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高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法研究論文
摘 要：建筑工程很重要的一部分組成即圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，其占據(jù)的地位非常關(guān)鍵。只有合理的設(shè)計(jì)維護(hù)結(jié)構(gòu)，才能夠在一定程度上使建筑能耗得以降低。基于此，本文論述了高層建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：高層建筑 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 節(jié)能設(shè)計(jì)方法
高層建筑已有七十年左右的歷史，但是可以說，不管是什么建筑，其都是城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)的一部分，城市設(shè)計(jì)這項(xiàng)工作非常復(fù)雜，而我國在這方面沒有什么經(jīng)驗(yàn)，沒有健全的管理機(jī)制，也易受到某些因素影響。再加上由于工作不協(xié)調(diào)，很多問題都待于解決。可以說，今日的高層建筑設(shè)計(jì)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(qū)。同時，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(shè)了高層建筑，很多設(shè)計(jì)者為了追求自身的利益，只重視其使用功能以及立面形式，卻沒有重視保護(hù)生態(tài)環(huán)境。再加上，其沒有形成一定的建筑設(shè)計(jì)節(jié)能意識，致使高能耗的情況出現(xiàn)，不僅造成了浪費(fèi)，還對建筑的常年使用產(chǎn)生了一定影響。建筑節(jié)能除了建筑自身節(jié)能，還有多種因素，包括門窗質(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(hù)隔熱性能和結(jié)構(gòu)保溫、建筑物朝向和形體變化等等。因此設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的時候，要對這些因素進(jìn)行考慮。
二、高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法
1.對建筑的朝向設(shè)計(jì)和建筑位置進(jìn)行優(yōu)化。在定位高層建筑的時候，首先要對給城市環(huán)境帶來的影響進(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足。陽光的輻射能量巨大，對于寒冷地區(qū)的人們來講，陽光能給他們帶來很多的溫暖。相關(guān)的資料顯示，地球每年要接收六十億千瓦的能量，可以說地球自身就是一種太陽能的接收器，陽光除了會影響到人們的身體健康，還有助于建筑節(jié)能。在寒冷地區(qū)進(jìn)行城市規(guī)劃的時候，要重視對日照原理進(jìn)行應(yīng)用。同時由于建筑節(jié)能和方位有著莫大的關(guān)聯(lián)，因此科學(xué)地將建筑朝向和位置確定下來，盡可能地使建筑收到較多的太陽輻射熱能。比方說，在北緯四十度到四十五的地區(qū)，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(jié)不同，建筑物也能夠獲得不一樣的太陽輻射熱能。與此同時，熱損失也有所差異。特別是在冬至前后，因?yàn)樘栍休^低的高度角，因此相比于夏天建筑房間接收到的太陽光線面積，其面積要大得多。將方位確定下來之前，要對環(huán)境的情況進(jìn)行考慮，根據(jù)太陽高度角，將日影響圖做好，從而確定每天的冬季日照時間。另外，要盡量地?cái)U(kuò)大建筑南向的開窗面積。在使采光條件得以滿足的前提下，要盡量地減小東向和北向開窗，這樣才能夠得到較多的太陽光線，避免熱損失，確保溫度環(huán)境更為舒適。
2.對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體部分即外墻，高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和磚石結(jié)構(gòu)的房屋不同，高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是剪力墻結(jié)構(gòu)承重或鋼筋混凝土框架。所以，可以說圍護(hù)結(jié)構(gòu)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足，可對高效輕質(zhì)的保溫材料進(jìn)行采用。當(dāng)前寒冷地區(qū)有以下幾種做法，包括用到空心磚巖棉夾心的復(fù)合墻體或粘土實(shí)心磚、實(shí)心磚復(fù)合墻體或粘土空心磚等等。但由于還有很多問題，因此并不能達(dá)到理想的節(jié)能效果。一般情況下，布置圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料時，分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)，即便氣候條件相同，而是不一樣的材料層次布置，也會取得不一樣的保溫效果。為了避免墻體內(nèi)將出現(xiàn)冷凝水，應(yīng)在外側(cè)設(shè)置保溫層。
3.屋面結(jié)構(gòu)。應(yīng)對屋面結(jié)構(gòu)實(shí)行保溫隔熱設(shè)計(jì)，盡可能地使屋面導(dǎo)熱給頂層房間室內(nèi)帶來的影響降低，使采暖空調(diào)能耗降低。首先，要合理地對保溫材料進(jìn)行選擇。要根據(jù)實(shí)際情況，綜合分析建設(shè)的防水需求和屋面結(jié)構(gòu)形式以及建設(shè)環(huán)境，在使經(jīng)濟(jì)性效果得以保證的前提下，將屋面結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能提高。其次，要避免選用過大密度的材料，而應(yīng)選擇大的蓄熱系數(shù)和小的導(dǎo)熱系數(shù)的材料。再次，屋面隔熱的形式。從本質(zhì)上來講，屋面結(jié)構(gòu)優(yōu)化即改善結(jié)構(gòu)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，以往的保溫隔熱屋面，首先要對保溫隔熱層進(jìn)行鋪設(shè)，然后再對保護(hù)層和防火層進(jìn)行鋪設(shè)。而在屋頂中對通風(fēng)空氣間層進(jìn)行設(shè)置即架空隔熱屋面，通過空氣間層的流動使部分熱量消除，確保屋頂結(jié)構(gòu)的再次傳熱。
4.外窗結(jié)構(gòu)。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，有著較差的熱工性能的即外窗結(jié)構(gòu)。可以說，其能夠決定室內(nèi)的總體能耗。在實(shí)際設(shè)計(jì)的時候，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)四的時候，要對玻璃可見光透射比進(jìn)行控制。同時，為了使外窗氣密性達(dá)到相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，要控制好外窗的結(jié)構(gòu)規(guī)格尺寸，將組裝精準(zhǔn)度提高，避免由于過大的安裝縫隙和空氣滲透影響到室內(nèi)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，利用密封條來處理玻璃兩側(cè)。還有，對于一些公共性建筑，在設(shè)計(jì)外窗的時候，要盡可能地不對大面積的玻璃幕墻進(jìn)行選擇，而應(yīng)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(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行控制，還能夠使自然透光的需求得以滿足。
三、影響高層建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的因素
從某種角度來講，室外的太陽輻射和風(fēng)速、濕度和空氣溫度能夠在一定程度上影響到建筑室內(nèi)的熱濕能耗和環(huán)境。對于高層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)來講，由于其長期在空氣中暴露，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，室外的空氣溫度就會影響到室內(nèi)的總換熱組。比方說，太陽輻射借助墻體和屋面吸熱，就能夠讓室內(nèi)升高溫度。不管是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)溫度，還得經(jīng)歷一個過程，在這個時候，就可采取相應(yīng)措施對其優(yōu)化和改善，避免外部環(huán)境給室內(nèi)環(huán)境造成影響。另外，雖然外窗和外門等結(jié)構(gòu)也有熱阻值，但由于受到一些因素的影響，其沒有多少蓄熱量，所以在短時間內(nèi)也能夠影響到室內(nèi)環(huán)境。
四、結(jié)語
在高層建筑中，很重要的一部分組成即圍護(hù)結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最終設(shè)計(jì)效果能夠直接決定運(yùn)營能耗和工程建設(shè)。要想完成綠色建筑的建設(shè)，就要徹底的貫徹節(jié)能降耗理念，從實(shí)際情況出發(fā)，站在多個角度分析，選用最佳的節(jié)能設(shè)計(jì)方法。
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