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(dāng)今社會(huì)所面臨的一個(gè)大問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要探討了如何通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段滿足市民改善居住環(huán)境的需求，推進(jìn)建筑低碳節(jié)能技術(shù)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑設(shè)計(jì)；低碳節(jié)能設(shè)計(jì)

前言

建筑節(jié)能對(duì)緩解我國(guó)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(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展最根本的措施，又是深化經(jīng)濟(jì)體制改革的一個(gè)重要組成部分，所以我們要將低碳設(shè)計(jì)融入到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，為人們創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

1高層建筑的特點(diǎn)與低碳節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

高層建筑體形龐大，容積率過(guò)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(zhì)量下降、市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外，設(shè)計(jì)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(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識(shí)淡薄，造成高能耗、低效益，影響建筑的使用效率，浪費(fèi)巨大。鑒于此，高層建筑的低碳節(jié)能設(shè)計(jì)成為當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。

2建筑低碳設(shè)計(jì)理念的重要意義

（1）建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3，我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所占的比例已從20世紀(jì)70年代末的10%上升到近年的27.45%，而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般占全國(guó)總能耗的33%左右。國(guó)家建設(shè)部科技司研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，如果不采取有力措施，到2020年我國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋，亟需改良建筑設(shè)計(jì)來(lái)改善這一狀態(tài)。

（2）高耗能建筑比例大，加劇了能源危機(jī)。目前，我國(guó)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(jī)。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，僅到2000年末，我國(guó)建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的27.6%，而建筑用能的增加相對(duì)全國(guó)溫室氣體排放的比例已經(jīng)達(dá)到了25%。低碳環(huán)保建筑設(shè)計(jì)可以解決這個(gè)問(wèn)題。

（3）我國(guó)建筑節(jié)能狀況落后，亟待改善。在20世紀(jì)70年代能源危機(jī)之后，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始致力于研究和推行建筑節(jié)能技術(shù)，而我國(guó)卻忽視了這方面的問(wèn)題。時(shí)至今日，我國(guó)建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，舉例來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能都比氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)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(mén)窗的空氣滲透為3～6倍。

由于我國(guó)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(dá)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(dá)國(guó)家高出了3倍以上，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。而對(duì)于美國(guó)而言，全球石油資源的戰(zhàn)略布局以及石油的開(kāi)采區(qū)域和運(yùn)輸線路等關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整工作已基本完成，我國(guó)卻沒(méi)有那樣強(qiáng)有力的能源后盾支持，在這樣的國(guó)情下，建筑節(jié)能水平的改善實(shí)際上應(yīng)該比發(fā)達(dá)國(guó)家更為緊迫。

3低碳設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于高層建筑設(shè)計(jì)的策略分析

（1）優(yōu)化建筑位置及朝向設(shè)計(jì)。高層建筑的定位首先應(yīng)考慮對(duì)城市環(huán)境的影響，容積率過(guò)高很難滿足日照要求。陽(yáng)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(yáng)能接收器。陽(yáng)光不僅對(duì)人的身體健康有著很大的益處，對(duì)建筑節(jié)能也有著十分重要的意義。城市規(guī)劃應(yīng)注重應(yīng)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(yáng)輻射熱能，因此說(shuō)建筑的方位與節(jié)能有著直接關(guān)系。不同朝向、不同季節(jié)建筑物所得到的太陽(yáng)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(yáng)高度角低，房間所接收的太陽(yáng)光線面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時(shí)首先應(yīng)考慮環(huán)境情況，按其太陽(yáng)高度角作出日影響圖，以確定冬季每天的日照時(shí)間。建筑南向開(kāi)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(yáng)光線，減少熱損失，保持室內(nèi)舒適的溫度環(huán)境。

（2）優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體設(shè)計(jì)。第一，外墻是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分，高層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同于磚石結(jié)構(gòu)房屋，前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結(jié)構(gòu)承重。因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)屬于填充材料，為了減輕荷載，達(dá)到保溫、隔熱要求，應(yīng)采用輕質(zhì)高效保溫材料。目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有頁(yè)巖陶?；炷量招钠鰤K、蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊、燒結(jié)煤矸石空心磚與實(shí)心磚復(fù)合墻體或空心磚巖棉夾心復(fù)合墻體等，但存在問(wèn)題較多，節(jié)能的效果仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料布置分外側(cè)和內(nèi)側(cè)，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(nèi)產(chǎn)生冷凝水，保溫層設(shè)在外側(cè)更好些。第二，高層建筑圍護(hù)墻體不宜采用外側(cè)保溫的聚苯乙烯泡沫板（舒樂(lè)板、PG板）、巖棉板等輕質(zhì)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(yīng)用與建筑整體的壽命應(yīng)同步。輕質(zhì)的外保溫復(fù)合墻體存在以下不足：抗震能力差、易松散、與結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)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(gòu)件等；不能承受有振動(dòng)的鑿刨裝修，如剁斧石面層、預(yù)留洞、槽易出現(xiàn)冷橋；墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外，復(fù)合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入，墻體內(nèi)容易造成冷橋，是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測(cè)定，高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個(gè)熱損失的5%～13%，因此應(yīng)引起設(shè)計(jì)者重視，采取有效的構(gòu)造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。另外，高層建筑外圍護(hù)墻體耗能較大，占整個(gè)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(guó)外的一些高層建筑造成圓塔形，比如美國(guó)洛杉磯的好運(yùn)飯店、法國(guó)戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)的候機(jī)樓都是圓形或橢圓形，我們知道相同面積下圓的周長(zhǎng)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(guò)多，也不宜復(fù)雜。

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

4結(jié)束語(yǔ)

建筑節(jié)能是一項(xiàng)復(fù)雜的、全方位的、綜合性的系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。為了從根源上降低能耗，設(shè)計(jì)師應(yīng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)中多研究、多嘗試、多積累、多總結(jié)，在有限的條件下將建筑功能與藝術(shù)和技術(shù)更好地結(jié)合，使建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)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。