浅谈高层建筑外墙节能设计要点

（北京 100020）

一、高层建筑节能设计的重要性

高层建筑体形庞大，如容积率过高，相邻建筑互相遮挡、不通透，形成大面积阴影区，城市人居环境质量下降，市中心人口膨胀、交通拥挤。除此之外，近些年在某些城市建高层建筑已成风气，设计者往往贪大求高，大部分精力放在追求立面形式和使用功能上，而往往忽略生态环境的保护、建筑设计节能意识淡薄，造成高能耗、低效益，影响常年使用，浪费巨大。

二、建筑外墙节能设计类型

目前，我国建筑物常见的外墙节能设计可分为以下几种类型。

（一）外墙内保温

外墙内保温是将保温材料设在主体墙内侧，这种做法的优点是内保温层可不受外界气候的影响，防水好。但占用室内的使用面积，对抗震柱、楼板、隔墙等周边部位不能保温，从而产生热桥(冷桥)降低保温效果，特别是二次装修时还会损坏保温层。外墙内保温的材料主要是聚苯乙烯板、岩棉或玻璃棉板、充气石膏板、加气混凝土砌块等，所用的饰面材料主要有纸面石膏板、玻璃纤维增强水泥板、玻璃纤维增强饰面石膏、纤维增强聚合物砂浆等。这些保温材料可在工厂预制，也可现场安装后再作面层。

（二）外墙外保温

建筑外墙外保温墙体是由主体结构层、保温层、保护层和饰面层四部分组成。此种做法使用范围广，优越性十分明显的，既可避免建筑热桥(冷桥)以及墙面冬季结露，同时可以保护主体结构，减少温度应力，增加结构寿命，比内保温做法争取到更多的室内使用面积，从而有利于提高墙体的防水和气密性，使墙体潮湿情况得到改善。

（三）砌体自保温墙体

针对传统粘土砖墙体的特点，目前国内有开发推广中心自主研发了砌体自保温墙体。比以往的粘土砖墙具有更好的节能、环保性能，可以改善并提高建筑物居住性能综合效益，价格相对较低。

二、高层建筑外墙外饰面节能设计措施

（一）聚苯板（EPS）或挤塑板（XPS）加表层饰面

聚苯板（EPS）或挤塑板（XPS）加表层饰面有如下几种做法：

1.在EPS板或XPS板上加铺玻璃纤维网格布，用锚固螺栓与墙体联结后再用砂浆找平并饰以涂料。

2.在EPS板或XPS板上铺设经防水处理的钢丝网、上抹抗裂混凝土砂浆，面层饰以面砖。

3.配筋混凝土薄板与EPS板通过叠浇工艺整体浇灌成为混凝土复合保温板，再作为模板与混凝土梁、柱、剪力墙等主体结构一起浇筑成型，复合保温板与主体结构辅以锚栓拉结。

（二）硬质聚氨酯泡沫复合保温面层

目前，采用聚氨酯材料是高层建筑外墙和屋面较好的保温材料之一。聚氨酯泡沫是由无数连续的小泡组成，其泡孔闭孔率高，制品吸水率低，气密性好，自出现以来，经过半个世纪的发展，聚氨酯已经成为欧美等发达国家建筑保温行业最主要的材料。从发达国家建筑节能保温的现状看，聚氨酯是较好的建筑节能保温材料，目前，聚氨酯的应用技术现已成熟，而在我国，聚氨酯的应用初现端倪。

三、聚氨酯作为保温材料具有以下优点：

1.导热系数低，热工性能好。当聚氨酯硬泡比重为(35～40)kg/m3时，导热系数仅相当于EPS的一半，在目前所有保温材料中导热系数最低；孔隙率结构稳定，尺寸变化率很低，不易开裂。

2.良好的粘结性能。聚氨酯与砌块、砖石等各种材料均能牢固粘结，其粘结强度大于其自身的抗拉强度。

3.耐老化、阻燃、化学稳定性好。

4.防潮、防水性能好。

5.可以现场发泡喷涂施工，表面无接缝，整体性好。采用现场发泡做法，其保温和防水效果都非常好。

6.环保方面：聚氨酯的发泡剂可用无氟或半氟发泡，不会因为气体挥发造成大气污染。

四、高层建筑外墙节能设计的其他影响因素

（一）体形系数对节能设计的影响

在《民用建筑节能设计标准》中对体形系数的定义是：建筑物与室外大气接触的外表面积 与其所包围体积的比值，即建筑物接触室外大气的外表面积Fo与其所包围的体积vo的比值，即S=Fo／V。。它实质上是指每立方米的建筑所分摊到的外表面积，外表面积中，不包括地面和 不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。

体形系数能直观地反映建筑单体的复杂程度，体形系数越大，每立方米建筑空间所分摊 的外表面积越大，外表面积越大室内外热交换面越大，建筑能耗越大。建筑体积小、体形复 杂的建筑，以及平房和低层建筑，体形系数较大，对节能不利；体积大、体形简单的建筑，体形系数较小，对节能较有利。因此住宅单体设计时，应该合理设计建筑面宽和进深比例，尽量降低建筑体形系数，达到住宅节能设计要求。

（二）窗墙面积比对节能设计的影响

窗墙面积比是指窗户洞口面积与立面单元面积（即层高与开间定位线围成的面积）的比值。窗墙面积比既是影响建筑能耗的重要因素，也受建筑日照、采光、自然通风等满足室内环境要求的条件制约。一般普通窗户（包括阳台的透明部分）的保温性能比外墙差得多，而且窗的四周与墙相交之处也容易出现热桥，窗越大，传热量也越大。因此，从降低建筑能耗的角度出发，必须限制窗墙面积比。

（三）外窗设计对节能设计的影响

外窗设计是住宅建筑围护结构节能设计中的重要环节之一，同时由于窗户本身具有多重特性，使得其节能设计也成为最负责的设计环节。从大的方面来说，不同季节对外窗的性能要求就不一样，冬季我们要求窗户保温隔热性能好的同时，还希望其有更高的太阳能透过率，最大限度的利用太阳能，减少采暖负荷；而夏季我们则希望阻挡太阳辐射进入室内，因为即使是部分的太阳辐射透过窗户进入室内，也会造成很多的室内空调负荷，尤其是太阳辐射大的水平面和东西立面。这时，窗户遮阳的设计就显得尤为重要，入夏热冬暖地区的住宅建筑节能设计标准中都对各个朝向的窗户遮阳系数有严格的限制。