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高層建筑圍護結構的節能設計方法研究論文
摘 要：建筑工程很重要的一部分組成即圍護結構，在建筑節能設計中，其占據的地位非常關(guān)鍵。只有合理的設計維護結構，才能夠在一定程度上使建筑能耗得以降低�；诖�，本文論述了高層建筑維護結構的節能設計方法。
關(guān)鍵詞：高層建筑 圍護結構 節能設計方法
高層建筑已有七十年左右的歷史，但是可以說(shuō)，不管是什么建筑，其都是城市規劃和設計的一部分，城市設計這項工作非常復雜，而我國在這方面沒(méi)有什么經(jīng)驗，沒(méi)有健全的管理機制，也易受到某些因素影響。再加上由于工作不協(xié)調，很多問(wèn)題都待于解決�？梢哉f(shuō)，今日的高層建筑設計階段仍舊不太成熟。
一、高層建筑概述
高層建筑有非常龐大的體形，因此有很多的容積率，相鄰的建筑互相遮擋，由于不通透，易形成大面積的陰影區。同時(shí)，市中心的人口不斷膨脹，致使交通緊張。另外，由于很多城市都建設了高層建筑，很多設計者為了追求自身的利益，只重視其使用功能以及立面形式，卻沒(méi)有重視保護生態(tài)環(huán)境。再加上，其沒(méi)有形成一定的建筑設計節能意識，致使高能耗的情況出現，不僅造成了浪費，還對建筑的常年使用產(chǎn)生了一定影響。建筑節能除了建筑自身節能，還有多種因素，包括門(mén)窗質(zhì)量和城市的總體布局、城市的氣候條件和綜合環(huán)境、外圍護隔熱性能和結構保溫、建筑物朝向和形體變化等等。因此設計者在設計的時(shí)候，要對這些因素進(jìn)行考慮。
二、高層建筑圍護結構的節能設計方法
1.對建筑的朝向設計和建筑位置進(jìn)行優(yōu)化。在定位高層建筑的時(shí)候，首先要對給城市環(huán)境帶來(lái)的影響進(jìn)行考慮，假如有很高的容積率，那么很難使日照要求得以滿(mǎn)足。陽(yáng)光的輻射能量巨大，對于寒冷地區的人們來(lái)講，陽(yáng)光能給他們帶來(lái)很多的溫暖。相關(guān)的資料顯示，地球每年要接收六十億千瓦的能量，可以說(shuō)地球自身就是一種太陽(yáng)能的接收器，陽(yáng)光除了會(huì )影響到人們的身體健康，還有助于建筑節能。在寒冷地區進(jìn)行城市規劃的時(shí)候，要重視對日照原理進(jìn)行應用。同時(shí)由于建筑節能和方位有著(zhù)莫大的關(guān)聯(lián)，因此科學(xué)地將建筑朝向和位置確定下來(lái)，盡可能地使建筑收到較多的太陽(yáng)輻射熱能。比方說(shuō)，在北緯四十度到四十五的地區，相比夏天建筑的朝向，冬天要獲得更多的輻射能量。而相比于夏天南向，夏天的西向和東向獲得的能量更多。朝向不同，季節不同，建筑物也能夠獲得不一樣的太陽(yáng)輻射熱能。與此同時(shí)，熱損失也有所差異。特別是在冬至前后，因為太陽(yáng)有較低的高度角，因此相比于夏天建筑房間接收到的太陽(yáng)光線(xiàn)面積，其面積要大得多。將方位確定下來(lái)之前，要對環(huán)境的情況進(jìn)行考慮，根據太陽(yáng)高度角，將日影響圖做好，從而確定每天的冬季日照時(shí)間。另外，要盡量地擴大建筑南向的開(kāi)窗面積。在使采光條件得以滿(mǎn)足的前提下，要盡量地減小東向和北向開(kāi)窗，這樣才能夠得到較多的太陽(yáng)光線(xiàn)，避免熱損失，確保溫度環(huán)境更為舒適。
2.對圍護結構的墻體設計進(jìn)行優(yōu)化。圍護結構的主體部分即外墻，高層建筑圍護結構和磚石結構的房屋不同，高層建筑圍護結構是剪力墻結構承重或鋼筋混凝土框架。所以，可以說(shuō)圍護結構是填充材料的一種。為了能夠使荷載減輕，使隔熱和保溫的要求得以滿(mǎn)足，可對高效輕質(zhì)的保溫材料進(jìn)行采用。當前寒冷地區有以下幾種做法，包括用到空心磚巖棉夾心的復合墻體或粘土實(shí)心磚、實(shí)心磚復合墻體或粘土空心磚等等。但由于還有很多問(wèn)題，因此并不能達到理想的節能效果。一般情況下，布置圍護結構材料時(shí)，分為內側和外側，即便氣候條件相同，而是不一樣的材料層次布置，也會(huì )取得不一樣的保溫效果。為了避免墻體內將出現冷凝水，應在外側設置保溫層。
3.屋面結構。應對屋面結構實(shí)行保溫隔熱設計，盡可能地使屋面導熱給頂層房間室內帶來(lái)的影響降低，使采暖空調能耗降低。首先，要合理地對保溫材料進(jìn)行選擇。要根據實(shí)際情況，綜合分析建設的防水需求和屋面結構形式以及建設環(huán)境，在使經(jīng)濟性效果得以保證的前提下，將屋面結構的保溫隔熱性能提高。其次，要避免選用過(guò)大密度的材料，而應選擇大的蓄熱系數和小的導熱系數的材料。再次，屋面隔熱的形式。從本質(zhì)上來(lái)講，屋面結構優(yōu)化即改善結構熱工性能，避免傳遞熱量，一般有綠化屋面和倒置式屋面、架空通風(fēng)屋面和保溫屋面等隔熱形式。比方說(shuō)，以往的保溫隔熱屋面，首先要對保溫隔熱層進(jìn)行鋪設，然后再對保護層和防火層進(jìn)行鋪設。而在屋頂中對通風(fēng)空氣間層進(jìn)行設置即架空隔熱屋面，通過(guò)空氣間層的流動(dòng)使部分熱量消除，確保屋頂結構的再次傳熱。
4.外窗結構。在建筑圍護結構當中，有著(zhù)較差的熱工性能的即外窗結構�？梢哉f(shuō)，其能夠決定室內的總體能耗。在實(shí)際設計的時(shí)候，要確保全部朝向的窗墻面積比低于零點(diǎn)七，假如窗墻面積比低于零點(diǎn)四的時(shí)候，要對玻璃可見(jiàn)光透射比進(jìn)行控制。同時(shí)，為了使外窗氣密性達到相關(guān)的設計要求，要控制好外窗的結構規格尺寸，將組裝精準度提高，避免由于過(guò)大的安裝縫隙和空氣滲透影響到室內的環(huán)境溫度和濕度。另外，還要在玻璃下對密封性的襯墊材料進(jìn)行安裝，利用密封條來(lái)處理玻璃兩側。還有，對于一些公共性建筑，在設計外窗的時(shí)候，要盡可能地不對大面積的玻璃幕墻進(jìn)行選擇，而應對一些工藝進(jìn)行處理，包括惰性氣體填充和暖邊間隔技術(shù)以及中空玻璃等等。這樣除了可對外窗的導熱系數進(jìn)行控制，還能夠使自然透光的需求得以滿(mǎn)足。
三、影響高層建筑結構節能設計的因素
從某種角度來(lái)講，室外的太陽(yáng)輻射和風(fēng)速、濕度和空氣溫度能夠在一定程度上影響到建筑室內的熱濕能耗和環(huán)境。對于高層建筑圍護結構來(lái)講，由于其長(cháng)期在空氣中暴露，因此很容易受到外部環(huán)境的一些影響。屋面和外墻并不透光，而這樣的話(huà)，室外的空氣溫度就會(huì )影響到室內的總換熱組。比方說(shuō)，太陽(yáng)輻射借助墻體和屋面吸熱，就能夠讓室內升高溫度。不管是建筑圍護結構的屋面還是外墻，都有其熱阻值和熱容值，所以要想影響室內溫度，還得經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)時(shí)候，就可采取相應措施對其優(yōu)化和改善，避免外部環(huán)境給室內環(huán)境造成影響。另外，雖然外窗和外門(mén)等結構也有熱阻值，但由于受到一些因素的影響，其沒(méi)有多少蓄熱量，所以在短時(shí)間內也能夠影響到室內環(huán)境。
四、結語(yǔ)
在高層建筑中，很重要的一部分組成即圍護結構，圍護結構的最終設計效果能夠直接決定運營(yíng)能耗和工程建設。要想完成綠色建筑的建設，就要徹底的貫徹節能降耗理念，從實(shí)際情況出發(fā)，站在多個(gè)角度分析，選用最佳的節能設計方法。
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