非常的便捷,此外從外觀上看,集熱器地安置對建筑的外觀不構(gòu)成任何負(fù)面影響,除了太陽能設(shè)施的安裝方便以外,在其使用過程中管理和維護(hù)也十分方便,設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵點(diǎn)在于從實(shí)際的需要出發(fā)思考集熱器的排放方式,到底是整齊排放,還是前、后排之間留下足夠的間距,因?yàn)椴煌牡貐^(qū),日照條件存在著一定的差異,合理的擺放是保證各排集熱器能有充足的日照的前提,從建筑外觀來看,集熱器在屋頂整齊且富含規(guī)律地排列,在節(jié)能的同時(shí)促使高層建筑的輪廓線得到了有效地豐富。

2.2 太陽能裝置與墻面的有機(jī)結(jié)合

對于高層建筑,僅僅利用屋頂這部分面積進(jìn)行太陽能的收集顯然是浪費(fèi)的,因?yàn)榕c其相比,高層建筑的外墻表面是與太陽光接觸面積最大的,從這個(gè)視角進(jìn)行考慮,一旦太陽能集熱器能夠與墻面有機(jī)地結(jié)合起來,一體化設(shè)計(jì)那么勢必可以節(jié)約很多的常規(guī)能源,從目前的高層建筑墻面來看,利用形式主要有以下三個(gè):

(1)集熱蓄熱墻。

在實(shí)踐中,為了能夠更為有效地實(shí)現(xiàn)最大程度的太陽能收集,吸熱表面應(yīng)該選擇吸收率較高和發(fā)射率較低的選擇性涂層,切實(shí)有效地降低高溫吸熱表面的長波輻射熱損失,在具體的設(shè)置上也應(yīng)考慮到建筑的美觀度,應(yīng)避免選擇全黑色外表面,應(yīng)該嘗試著用黑色與其他深色搭配使用,雖然犧牲了一部分太陽能的吸收,但是豐富了建筑立面。

(2)太陽能集熱器保溫墻板。

在具體的做法上,是將固定安裝有呈槽型拋物面狀的熱反射板的墻體依次按建筑要求排列對接,太陽光經(jīng)密集排列的熱反射板聚焦到導(dǎo)熱管上,再由導(dǎo)熱管將所接收的熱量傳遞進(jìn)室內(nèi)。這樣的保溫墻板能在立面上形成一定的韻律,經(jīng)過設(shè)計(jì)可成為良好的美學(xué)元素。

(3)墻面附加集熱器。

對于高層建筑而言,外墻表面有著很多的附屬構(gòu)建,如果能夠?qū)⒓療崞髋c附屬構(gòu)件有機(jī)的融合并依附于外墻表面,將其功能性和節(jié)能型有機(jī)結(jié)合,設(shè)計(jì)為陽臺(tái)護(hù)桿、空調(diào)攔板(如圖2所示)、立面裝飾構(gòu)件等等。

除此之外,太陽能還可以與陽臺(tái)、遮陽裝置進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),當(dāng)然,從我國太陽能利用的角度考慮,我國還處于蹣跚學(xué)步的階段,有新的挑戰(zhàn)和更高的要求等著我們設(shè)計(jì)師去一一突破。

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