許晨

摘 要：在寒冷地區(qū)的高層建筑設(shè)計中，除了應(yīng)當(dāng)注重對新技術(shù)成果和新型節(jié)能材料的應(yīng)用，還應(yīng)當(dāng)從具體工程實踐、當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境因素出發(fā)，尋找提升優(yōu)化高層建筑節(jié)能設(shè)計的策略。在我國寒冷地區(qū)的高層建筑工程設(shè)計中，設(shè)計師以節(jié)能降耗的設(shè)計原則為基礎(chǔ)，同時考慮到人們對建筑使用性能的需求，降低建筑工程成本費用，提升經(jīng)濟效益。下文中，筆者將結(jié)合個人從事高層建筑節(jié)能設(shè)計的實踐經(jīng)驗，分析高層公共建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀，總結(jié)優(yōu)化節(jié)能設(shè)計的要點與建議。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保；綠色低碳；寒冷北方地區(qū)；高層公共建筑

1 前言

加強北方地區(qū)高層公共建筑設(shè)計節(jié)能分析，有利于增強這類建筑物長期使用中的節(jié)能效果，優(yōu)化其節(jié)能設(shè)計方式的同時滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，保持北方地區(qū)高層建筑良好的應(yīng)用下效果。因此，需要提高對北方地區(qū)高層公共建筑節(jié)能設(shè)計重要性的正確認識，運用科學(xué)的節(jié)能設(shè)計方法、健全設(shè)計方案，優(yōu)化高層公共建筑組成結(jié)構(gòu)，促進北方各地區(qū)城市化發(fā)展。

2 寒冷地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計綜述

高層建筑節(jié)能設(shè)計水平的不斷提升，有利于提高其長期使用中的能源利用效率，優(yōu)化高層建筑設(shè)計方式的同時為其實際應(yīng)用范圍擴大打下了堅實的基礎(chǔ)，一定程度上緩解了能源危機；在可靠的節(jié)能設(shè)計理念及方法支持下，能夠優(yōu)化高層建筑使用功能，增強其性能可靠性，為用戶提供良好的使用環(huán)境，給現(xiàn)代城市建設(shè)注入活力；依據(jù)低碳經(jīng)濟理念要求，北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計水平的提升，有利于增加現(xiàn)代建筑企業(yè)未來發(fā)展中的經(jīng)濟效益與社會效益，促使高層建筑性能可靠性得以不斷增強，為使用者提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。這些方面的不同內(nèi)容，客觀了說明了注重北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計的必要性。

3 寒冷地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計策略

3.1 朝向與位置的設(shè)計策略

針對北方寒冷的區(qū)域，應(yīng)加強日照原理分析與利用，充分考慮用戶對高層建筑的實際需求，確定其最佳的位置與朝向，促使高層建筑使用中能夠接受更多的太陽輻射能量，實現(xiàn)對這些能量的高效利用，優(yōu)化高層建筑服務(wù)功能；根據(jù)北方地區(qū)季節(jié)變化特點，在高層建筑節(jié)能設(shè)計中需要對不同季節(jié)太陽輻射熱量狀況進行分析，并考慮高層建筑所在區(qū)域的環(huán)境情況，優(yōu)化設(shè)計圖紙，增強高層建筑位置與朝向設(shè)計合理性；設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)特點，對不同方向所受日照時間進行考慮：朝南面的高層建筑開窗面積盡可能的大。當(dāng)高層建筑建筑所在區(qū)域具有良好的采光條件時，應(yīng)減少其東西窗面積，減少建筑物使用中的熱量損失，確保室內(nèi)溫度適宜性，為人們創(chuàng)造出舒適的居住環(huán)境。同時，高層建筑位置與朝向設(shè)計中應(yīng)考慮與周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，保持其良好的設(shè)計理念，實現(xiàn)對周圍環(huán)境的有效保護，逐漸提升北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計水平。

3.2 圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略

一是，高層公建多為框架、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，維護結(jié)構(gòu)應(yīng)選用輕質(zhì)材料，常見的有如下幾種：普通混凝土小型空心砌塊、輕骨料混凝土小型空心砌塊，蒸壓加氣混凝土砌塊，墻體的保溫可分為內(nèi)保溫系統(tǒng)、外保溫系統(tǒng)、夾芯保溫系統(tǒng)。根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)的功能特性，合理設(shè)置保溫層，并選擇輕質(zhì)高效保溫材料，實踐過程中也需要結(jié)合北方地區(qū)氣候特點，設(shè)置符合圍護結(jié)構(gòu)墻體要求的保溫層：將其設(shè)置在圍護結(jié)構(gòu)墻體外側(cè)效果更加顯著。重視圍護結(jié)構(gòu)墻體保溫層的合理設(shè)置。外墻外保溫具有較內(nèi)保溫有明顯的阻斷“熱橋”的作用，而受到廣泛推廣。近些年多發(fā)的火災(zāi)事故，與外墻保溫材料的可燃性能都有很大關(guān)系，因此，節(jié)能設(shè)計的同時更需要考慮防火設(shè)計?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）中明確提出了不同使用性質(zhì)、不同建筑形式下的外墻保溫材料的燃燒性能，在正確的燃燒等級下選擇相應(yīng)的保溫材料。在同一限值范圍內(nèi)，混凝土砌塊+巖棉系統(tǒng)所需要的材料厚度最小，也就是成本最低，是優(yōu)先選擇的形式。而巖棉的不燃燒性能更滿足了高層建筑的使用功能要求。

二是，在選用高層建筑圍護墻體材料時，并充分地考慮材料的性能可靠性與建筑物壽命之間的關(guān)系，因此，運用高層建筑圍護墻體構(gòu)造措施時，應(yīng)確保實際的操作有效性，避免產(chǎn)生冷橋，增強圍護結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計的合理科學(xué)性。

三是，結(jié)合北方地區(qū)高層建筑實踐應(yīng)用中節(jié)能設(shè)計要求，設(shè)置圍護結(jié)構(gòu)墻體時應(yīng)提高砌塊利用效率，增強整個圍護結(jié)構(gòu)墻體保溫效果，實現(xiàn)北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計。像西方國家所用的咬合式保溫砌塊，使用過程中能夠優(yōu)化墻體性能，保持其良好的傳熱系數(shù)，確保了圍護結(jié)構(gòu)墻體設(shè)置有效性。實際操作中若將聚氨酯保溫材料置于空心砌塊中，有利于增強墻體保溫效果，滿足北方地區(qū)高層建筑節(jié)能設(shè)計要求。因此，在設(shè)置北方地區(qū)高層建筑圍護結(jié)構(gòu)墻體時，應(yīng)重視混凝土空心砌塊使用，提高墻體強度的同時保持其良好的保溫效果。

3.3 能耗與風(fēng)力的設(shè)計策略

北方地區(qū)節(jié)能及高層建筑設(shè)計分析中也需要對其它影響因素進行高效處理，確保高層建筑節(jié)能效果良好性，給予高層建筑安全使用科學(xué)保障，促使其節(jié)能設(shè)計水平可以達到行業(yè)技術(shù)規(guī)范要求。這些影響因素包括以下方面：

一是，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)注重對能耗數(shù)值的控制。在高層公共建筑的墻體和圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)考慮如何優(yōu)化圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計，以實現(xiàn)建筑能耗數(shù)值的降低，從而提升節(jié)能效果。筆者認為，高層公共建筑的墻體圍護設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡量簡潔、避免復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時對墻體圍護的能耗數(shù)值進行檢測，確保滿足節(jié)能降耗的設(shè)計目標。

二是，高層公共建筑設(shè)計中應(yīng)當(dāng)加強對風(fēng)力因素的考量。我國北方地區(qū)的氣候特征為冬季寒冷、干燥，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)考慮到強風(fēng)對高層建筑熱量的消耗。因此，在設(shè)計方案中，要盡量防止高層建筑內(nèi)部流入冷空氣，避免高層建筑內(nèi)部熱量流失和溫度降低。筆者建議，在高層公共建筑設(shè)計中，除了科學(xué)合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，還應(yīng)當(dāng)選擇保溫效果好的建筑材料，對熱量損耗的數(shù)值、風(fēng)力數(shù)值進行評估計算，提升節(jié)能設(shè)計的準確性。

3.4 其他設(shè)計要點

針對我國北方寒冷地區(qū)的地理環(huán)境、氣候因素，在高層建筑設(shè)計中應(yīng)對下列事項與因素做出分析和思考，從建筑工程項目的實際情況和條件出發(fā)，設(shè)計出最佳的節(jié)能方案：

一是，在高層公共建筑設(shè)計中，一方面應(yīng)當(dāng)思考如何降低能耗，從實現(xiàn)情況和氣候環(huán)境等具體內(nèi)容出發(fā)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的設(shè)計目標；另一方面，應(yīng)當(dāng)確保高層建筑設(shè)計的質(zhì)量、穩(wěn)定與安全。

二是，借助計算機軟件和信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)，構(gòu)建BIM三維立體建筑設(shè)計模型，認真管控每一項設(shè)計環(huán)節(jié)與施工流程，提升節(jié)能效果。

三是，作為設(shè)計師應(yīng)當(dāng)樹立科學(xué)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計理念，掌握并合理運用節(jié)能設(shè)計的相關(guān)理論及知識，學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外高層建筑節(jié)能設(shè)計的成功經(jīng)驗與案例成果，同時從實際情況出發(fā)，因地制宜，提升高層公共建筑節(jié)能設(shè)計的水平。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、人們物質(zhì)生活水平的穩(wěn)定增長，城市建設(shè)與發(fā)展的速度也在加快，高層建筑工程項目數(shù)量日漸增多，以滿足城市居民對生活、工作的空間使用需求。高層公共建筑工程的設(shè)計方案中，如何實現(xiàn)綠色節(jié)能、減排降耗，提升對能源的利用效率，成為高層建筑工程亟待解決的問題與未來發(fā)展趨勢。作為相關(guān)企業(yè)及設(shè)計師應(yīng)當(dāng)秉持科學(xué)的節(jié)能環(huán)保設(shè)計理念，利用先進的技術(shù)手段，對高層建筑工程的能耗因素、設(shè)計方案進行模擬、評估及優(yōu)化，提升設(shè)計質(zhì)量，促進建筑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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