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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�；诖耍疚恼撌隽烁邔咏ㄖS護結構的節能設計方法。
關鍵詞：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，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，而我國在這方面沒有什么經驗，沒有健全的管理機制，也易受到某些因素影響。再加上由于工作不協調，很多問題都待于解決�？梢哉f，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，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，卻沒有重視保護生態環境。再加上，其沒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，包括門窗質量和城市的總體布局、城市的氣候條件和綜合環境、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候，要對這些因素進行考慮。
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行優化。在定位高層建筑的時候，首先要對給城市環境帶來的影響進行考慮，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，對于寒冷地區的人們來講，陽光能給他們帶來很多的溫暖。相關的資料顯示，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，還有助于建筑節能。在寒冷地區進行城市規劃的時候，要重視對日照原理進行應用。同時由于建筑節能和方位有著莫大的關聯，因此科學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，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，因為太陽有較低的高度角，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，要對環境的情況進行考慮，根據太陽高度角，將日影響圖做好，從而確定每天的冬季日照時間。另外，要盡量地擴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，確保溫度環境更為舒適。
2.對圍護結構的墻體設計進行優化。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足，可對高效輕質的保溫材料進行采用。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心磚、實心磚復合墻體或粘土空心磚等等。但由于還有很多問題，因此并不能達到理想的節能效果。一般情況下，布置圍護結構材料時，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行選擇。要根據實際情況，綜合分析建設的防水需求和屋面結構形式以及建設環境，在使經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。從本質上來講，屋面結構優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行鋪設，然后再對保護層和防火層進行鋪設。而在屋頂中對通風空氣間層進行設置即架空隔熱屋面，通過空氣間層的流動使部分熱量消除，確保屋頂結構的再次傳熱。
4.外窗結構。在建筑圍護結構當中，有著較差的熱工性能的即外窗結構。可以說，其能夠決定室內的總體能耗。在實際設計的時候，要確保全部朝向的窗墻面積比低于零點七，假如窗墻面積比低于零點四的時候，要對玻璃可見光透射比進行控制。同時，為了使外窗氣密性達到相關的設計要求，要控制好外窗的結構規格尺寸，將組裝精準度提高，避免由于過大的安裝縫隙和空氣滲透影響到室內的環境溫度和濕度。另外，還要在玻璃下對密封性的襯墊材料進行安裝，利用密封條來處理玻璃兩側。還有，對于一些公共性建筑，在設計外窗的時候，要盡可能地不對大面積的玻璃幕墻進行選擇，而應對一些工藝進行處理，包括惰性氣體填充和暖邊間隔技術以及中空玻璃等等。這樣除了可對外窗的導熱系數進行控制，還能夠使自然透光的需求得以滿足。
三、影響高層建筑結構節能設計的因素
從某種角度來講，室外的太陽輻射和風速、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境。對于高層建筑圍護結構來講，由于其長期在空氣中暴露，因此很容易受到外部環境的一些影響。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，還得經歷一個過程，在這個時候，就可采取相應措施對其優化和改善，避免外部環境給室內環境造成影響。另外，雖然外窗和外門等結構也有熱阻值，但由于受到一些因素的影響，其沒有多少蓄熱量，所以在短時間內也能夠影響到室內環境。
四、結語
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，從實際情況出發，站在多個角度分析，選用最佳的節能設計方法。
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