北方節(jié)能住宅設(shè)計及應(yīng)用研究

楊曄琳 劉月云

[摘要]通過對北方住宅節(jié)能設(shè)計理論及應(yīng)用的闡述,向建筑設(shè)計工作者介紹節(jié)能住宅設(shè)計的基本方法,使讀者對節(jié)能型住宅有一個初步的認(rèn)識。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能住宅 熱工設(shè)計 節(jié)能措施

一、前言

我國是能源短缺的國家,人均能源占有率不足美國等發(fā)達(dá)國家的1/5。同時能源浪費又十分嚴(yán)重,能源使用不合理。具體表現(xiàn)為外墻、屋頂耗能為發(fā)達(dá)國家的4倍,門窗為2倍,空氣滲透為5倍。為此,建設(shè)部近年來大力推廣住宅的節(jié)能技術(shù),下面就北方節(jié)能住宅設(shè)計及應(yīng)用做一些介紹。

二、外墻的熱工設(shè)計

1.外墻主體部位的傳熱系數(shù)

墻體的主體部位傳熱系數(shù)的計算用下式:

外墻平均傳熱系數(shù)的計算用下式:

式中:Km——外墻的平均傳熱系數(shù),W/㎡.k;Ki——外墻墻體主體部位的傳熱系數(shù),W/㎡.k;Ψ璱——外墻平均傳熱系數(shù)的修正系數(shù)。外保溫取0.91,夾心墻保溫取0.8,內(nèi)保溫取0.71。

2.外墻周邊熱橋的傳熱系數(shù)外墻周邊熱橋部分的傳熱系數(shù)包括窗臺上邊、下邊部分的傳熱系數(shù),窗臺上部、下部熱橋的面積計算,樓板部分熱橋傳熱系數(shù)。外墻的傳熱系數(shù)限值為寒冷A區(qū)≤0.50w/㎡k,嚴(yán)寒B區(qū)≤0.45w/㎡k,嚴(yán)寒C區(qū)≤0.50w/㎡k,計算外墻的平均傳熱系數(shù),若外墻的傳熱系數(shù)小于以上限定值,則符合設(shè)計要求。

3.屋頂熱工設(shè)計屋頂傳熱系數(shù)的限值為寒冷A區(qū)≤0.45w/㎡k,嚴(yán)寒B區(qū)≤0.35w/㎡k,嚴(yán)寒C區(qū)≤0.40w/㎡k。算出屋頂?shù)拿娣e。

4.地面熱工設(shè)計地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的限定值為≤0.35w/㎡k。

5.窗和門的熱工設(shè)計

外門窗的傳熱系數(shù)根據(jù)窗墻面積比最高限定值為≤2.8w/㎡k,門窗傳熱系數(shù)均應(yīng)符合要求,計算各朝向的外門、外窗面積。把空氣滲入耗熱量等計算后,得出單位面積耗熱量指標(biāo)。

6.設(shè)計建成后要通過熱工測試檢驗

檢測內(nèi)容是:(1)建筑物單位耗熱量;(2)建筑物室內(nèi)平均溫度;(3)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù);(4)建筑熱橋部位的內(nèi)表面溫度;(5)建筑物的熱工缺陷等。

三、住宅建筑的節(jié)能措施

1.外墻保溫效果更好

目前國際上的節(jié)能建筑都已在墻體采用了外保溫技術(shù),我國建筑也正在由傳統(tǒng)的內(nèi)保溫轉(zhuǎn)為外保溫。外保溫墻由具有相當(dāng)厚度的保溫板、墻體中間的流動空氣層組成,因而能有效地達(dá)到保溫和隔熱作用。

2.大開間小進(jìn)深

發(fā)展商為了節(jié)約土地資源、增加利潤通常會趨向于窄面寬、大進(jìn)深的規(guī)劃設(shè)計。這樣的住宅難免會以犧牲一些房間的采光為代價。選擇開間進(jìn)深比例適中的住宅,這樣的房子采光好,而南北朝向的板式設(shè)計能達(dá)到最佳的節(jié)能效果,并且能最大限度地做到通風(fēng)透氣。

3.明廚明衛(wèi)最重要

節(jié)能住宅由于最大限度地采用了自然光照明,因而大大節(jié)約了電源。設(shè)計師往往會巧妙地把客廳、臥室、廚房甚至廁所布置在總平面四周,讓所有房間都能享受到明媚的陽光。廚房和衛(wèi)生間是病菌容易聚集的地方,黑廚黑衛(wèi)就會帶來健康隱患。

4.選擇節(jié)能玻璃窗能讓室內(nèi)溫度穩(wěn)定

一般住宅的玻璃窗采用普通玻璃,雖然造價便宜,但保溫效果較差,選擇高質(zhì)量的玻璃能讓室內(nèi)溫度穩(wěn)定。目前節(jié)能玻璃有雙層甚至三層隔熱隔音功能的中空鍍膜玻璃,中空層厚度達(dá)12毫米,這樣的玻璃四季坐在窗前不會感覺到明顯氣候變化,是較理想的節(jié)能玻璃。

5.窗墻比例大小適中

目前大落地窗在住宅建筑中十分流行,但窗戶并不是越大越好,窗戶過大與節(jié)能建筑的理念是相悖的,由于人們的節(jié)能意識差,大玻璃窗已成為賣點。應(yīng)對的辦法是限制窗墻面積比,特別要對北向的窗墻面積比采取強制性措施,減少住宅能耗。從保溫性能看,選擇適當(dāng)開窗的住宅,比選擇房間全部采用大落地窗的要舒適。

6.新風(fēng)系統(tǒng)有利空氣新鮮

由于城市空氣質(zhì)量不好,長時間開窗會使有害氣體進(jìn)入室內(nèi);開窗戶還會有交通噪聲。室內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)就能解決關(guān)上窗戶也讓室內(nèi)空氣新鮮的作用。新風(fēng)系統(tǒng)采用一套空氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng),能把室外的新鮮空氣過濾后傳入室內(nèi),往往比開窗效果還佳。由于開窗少,室溫也更不容易變化。

7.淺色住宅更節(jié)能

色彩越重的顏色越容易吸熱,有的樓盤為了醒目,選用了極鮮亮的色彩,這就使室溫容易升高。所以,選擇淺色住宅更節(jié)能。

8.綠地面積要大

小區(qū)內(nèi)道路水泥路面過多而綠化過少,樓盤中會產(chǎn)生熱島效應(yīng)。我國小區(qū)綠化標(biāo)準(zhǔn)要求小區(qū)綠地面積不能少于30%,而且要有不同層次的植物綠化。

9.強制性安裝熱計量表

新建住宅的供熱系統(tǒng)雖然采用了新雙管系統(tǒng),一戶一個系統(tǒng)便于熱計量,但是安裝熱計量表的住宅鳳毛麟角。其結(jié)果是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好,室內(nèi)越燥熱,開窗時間越長,花了錢得不到效益,功虧一簣,外墻保溫的積極性也就越來越低了。應(yīng)對的策略是盡快出臺供熱收費政策和熱計量收費標(biāo)準(zhǔn),強制性安裝熱計量表。

在建設(shè)節(jié)能新住宅的同時,必須對既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造。我們提出以下三點來保證節(jié)能改道的質(zhì)量:

1.免費進(jìn)行供熱系統(tǒng)改造,也就是說政府或單位拿錢把舊系統(tǒng)改為新雙管系統(tǒng),以便進(jìn)行分戶計量。

2.住戶自費增加一道外窗,政府采購統(tǒng)一安裝,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)按65%考慮一次到位。已經(jīng)安裝鋁合金窗或塑鋼窗的,增加一道單框單玻塑鋼窗。把安裝外窗作為外墻保溫施工的先決條件,以督促住戶。

3.統(tǒng)一進(jìn)行外墻外保溫和屋面保溫工程。根據(jù)估算,其造價大約占住宅總造價的3%左右。在進(jìn)行屋面保溫工程時,要同平改坡結(jié)合起來;坡屋面又要同太陽能集熱器一起施工。

當(dāng)然做好建筑物的節(jié)能工作,在結(jié)構(gòu)、采暖系統(tǒng)、照明等方面都有大量的工作要做。在這里只介紹熱工、功能方面的設(shè)計工作,供建筑工作者參考。

參考文獻(xiàn):

[1]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施(節(jié)能專篇).中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院,2007.

[2]龍惟定.國內(nèi)建筑合理用能的現(xiàn)狀及展望.能源工程,2001,(02).