淺談高層建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（北京 100020）

一、高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

高層建筑體形龐大，如容積率過(guò)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(fēng)氣，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，影響常年使用，浪費(fèi)巨大。

二、建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)類(lèi)型

目前，我國(guó)建筑物常見(jiàn)的外墻節(jié)能設(shè)計(jì)可分為以下幾種類(lèi)型。

（一）外墻內(nèi)保溫

外墻內(nèi)保溫是將保溫材料設(shè)在主體墻內(nèi)側(cè)，這種做法的優(yōu)點(diǎn)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(duì)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(shí)還會(huì)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(qiáng)水泥板、玻璃纖維增強(qiáng)飾面石膏、纖維增強(qiáng)聚合物砂漿等。這些保溫材料可在工廠預(yù)制，也可現(xiàn)場(chǎng)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(hù)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(shí)可以保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，減少溫度應(yīng)力，增加結(jié)構(gòu)壽命，比內(nèi)保溫做法爭(zhēng)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(duì)傳統(tǒng)粘土磚墻體的特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)有開(kāi)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(jià)格相對(duì)較低。

二、高層建筑外墻外飾面節(jié)能設(shè)計(jì)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(shè)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(guò)疊澆工藝整體澆灌成為混凝土復(fù)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(fù)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(fù)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(wú)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(lái)，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，聚氨酯已經(jīng)成為歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家建筑保溫行業(yè)最主要的材料。從發(fā)達(dá)國(guó)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(yīng)用技術(shù)現(xiàn)已成熟，而在我國(guó)，聚氨酯的應(yīng)用初現(xiàn)端倪。

三、聚氨酯作為保溫材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.導(dǎo)熱系數(shù)低，熱工性能好。當(dāng)聚氨酯硬泡比重為(35～40)kg/m3時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)僅相當(dāng)于EPS的一半，在目前所有保溫材料中導(dǎo)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(kāi)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(qiáng)度大于其自身的抗拉強(qiáng)度。

3.耐老化、阻燃、化學(xué)穩(wěn)定性好。

4.防潮、防水性能好。

5.可以現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡噴涂施工，表面無(wú)接縫，整體性好。采用現(xiàn)場(chǎng)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(wú)氟或半氟發(fā)泡，不會(huì)因?yàn)闅怏w揮發(fā)造成大氣污染。

四、高層建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)的其他影響因素

（一）體形系數(shù)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的影響

在《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)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(shí)質(zhì)上是指每立方米的建筑所分?jǐn)偟降耐獗砻娣e，外表面積中，不包括地面和 不采暖樓梯間隔墻和戶(hù)門(mén)的面積。

體形系數(shù)能直觀地反映建筑單體的復(fù)雜程度，體形系數(shù)越大，每立方米建筑空間所分?jǐn)?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(fù) 雜的建筑，以及平房和低層建筑，體形系數(shù)較大，對(duì)節(jié)能不利；體積大、體形簡(jiǎn)單的建筑，體形系數(shù)較小，對(duì)節(jié)能較有利。因此住宅單體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該合理設(shè)計(jì)建筑面寬和進(jìn)深比例，盡量降低建筑體形系數(shù)，達(dá)到住宅節(jié)能設(shè)計(jì)要求。

（二）窗墻面積比對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的影響

窗墻面積比是指窗戶(hù)洞口面積與立面單元面積（即層高與開(kāi)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(fēng)等滿(mǎn)足室內(nèi)環(huán)境要求的條件制約。一般普通窗戶(hù)（包括陽(yáng)臺(tái)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(shè)計(jì)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的影響

外窗設(shè)計(jì)是住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一，同時(shí)由于窗戶(hù)本身具有多重特性，使得其節(jié)能設(shè)計(jì)也成為最負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。從大的方面來(lái)說(shuō)，不同季節(jié)對(duì)外窗的性能要求就不一樣，冬季我們要求窗戶(hù)保溫隔熱性能好的同時(shí)，還希望其有更高的太陽(yáng)能透過(guò)率，最大限度的利用太陽(yáng)能，減少采暖負(fù)荷；而夏季我們則希望阻擋太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，因?yàn)榧词故遣糠值奶?yáng)輻射透過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)，也會(huì)造成很多的室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，尤其是太陽(yáng)輻射大的水平面和東西立面。這時(shí)，窗戶(hù)遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，入夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)各個(gè)朝向的窗戶(hù)遮陽(yáng)系數(shù)有嚴(yán)格的限制。