寒冷地区高层公共建筑节能设计方法探究

许晨

摘 要：在寒冷地区的高层建筑设计中，除了应当注重对新技术成果和新型节能材料的应用，还应当从具体工程实践、当地气候环境因素出发，寻找提升优化高层建筑节能设计的策略。在我国寒冷地区的高层建筑工程设计中，设计师以节能降耗的设计原则为基础，同时考虑到人们对建筑使用性能的需求，降低建筑工程成本费用，提升经济效益。下文中，笔者将结合个人从事高层建筑节能设计的实践经验，分析高层公共建筑节能设计的现状，总结优化节能设计的要点与建议。

关键词：节能环保；绿色低碳；寒冷北方地区；高层公共建筑

1 前言

加强北方地区高层公共建筑设计节能分析，有利于增强这类建筑物长期使用中的节能效果，优化其节能设计方式的同时满足可持续发展战略要求，保持北方地区高层建筑良好的应用下效果。因此，需要提高对北方地区高层公共建筑节能设计重要性的正确认识，运用科学的节能设计方法、健全设计方案，优化高层公共建筑组成结构，促进北方各地区城市化发展。

2 寒冷地区高层建筑节能设计综述

高层建筑节能设计水平的不断提升，有利于提高其长期使用中的能源利用效率，优化高层建筑设计方式的同时为其实际应用范围扩大打下了坚实的基础，一定程度上缓解了能源危机；在可靠的节能设计理念及方法支持下，能够优化高层建筑使用功能，增强其性能可靠性，为用户提供良好的使用环境，给现代城市建设注入活力；依据低碳经济理念要求，北方地区高层建筑节能设计水平的提升，有利于增加现代建筑企业未来发展中的经济效益与社会效益，促使高层建筑性能可靠性得以不断增强，为使用者提供优质的服务。这些方面的不同内容，客观了说明了注重北方地区高层建筑节能设计的必要性。

3 寒冷地区高层建筑节能设计策略

3.1 朝向与位置的设计策略

针对北方寒冷的区域，应加强日照原理分析与利用，充分考虑用户对高层建筑的实际需求，确定其最佳的位置与朝向，促使高层建筑使用中能够接受更多的太阳辐射能量，实现对这些能量的高效利用，优化高层建筑服务功能；根据北方地区季节变化特点，在高层建筑节能设计中需要对不同季节太阳辐射热量状况进行分析，并考虑高层建筑所在区域的环境情况，优化设计图纸，增强高层建筑位置与朝向设计合理性；设计过程中应根据高层建筑结构特点，对不同方向所受日照时间进行考虑：朝南面的高层建筑开窗面积尽可能的大。当高层建筑建筑所在区域具有良好的采光条件时，应减少其东西窗面积，减少建筑物使用中的热量损失，确保室内温度适宜性，为人们创造出舒适的居住环境。同时，高层建筑位置与朝向设计中应考虑与周围环境之间的协调性，保持其良好的设计理念，实现对周围环境的有效保护，逐渐提升北方地区高层建筑节能设计水平。

3.2 围护结构的设计策略

一是，高层公建多为框架、框架—剪力墙结构，维护结构应选用轻质材料，常见的有如下几种：普通混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块，蒸压加气混凝土砌块，墙体的保温可分为内保温系统、外保温系统、夹芯保温系统。根据围护结构的功能特性，合理设置保温层，并选择轻质高效保温材料，实践过程中也需要结合北方地区气候特点，设置符合围护结构墙体要求的保温层：将其设置在围护结构墙体外侧效果更加显著。重视围护结构墙体保温层的合理设置。外墙外保温具有较内保温有明显的阻断“热桥”的作用，而受到广泛推广。近些年多发的火灾事故，与外墙保温材料的可燃性能都有很大关系，因此，节能设计的同时更需要考虑防火设计。《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中明确提出了不同使用性质、不同建筑形式下的外墙保温材料的燃烧性能，在正确的燃烧等级下选择相应的保温材料。在同一限值范围内，混凝土砌块+岩棉系统所需要的材料厚度最小，也就是成本最低，是优先选择的形式。而岩棉的不燃烧性能更满足了高层建筑的使用功能要求。

二是，在选用高层建筑围护墙体材料时，并充分地考虑材料的性能可靠性与建筑物寿命之间的关系，因此，运用高层建筑围护墙体构造措施时，应确保实际的操作有效性，避免产生冷桥，增强围护结构墙体设计的合理科学性。

三是，结合北方地区高层建筑实践应用中节能设计要求，设置围护结构墙体时应提高砌块利用效率，增强整个围护结构墙体保温效果，实现北方地区高层建筑节能设计。像西方国家所用的咬合式保温砌块，使用过程中能够优化墙体性能，保持其良好的传热系数，确保了围护结构墙体设置有效性。实际操作中若将聚氨酯保温材料置于空心砌块中，有利于增强墙体保温效果，满足北方地区高层建筑节能设计要求。因此，在设置北方地区高层建筑围护结构墙体时，应重视混凝土空心砌块使用，提高墙体强度的同时保持其良好的保温效果。

3.3 能耗与风力的设计策略

北方地区节能及高层建筑设计分析中也需要对其它影响因素进行高效处理，确保高层建筑节能效果良好性，给予高层建筑安全使用科学保障，促使其节能设计水平可以达到行业技术规范要求。这些影响因素包括以下方面：

一是，设计师应当注重对能耗数值的控制。在高层公共建筑的墙体和围护结构设计中，应当考虑如何优化围护结构设计，以实现建筑能耗数值的降低，从而提升节能效果。笔者认为，高层公共建筑的墙体围护设计应当尽量简洁、避免复杂的结构设计，同时对墙体围护的能耗数值进行检测，确保满足节能降耗的设计目标。

二是，高层公共建筑设计中应当加强对风力因素的考量。我国北方地区的气候特征为冬季寒冷、干燥，设计师应当考虑到强风对高层建筑热量的消耗。因此，在设计方案中，要尽量防止高层建筑内部流入冷空气，避免高层建筑内部热量流失和温度降低。笔者建议，在高层公共建筑设计中，除了科学合理的内部结构设计，还应当选择保温效果好的建筑材料，对热量损耗的数值、风力数值进行评估计算，提升节能设计的准确性。

3.4 其他设计要点

针对我国北方寒冷地区的地理环境、气候因素，在高层建筑设计中应对下列事项与因素做出分析和思考，从建筑工程项目的实际情况和条件出发，設计出最佳的节能方案：

一是，在高层公共建筑设计中，一方面应当思考如何降低能耗，从实现情况和气候环境等具体内容出发，实现节能环保的设计目标；另一方面，应当确保高层建筑设计的质量、稳定与安全。

二是，借助计算机软件和信息数据处理技术，构建BIM三维立体建筑设计模型，认真管控每一项设计环节与施工流程，提升节能效果。

三是，作为设计师应当树立科学的节能环保设计理念，掌握并合理运用节能设计的相关理论及知识，学习和借鉴国内外高层建筑节能设计的成功经验与案例成果，同时从实际情况出发，因地制宜，提升高层公共建筑节能设计的水平。

4 结论

综上所述，随着国内市场经济的持续发展、人们物质生活水平的稳定增长，城市建设与发展的速度也在加快，高层建筑工程项目数量日渐增多，以满足城市居民对生活、工作的空间使用需求。高层公共建筑工程的设计方案中，如何实现绿色节能、减排降耗，提升对能源的利用效率，成为高层建筑工程亟待解决的问题与未来发展趋势。作为相关企业及设计师应当秉持科学的节能环保设计理念，利用先进的技术手段，对高层建筑工程的能耗因素、设计方案进行模拟、评估及优化，提升设计质量，促进建筑产业可持续发展。

参考文献：

[1] 李俊明.浅谈北方地区高层公共建筑节能设计[J].建材与装饰，2017（31）.

[2] 张涛.浅谈寒冷地区住宅建筑节能设计——以昔阳阳煤职工住宅小区高层住宅楼节能计算为例[J].建材与装饰，2017（17）.