东北地区高层建筑节能设计略论

江滢

中国建筑东北设计研究院有限公司 辽宁大连 116000

东北大多数的建筑工程在设计过程中大多考虑的是外观造型、协调环境等等方面，在节能与消耗的问题上考虑很少，所以，建筑设计人员在进行北方的高层建筑设计时往往忽略节能设计的运用。对于开发商来说，利益最大化始终是最终目标，所以，对于节能设计成本能省则省，甚至忽略节能设计。但是，建筑节能不仅仅关系到建筑物本身的节能庆康，还关系到城市的综合环境，总体布局等等，建筑节能设计受到了多方面的影响，其中包括：建筑的外观、朝向、门窗质量、气候条件等等因素的影响。想做出更好的高层建筑节能设计，这些方面都要考虑齐全。

1 优化高层建筑位置及朝向设计

在进行高层建筑设计时要考虑北方的地理位置，进行高层建筑的定为以及朝向的确定。

首先，进行高层建筑的定为时要考虑到光照情况。寒冷的北方地区，在没有各种高科技取暖措施之前，取暖的最原始的两种方式就是火与光，就节能方面来看，光照对于北方地区的人们来说，是取暖的最佳措施。据统计，地球每年所接收到的能量高达60亿千瓦，由此，我们可以将地球看成一个太阳能接收器，我们可以将太阳能转化成各种能源，阳光对身体有益又可以节省能源。所以，在进行高层建筑定为时，要考虑容积率，不能过高，不然就满足不了光照要求，科学合理的确定建筑位置，使建设的高层建筑能够更好更多的接收到太阳辐射热能对于建筑节能来说非常重要[1]。

其次，我们来讨论一下建筑的朝向问题，可以举例来说明，例如，在北纬40-45度地区的冬季，建筑物阳光朝向的一面所得到的辐射能力比夏季高达两倍，但是到了夏天，该建筑物的东西方向所接收到的能源2.5倍的多余南向。我们可以说在相同的地方，不同季节，不同朝向，建筑物所接收到的太阳辐射热量不同，热量的流失程度也不一样，该种状况最为明显的时间分界点就是我们通常说的冬至前后，由于太阳角度的变化，房间接触光线的面积要比夏天明显增多。所以，在进行高层建筑设计时，想要获得节能减耗的效果，就要考虑环境情况，基于太阳高度角画出光照影响图，以此来明确该地区冬季每天的日照时间，确定建筑物的开窗面积以及朝向。面向阳光的位置开窗面积扩大，满足采光取暖，而北向阳光的窗户则需要缩小，降低热流失，以此来保证室内的温度。

2 优化高层建筑围护结构墙体设计

首先，作为围护结构的主体部分，高层建筑的外墙与砖石结构的房屋不同，他需要肩负起巨大的承重作用，所以，高层建筑的围护结构基本采用混凝通框架或者剪力墙结构，用以承重。围护结构属于填充材料，为了减轻荷载，达到保温、隔热要求，采用轻质高效保温材料，目前在寒冷地区常用的墙体做法有：页岩陶粒混凝土空心砌块；粘土空心砖与实心砖复合墙体；粘土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多，节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧，在寒冷地区的同一气候条件下，由于材料层次布置不同所取得的保温效果也不尽相同，为防止墙体内产生冷凝水，保温层设在外侧更稳妥些。

其次，高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板（舒乐板、pg板），岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年，多则上百年，材料的应用与建筑整体的寿命应同步。对于轻质的外保温复合墙体，笔者认为存在以下不足之处：抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差；不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材、安装装饰构件等；不能承受有振动的凿、刨的装修，如：剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥；墙表面易出现裂纹。除此之外，复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入，墙体内容易造成冷桥，是保温、隔热的薄弱环节。据测定，高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%-13%，因此应引起设计者重视，采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥[2]。

最后，国外普遍推广采用混凝土空心砌块用于高层建筑围护结构。欧、美各国取得不少先进经验。如：美国研制的tb型保温隔热复合砌块；波兰的咬合式保温砌块，两块组合成320厚墙体，在空心砌块内填入高效保温材料，墙体传热系数k=01209-1100w/m2k；芬兰研制的一种空心砌块，空隙之间填入聚胺脂保温材料，300厚，传热系数k=0.25-0.28w/m2k。某些欧美国家50%左右的建筑已应用多种形式的混凝土空心砌块。由于混凝土空心砌块保温效果好，又具有一定强度，避免了轻质复合材料墙体的一些弊端。

3 影响建筑节能的其他因素

首先，我们要了解，在高层建筑中，外围护墙体的能量消耗要占建筑所有耗能的四分之一左右，属于较大耗能部分。体形系数和耗能成正比，如果想要减少建筑外漏面积就要尽量避免过多或者复杂的形体变化，而圆塔型建筑比较提倡，因为面积相同，圆的周长最短，所以，建筑外漏面积较小[3]。

其次，与光能经常一并提到的是风能，但是在高层建筑环境考虑中，“风”在很大程度上产生了负能量，北方冬季寒冷，大风带来的往往是热量流失与冷空气渗透。一旦高层建筑的某些部位质量出现问题，就会出现墙体内部的冷凝水现象，所以，针对“风”这种负能量，我们要采取措施，保温材料是首选。

4 结语

总之，在北方高层建筑的设计中，采取节能设计非常必要，不但能够节约能源，还可以减少供暖产生的环境污染。由于我国在这方面的经验不足，需要我们在今后的工作中着力强化建筑节能。