摘要:建筑行业的耗能在我国能源消费总量中占有很大的比重,所以建筑节能设计已经成为影响国民经济及发展的重要因素之一。如今,高层建筑在建筑行业的占比日益增大,高层建筑的节能问题也日益突出。鉴于此,文中以高层建筑节能设计原则为着手点,分析高层建筑在节能设计中存在的问题,结合实际情况给出提高高层建筑节能设计质量的措施。
关键字:高层建筑;节能设计;问题及对策
建筑节能设计,是在保证建筑舒适性的前提下,合理利用资源,不断提高能源利用率,促进可再生能源的应用,降低建筑能耗。随着经济的发展,城镇化的推进,土地资源的日益紧张,土地成本不断增加,为提高城市土地的利用率,各地都支持、鼓励高容积率的地块开发,高层建筑日益增多,高层建筑的节能问题也日益突出,这就要求建筑设计从业人员在建筑设计的过程中通过各种节能环保措施提升高层建筑的整体节能性能,促进高层建筑的可持续发展。
1、高层建筑节能设计理念应用原则分析
1.1 因地制宜原则
因地制宜的“地”不是土地的意思,而是建筑物所在的地区,不同地区有各自的气候特征。高层建筑节能设计中,不要一味地将绿色生态技术进行罗列应用,还需要对住宅建筑建设的整体环境有全面的了解,包括建设地区的天气条件、地质条件、施工水平、整体经济水平以及当地文化特点等,通过综合分析来对高层建筑节能设计手段进行调整,保证建筑局部结构与整体的协调性。
1.2 降低建筑能耗、提高能源利用率
广义的建筑的能耗包括建筑的材料、施工、使用的全过程。建筑能耗主要体现在建筑运行的能耗,如日常采暖、制冷、照明等一系列能耗。其中又以空调能耗占了主要比例。在世界的能源消耗中,建筑物的能源消耗占有极大比重。曾有专家指出,中国三分之二的建筑能耗其实是可以避免的,而这可以避免的建筑能耗占到了社会总体能耗的三分之一。可见减少能耗,优化能源利用率,将极大的有利于整个国民经济建设和人居环境的提升。
1.3广泛应用新能源、新技术原则
随着全球能源日益枯竭,能源供应紧张,新能源的使用变得迫切,建筑节能设计要响应时代要求,通过新能源、新技术的利用方案,逐步替代传统能源,减少传统能源的消耗。建筑设计要以节能、环保为目标,促进建筑业的可持续发展。要加大对清洁能源的利用率,主要包括太阳能、风能、地热能、潮汐能等,降低传统能源消耗,更好地保護生态环境。
2、高层建筑节能设计的常见问题
2.1高层建筑布局、体型设计不合理
高层建筑由于其自身的体量和高度,对自身及周围建筑的光环境、风环境、声环境等都有极大影响。不合理的位置、朝向导致建筑无法充分利于自然资源,不仅会影响建筑的自然通风,同时对其他建筑造成遮挡,影响人们的生活健康。过分密集的高层建筑会形成涡流气流阵风,对门窗、幕墙的气密性等要求进一步加大,往往对建筑材料要求增大,造成了一定的能源浪费。
随着技术的提高,各种新颖的建筑造型也不断出现。但部分高层建筑过分追求视觉效果,追求新颖奇特的造型,造成建筑造型过于曲折,体型系数过大,大大增加了建筑外表面积,增加了与外界热传导的机会,使得建筑能源利用效率降低
2.2围护结构设计不适合建筑所处环境
现在高层建筑,尤其是办公建筑广泛的使用玻璃幕墙系统。玻璃幕墙系统虽然一定程度上可以实现室内外通透的效果,使建筑更好的融入环境、减少高层建筑的压迫感,但同时也会带来诸如光污染、安全性等问题。而且在严寒、寒冷地区,其玻璃幕墙厚度、构造等要求就大大高于夏热冬冷地区、温暖地区;且其后期使用能耗成本也会大大增加。部分高层建筑不考虑建筑所处的环境,一味采用玻璃幕墙系统,造成了较大的能源与资源浪费。
在外保温材料上,北方地区广泛使用的岩棉薄抹灰系统,在南方部分地区就并不适用。岩棉虽然防火性能满足高层建筑要求,且保温性能优越,但吸水容易开裂、脱落,用在潮湿多雨的地方就会产生巨大的安全隐患。
2.3采用不利于高层建筑的外墙保温系统或外墙保温材料
高层建筑有其优势,但其在消防隐患、避震性能劣势也十分明显。故而其外墙保温系统和材料的耐火性能、构造的牢固性、安全性、防坠落措施非常重要。故而我们在选择保温材料的时候,不应只考虑其保温节能性能,还应充分考虑其安全性能。比如无机轻集料砂浆保温系统,由于价格低廉、防火性能优越,在高层建筑中广泛采用,但伴随着使用的增多,其使用后存在的开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等种种问题也不断暴露出来,浙江现在就已明令禁止其用于高层建筑。
3、高层建筑节能设计常见问题的处理对策
3.1 结合节能分析的建筑规划布局及建筑形态
在高层建筑整体规划布局中,功能、形象、规划间距日照要求往往是建筑师考虑的因素,往往缺乏节能的思考。在住宅、医院、学校中设计中,建筑师往往因规范要求,会进行日照模拟,但在没有日照要求的建筑中,往往会忽视相关需求。建筑朝向中优先采用南北向的布局形式,尤其避免西向阳光辐射过于充足给人带来的不适以及建筑使用中的空调能耗问题。在建筑设计中合理考虑建筑间距,引入节能设计软件,诸如生态建筑大师Ecotect Analysis、商业流体分析软件PHOENICS、PKPM建筑节能设计分析软件等,结合经验与软件模拟合理规划建筑布局及形态。
3.2采用适合的围护结构和节能措施
目前高层建筑的围护结构包含实体围护结构和透明围护结构。基于高层建筑往往采用钢筋混凝土框筒结构、剪力墙结构等,其围护结构可采用导热系数小的多孔砌块、空心砌块、复合砌块等。当选用合适的围护结构时也需充分考虑建筑的环境,避免风压作用下雨水渗透墙面造成墙面吸水、开裂等从而影响其围护性能。当建筑采用的是透明围护结构,则需要按照三项要求进行。第一,降低玻璃幕墙使用量;第二,合理控制窗墙面积比;第三,引进节能性玻璃和门窗材料。通过这种方式,可以提高建筑外围结构节能性。