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摘要：在使用能源问题上，我国建筑能耗一直占据国家总能耗的第一位，尤其是高层建筑，随着高度的增加能耗也随之加大。建筑物外墙体的节能设计相当重要，
为此，应根据节能要求对高层建筑外墙外保温层认真做好设计，抓好各环节有效控制，以满足节能设计标准对建筑的要求。本文分析了高层建筑节能设计的重要性，详细阐述了高层建筑外墙节能设计的类型及外饰面的设计要点，最后提出了节能设计的优化措施。
关键词：高层建筑；外墙；节能设计；保温墙体；围护
中图分类号：TU97 文献标识码： A
一、高层建筑节能设计的重要性
高层建筑体形庞大，如，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透，形成大面积阴影区，城市人居环境质量下降，市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外，近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。
所谓建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温、隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者重视。
二、高层建筑外墙节能设计类型及外饰面设计
（一）设计类型
目前，我国高层建筑物常见的外墙节能设计可分为以下几种类型。
1、外墙内保温
外墙内保温是将保温材料设在主体墙内侧，这种做法的优点是内保温层可不受外界气候的影响，防水好。但占用室内的使用面积，对抗震柱、楼板、隔墙等周边部位不能保温，从而产生热桥( 冷桥) 降低保温效果，特别是二次装修时还会损坏保温层。外墙内保温的材料主要是聚苯乙烯板、岩棉或玻璃棉板、充气石膏板、加气混凝土砌块等，所用的饰面材料主要有纸面石膏板、玻璃纤维增强水泥板、玻璃纤维增强饰面石膏、纤维增强聚合物砂浆等。这些保温材料可在工厂预制，也可现场安装后再作面层。
2、外墙外保温
建筑外墙外保温墙体是由主体结构层、保温层、保护层和饰面层四部分组成。此种做法使用范围广，优越性十分明显的，既可避免建筑热桥( 冷桥) 以及墙面冬季结露，同时可以保护主体结构，减少温度应力，增加结构寿命，比内保温做法争取到更多的室内使用面积，从而有利于提高墙体的防水和气密性，使墙体潮湿情况得到改善。
3、砌体自保温墙体
针对传统粘土砖墙体的特点，目前国内有开发推广中心自主研发了砌体自保温墙体。比以往的粘土砖墙具有更好的节能、环保性能，可以改善并提高建筑物居住性能综合效益，价格相对较低。该墙体材料是以江、河、湖、泊的淤泥为主要原料，加入一定量的成孔材料生产的烧结微孔节能砖。主要适用于多层砌体结构建筑和多、高层框架填充墙，施工中在框架、梁、柱的地方用厚聚氨酯进行喷涂以加强保温。经反复检测，砌体自保温墙体导热系数不大于(0.28～0.42)W/m·K，24cm 厚的墙体传热阻值能满足冬冷夏热节能率50% 的要求。
（二）外饰面设计
1、聚苯板(EPS)或挤塑板(XPS)加表层饰面
聚苯板(EPS)或挤塑板(XPS)加表层饰面有如下几种做法：
（1）在 EPS 板或 XPS 板上加铺玻璃纤维网格布，用锚固螺栓与墙体联结后再用砂浆找平并饰以涂料。
（2）在 EPS 板或 XPS 板上铺设经防水处理的钢丝网、上抹抗裂混凝土砂浆，面层饰以面砖。
（3）配筋混凝土薄板与 EPS 板通过叠浇工艺整体浇灌成为混凝土复合保温板，再作为模板与混凝土梁、柱、剪力墙等主体结构一起浇筑成型，复合保温板与主体结构辅以锚栓拉结。
2、硬质聚氨酯泡沫复合保温面层
（1）硬质聚氨酯保温层+聚氨酯界面砂浆层+胶粉聚苯颗粒找平层+抗裂砂浆复合耐碱网布+涂料或面砖。
（2）硬质聚氨酯保温预制复合板+抗裂砂浆复合耐碱网布+瓷石漆面层。
目前，采用聚氨酯材料是高层建筑外墙和屋面较好的保温材料之一。聚氨酯泡沫是由无数连续的小泡组成，其泡孔闭孔率高，制品吸水率低，气密性好，自出现以来，经过半个世纪的发展，聚氨酯已经成为欧美等发达国家建筑保温行业最主要的材料。从发达国家建筑节能保温的现状看,聚氨酯是较好的建筑节能保温材料，目前,聚氨酯的应用技术现已成熟，而在我国，聚氨酯的应用初现端倪。
3、保温砂浆加表层饰面
作为最为传统的保温砂浆做法，施工比较方便，进度快。主要有以下做法:
（1）保温砂浆表层饰以涂料
一般保温砂浆外表面加网格布，然后再抹灰，饰以涂料。这种做法一直被认为是较为经济的外墙饰面，首次投入成本低,危险性小。但缺点是涂料的质感较差，容易被污染、变色、起皮、开裂。
（2）保温砂浆表层饰以面砖、块材外墙面砖
用于建筑物外墻的陶质或硬质建筑装饰砖。外墙面砖有施釉和不施釉之分。从外观上看，装饰面具有质感。外贴面砖的优点在于具备很好的耐久性、易清洗、防火、抗水、耐磨、耐腐蚀等特点。特别是在环境污染比较大、空气灰尘多的地区,采用小块面砖无疑具有非常大的优势。但是，贴面砖首次投入成本高，对于粘贴要求较严，施工难度大，容易造成脱落伤人。同时，必须做好防水问题。
三、高层建筑外墙节能设计的优化措施
（一）建筑的科学定位与优化朝向
高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量，在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。
据有关资料分析，地球每年接收的能量有 60 亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。
在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。
（二）外墙围护结构的优化设计
1、外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，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，保温层设在外侧更为妥些。
2、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，存在以下不足之处：
（1）抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。
（2）不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。
（3）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。
（4）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。
结语
综上，建筑物是人类赖以生存的基础，而建筑能耗也是阻碍人类持续发展的绊脚石。因此，建筑节能是人类社会可持续发展的必然选择。大力开展建筑节能工作，实施稳妥的节能和环保政策，对于社会生态文明建设和资源的可持续发展具有重要意义。
参考文献
[1]郝先成.节能型外墙保温隔热材料系统研制与应用[D].武汉:武汉理工大学，2006.
[2]陈兆峰.我国建筑节能设计的探讨[J].科技风，2010.10.
[3]王辉.住宅建筑外墙节能技术探讨[J].山西建筑，2009.2.
为此，应根据节能要求对高层建筑外墙外保温层认真做好设计，抓好各环节有效控制，以满足节能设计标准对建筑的要求。本文分析了高层建筑节能设计的重要性，详细阐述了高层建筑外墙节能设计的类型及外饰面的设计要点，最后提出了节能设计的优化措施。
关键词：高层建筑；外墙；节能设计；保温墙体；围护
中图分类号：TU97 文献标识码： A
一、高层建筑节能设计的重要性
高层建筑体形庞大，如，容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透，形成大面积阴影区，城市人居环境质量下降，市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外，近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。
所谓建筑节能不仅是建筑本身的节能，且由城市的综合环境、气候条件、总体布局；建筑物的形体变化、朝向；外围护结构保温、隔热的性能；门窗质量等许多综合性因素构成，因此，高层建筑的节能首先应为设计者重视。
二、高层建筑外墙节能设计类型及外饰面设计
（一）设计类型
目前，我国高层建筑物常见的外墙节能设计可分为以下几种类型。
1、外墙内保温
外墙内保温是将保温材料设在主体墙内侧，这种做法的优点是内保温层可不受外界气候的影响，防水好。但占用室内的使用面积，对抗震柱、楼板、隔墙等周边部位不能保温，从而产生热桥( 冷桥) 降低保温效果，特别是二次装修时还会损坏保温层。外墙内保温的材料主要是聚苯乙烯板、岩棉或玻璃棉板、充气石膏板、加气混凝土砌块等，所用的饰面材料主要有纸面石膏板、玻璃纤维增强水泥板、玻璃纤维增强饰面石膏、纤维增强聚合物砂浆等。这些保温材料可在工厂预制，也可现场安装后再作面层。
2、外墙外保温
建筑外墙外保温墙体是由主体结构层、保温层、保护层和饰面层四部分组成。此种做法使用范围广，优越性十分明显的，既可避免建筑热桥( 冷桥) 以及墙面冬季结露，同时可以保护主体结构，减少温度应力，增加结构寿命，比内保温做法争取到更多的室内使用面积，从而有利于提高墙体的防水和气密性，使墙体潮湿情况得到改善。
3、砌体自保温墙体
针对传统粘土砖墙体的特点，目前国内有开发推广中心自主研发了砌体自保温墙体。比以往的粘土砖墙具有更好的节能、环保性能，可以改善并提高建筑物居住性能综合效益，价格相对较低。该墙体材料是以江、河、湖、泊的淤泥为主要原料，加入一定量的成孔材料生产的烧结微孔节能砖。主要适用于多层砌体结构建筑和多、高层框架填充墙，施工中在框架、梁、柱的地方用厚聚氨酯进行喷涂以加强保温。经反复检测，砌体自保温墙体导热系数不大于(0.28～0.42)W/m·K，24cm 厚的墙体传热阻值能满足冬冷夏热节能率50% 的要求。
（二）外饰面设计
1、聚苯板(EPS)或挤塑板(XPS)加表层饰面
聚苯板(EPS)或挤塑板(XPS)加表层饰面有如下几种做法：
（1）在 EPS 板或 XPS 板上加铺玻璃纤维网格布，用锚固螺栓与墙体联结后再用砂浆找平并饰以涂料。
（2）在 EPS 板或 XPS 板上铺设经防水处理的钢丝网、上抹抗裂混凝土砂浆，面层饰以面砖。
（3）配筋混凝土薄板与 EPS 板通过叠浇工艺整体浇灌成为混凝土复合保温板，再作为模板与混凝土梁、柱、剪力墙等主体结构一起浇筑成型，复合保温板与主体结构辅以锚栓拉结。
2、硬质聚氨酯泡沫复合保温面层
（1）硬质聚氨酯保温层+聚氨酯界面砂浆层+胶粉聚苯颗粒找平层+抗裂砂浆复合耐碱网布+涂料或面砖。
（2）硬质聚氨酯保温预制复合板+抗裂砂浆复合耐碱网布+瓷石漆面层。
目前，采用聚氨酯材料是高层建筑外墙和屋面较好的保温材料之一。聚氨酯泡沫是由无数连续的小泡组成，其泡孔闭孔率高，制品吸水率低，气密性好，自出现以来，经过半个世纪的发展，聚氨酯已经成为欧美等发达国家建筑保温行业最主要的材料。从发达国家建筑节能保温的现状看,聚氨酯是较好的建筑节能保温材料，目前,聚氨酯的应用技术现已成熟，而在我国，聚氨酯的应用初现端倪。
3、保温砂浆加表层饰面
作为最为传统的保温砂浆做法，施工比较方便，进度快。主要有以下做法:
（1）保温砂浆表层饰以涂料
一般保温砂浆外表面加网格布，然后再抹灰，饰以涂料。这种做法一直被认为是较为经济的外墙饰面，首次投入成本低,危险性小。但缺点是涂料的质感较差，容易被污染、变色、起皮、开裂。
（2）保温砂浆表层饰以面砖、块材外墙面砖
用于建筑物外墻的陶质或硬质建筑装饰砖。外墙面砖有施釉和不施釉之分。从外观上看，装饰面具有质感。外贴面砖的优点在于具备很好的耐久性、易清洗、防火、抗水、耐磨、耐腐蚀等特点。特别是在环境污染比较大、空气灰尘多的地区,采用小块面砖无疑具有非常大的优势。但是，贴面砖首次投入成本高，对于粘贴要求较严，施工难度大，容易造成脱落伤人。同时，必须做好防水问题。
三、高层建筑外墙节能设计的优化措施
（一）建筑的科学定位与优化朝向
高层建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响容积率过高很难满足日照要求，阳光有着巨大辐射能量，在寒冷地区人们十分珍惜阳光带来的温暖。
据有关资料分析，地球每年接收的能量有 60 亿亿千瓦，这么大能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大影响，对建筑的节能也有着十分重要意义。寒冷地区城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。
在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况，按其太阳高度角做出日影响图，以确定冬季每天的日照时间，建筑南向开窗面积尽可能大些，在满足采光条件下，北向、东向窗尽可能小些，从而获得更多的太阳光线，减少热损失，保持室内舒适的温度环境。
（二）外墙围护结构的优化设计
1、外墙是围护结构的主体部分，高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋，前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重，因此，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，保温层设在外侧更为妥些。
2、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，存在以下不足之处：
（1）抗震能力差，易松散，与结构构件结合不好，整体性能差。
（2）不能承受外部装修贴、挂荷载，如：贴石材，安装装饰构件等。
（3）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。
（4）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。
结语
综上，建筑物是人类赖以生存的基础，而建筑能耗也是阻碍人类持续发展的绊脚石。因此，建筑节能是人类社会可持续发展的必然选择。大力开展建筑节能工作，实施稳妥的节能和环保政策，对于社会生态文明建设和资源的可持续发展具有重要意义。
参考文献
[1]郝先成.节能型外墙保温隔热材料系统研制与应用[D].武汉:武汉理工大学，2006.
[2]陈兆峰.我国建筑节能设计的探讨[J].科技风，2010.10.
[3]王辉.住宅建筑外墙节能技术探讨[J].山西建筑，2009.2.