对北方地区高层建筑节能设计的探讨

宋治国

[摘要] 我国北方地区冬季寒冷,集中供热面积较大,采暖能耗是建筑能耗的最大组成部分,建筑物的防寒保温问题是关系能源消耗的关键问题,注意节约能源消耗已成为北方建筑设计时的一个重要问题。

[关键词] 高层建筑节能设计节能措施

节约能源是我国的基本国策，是建设节约型社会的根本要求。在我国北方寒冷地区，特别是大中城市由于土地资源的紧缺，小高层、高层住宅越来越多。北方地区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。阳光对建筑的节能有着十分重要意义。寒冷地区高层建筑应注重应用日照原理,合理的确定建筑物的位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能。建筑能耗包括建筑材料的生产能耗，建筑施工能耗以及使用能耗三大部分。建筑能耗是指消耗在建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所消耗的能源。这些能源消耗单独算起来并不起眼儿，但总量是惊人的。在建筑使用能耗中，以建筑采暖能耗占最主要部分，采暖能耗也是浪费最为严重和节能潜力最大的部分，大力推广节能建筑已迫在眉睫。下面就谈谈自己对北方地区高层建筑节能设计的肤浅看法。

1.我国北方地区高层建筑节能存在的弊端

1.1建筑节能意识薄弱

北方地区高层建筑节能是一项系统工程，设计人员对北方地区高层节能建筑设计和施工技术尚未系统化、标准化、相关设计规范不健全，建筑从业人员的节能意识淡薄, 北方地区高层建筑节能设计大都考虑造型、美观、适用及与周围的环境协调，耗能与节能考虑较少。长期以来被动太阳能采暖建筑被局限于在农村、乡镇和常规能源匮乏的边远地区发展，没有系统地研究在北方地区高层建筑节能中应用。政府部门对高层建筑建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足，组织管理不力，法规配套不全。

1.2缺乏新技术、新材料和新管理模式

随着各地经济的不断发展，能源消耗大幅度的提高。缺乏有效的激励政策和强有力的法律法规，缺乏有效的行政监管体系。建筑节能的建筑材料、工艺技术还没有形成体系，国内的节能建材企业数量少之又少，加之部分厂家设备落后，新产品少而且大都质次价高。我国无论从建筑技术，还是从设备、材料方面都落后于欧洲发达国家。我国建筑能耗总量大、比例高、能效低、污染重，已经成为影响可持续发展的重大问题。很多节能监测机构能力建设滞后，监测装备落后，信息缺乏，人才短缺，整体实力不强。能源统计体系不完善、节能信息不畅，很难以适应节能工作的需要。

1.3政策措施不完善

政府对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足，缺乏有效的行政监管体系。推广建筑节能不可避免地会面临增加生产商、开发商和用户的成本和支出，从而影响到他们的利益。国虽然已出台了《中华人民共和国节约能源法》等法律，但未制定建筑节能的相关法律、法规，所以建筑节能工作基本上处于无法可依的状况。存在意识不强、缺乏检查监督、执法不严、违法不究等问题。有的地方开会、发文件都不少,就是很少去抓落实。银行贷款的规定里，就没提节能建筑一个字；生产商、开发商和用户使用节能建筑材料就没有任何优惠和补贴政策。多数节能监测机构能力建设滞后，监测装备落后，信息缺乏，人才短缺，推广经费不足，整体实力不强。能源统计体系不完善、节能信息不畅，很难以适应节能工作的需要。

2.节能设计措施

2.1关注门窗节能技术

北方地区高层建筑门窗的朝向、构造、尺寸和形状以及密封程度是影响门窗能耗的主要因素。通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果是规划节能的主要方向。设计时面对北方寒冷的冬季主导风向的立面，应减少开窗面积。运用加层窗技术提高窗户的保温隔热效果，对户门进行保温处理，对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性、环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。门窗双层保温隔音效果好于单层门窗材料。在隔声、隔热、节能、减少室内温差，提高采光性方面，中空镀膜玻璃效果最佳。目前的许多住宅设计，建筑立面窗户的设计主要是从立面造型方面考虑——采光面积大，可开启窗户面积小，这样的设计不但对隔热不好，对通风就更加不利。外门窗可设计凹式开窗，外面加设遮阳板及镀有特种金属热反射窗帘，这种门窗设计既美观又兼有较好的遮阳节能效果。

2.2注重墙体节能

外保温是目前大力推广的一种建筑保温节能技术。墙体是高层建筑的主体部分，是建筑室内外热交换的主要介质。在冬季，风力对建筑的热损失很大，增大冷空气的渗透量，使室内热损失加大。由于建筑某些墙体处理不当，墙体内部易产生冷凝水。EPS外墙内保温系统在围护结构上节能效果比不上外保温，对于北方地区夏热冬冷的节能指导思想一“隔热为主、兼顾保温”， 保温材料可用聚苯板或胶粉聚苯颗粒，使用环保、节能型建筑材料保护了主体结构免受雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏。目前较成熟的外墙外保温技术主要有外挂式外保温、聚苯板与墙体一次浇注成型、聚苯颗粒保温料浆外墙外保温等。蓄热系数大，室内最高温度延迟时间长，晚上室外凉爽，室内表面温度高，有烘烤感。在北方寒冷地区常用页岩陶粒混凝土空心砌块、粘土空心砖与实心砖复合墙体、空心砖岩棉夹心复合墙体等做法建筑墙体。采用内保温能缩短最高温度的延迟时间，空调制冷时能加快降温，节约了电能。

2.3利用太阳能

太阳能源是太阳能源取之不尽、可持续利用的再生能源，从长远来看，比燃气、电器具有更安全、清洁、价格便宜的优势。设计太阳能建筑，利用太阳能满足房屋居住者舒适水平和使用功能所需的大部分能源供应，即达到太阳能在建筑中的综合利用。在设计中增设太阳能设施，建筑成本增加少，但节能效果很好。设计时体现“四性”：即可负担性，尽量降低建筑成本造价；可居住性，满足居住着安全、舒适、健康的要求；可适应性，能够适应日常生活的要求及将来的变化。可持续性，能够使资源消耗最低，再生资源最多。综合利用太阳能光热，既解决北方地区高层建筑的生活热水、冬季采暖热源，又能解决夏季制冷空调热源的需要，是利用太阳能热的最佳途径。由于有效利用太阳能工程建设投资费用大，需要政策的大力支持，要加快开发太阳能利用技术和产品，加快技术创新，大力培养新能源领域人才队伍。

3.影响建筑节能的其他因素

在北方地区高层建筑节能工作中，应该把权重放到外窗的标准上，把主要房间的外窗都做成中空玻璃，以保证开窗面积。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一，高层建筑体形系数越大耗能越多，基于能量损耗的考虑，高层建筑的形体变化不宜过多、复杂。应重视外墙浅色饰面的辐射作用，屋面的隔热应做好。外墙保温技术，太阳能光热和光电技术，地热源技术，热管技术和相变蓄热材料等新技术、新能源、新材料的开发和应用具有广阔的发展前景。北方冬季，风力对建筑的热损失很大，增大冷空气的渗透量，加大室内热损失。建筑保温材料的选用，建筑构造的合理性应建立在科学、可靠的基础上。

总之，建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。高层建筑节能在降低建筑耗能的同时为广大消费者提供更健康舒适的居住和工作环境，用科学技术、经济效益和社会效益相统一的方法进行规划和设计，将节能意识贯穿于设计的每一个环节，使建筑节能获得巨大的实际应用价值，努力创造低成本、高效率的节能建筑。