淺析夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

關(guān)秀平

（深圳華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，廣東 深圳 518000）

淺析夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

關(guān)秀平

（深圳華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司，廣東 深圳 518000）

為了降低能源消耗，住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是必不可少的。文章從我國目前建筑能耗狀況、影響建筑節(jié)能的因素、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)性措施三個(gè)方面介紹了住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。

住宅建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；必要性；技術(shù)性措施；優(yōu)化設(shè)計(jì)

一個(gè)國家的持續(xù)發(fā)展，離不開能源消耗，而現(xiàn)在人類不斷增長的能源消耗和傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長方式帶來的自然資源枯竭和環(huán)境不斷惡化，已經(jīng)使人類生存受到嚴(yán)重威脅。對我國而言，煤炭和水力資源非常豐富，但其可開采量和可開發(fā)量的人均水平都低于世界人均水平的一半，石油和天然氣就更少。能源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的瓶頸，而建筑能耗在國家全部能耗中占有相當(dāng)大的比重。千方百計(jì)做好建筑節(jié)能工作是節(jié)約能源的關(guān)鍵。對建筑業(yè)來講，建設(shè)節(jié)能型建筑，降低建筑能耗已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，其目的就是通過一定的建筑構(gòu)造做法，選擇合適的建筑材料，達(dá)到減少能耗，節(jié)約熱量、冷量、電能、燃料等目的，同時(shí)也要保證一定的舒適程度。

1 建筑能耗狀況與節(jié)能的必要性

建筑能耗包括建造能耗（建筑材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸能耗、建筑施工能耗）、使用能耗（供暖、空調(diào)、通風(fēng)、給排水、照明、烹飪）等，其中，使用能耗遠(yuǎn)比建造能耗大得多。當(dāng)前，我國的建筑能耗已接近社會終端總能耗的30%，居全國總能耗的首位。我國正處于城市化發(fā)展的高峰期，我國的民用建筑總面積400多億m2，既有和新建建筑中，高能耗建筑分別為99%和95%。城市每年都有約20億m2的新增建筑面積。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的建筑能耗是發(fā)達(dá)國家的2～3倍以上，在資源再生利用率上也遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。建筑節(jié)能已被認(rèn)為是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為有效的方式，對緩解我國的能源緊張和供應(yīng)不足具有重要意義。所以，建筑節(jié)能是一項(xiàng)意義重大且十分迫切的任務(wù)。

在所有的建筑類型中，住宅的比例是最大的，占到70%左右，住宅的能源消耗也是我國城鎮(zhèn)民用建筑中比例最大的部分，約占到 70%～80%。同時(shí)，住宅為人類提供居住空間，與人的日常生活關(guān)系最為密切。因此住宅的節(jié)能是我國節(jié)能工作的重點(diǎn)，意義重大。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)起步較晚，且能源浪費(fèi)現(xiàn)象又十分嚴(yán)重。如我國建筑采暖，外墻的耗熱量為氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家的4～5倍，外窗為1.5～2.2倍，門窗透氣性為3～6倍，屋頂為2.5～5.5倍，總耗能是3～4倍。造成這種狀況的主要原因是：①節(jié)能意識淡薄，致使房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；②過于注重工程的初始投資，而很少考慮建成后的日常運(yùn)行中的能耗費(fèi)用；③設(shè)備效率不高，運(yùn)行管理不善；④采用傳統(tǒng)建筑材料建造房屋，建筑設(shè)計(jì)保溫標(biāo)準(zhǔn)偏低等。

如果現(xiàn)階段還不重視城市住宅的節(jié)能設(shè)計(jì)，而任高耗能建筑大行其道，那么城市住宅建筑能耗增長的速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國能源生產(chǎn)的增長速度，國家的能源生產(chǎn)勢必難以支撐這種浪費(fèi)型需求。

充分了解我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性后，我們應(yīng)該把建筑節(jié)能作為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。在提高和保證住宅舒適性的前提下，有效地利用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理，盡量降低建筑物使用過程中的能耗。

2 影響建筑節(jié)能的因素

在使用能耗中以供暖能耗為最多，它約占建筑使用總能耗的 40%～60%。降低供暖能耗的主要措施有：①提高供暖設(shè)備效率；②提高建筑物的保溫隔熱能力，減少熱量損失，需要依靠建筑節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行。

目前，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與人居環(huán)境同樣受到建筑師的重視，在設(shè)計(jì)中均有著充分的體現(xiàn)。

但由于建筑設(shè)計(jì)的成果直接與開發(fā)商的利益掛鉤，突出表現(xiàn)的往往是強(qiáng)調(diào)建筑的一次性投資，以及如何降低建筑造價(jià)，這樣就導(dǎo)致了大量不合格產(chǎn)品進(jìn)入建筑市場。例如，屋面保溫材料以次充好，氣密性達(dá)不到要求的窗戶，保溫材料厚度的減小，甚至取消外墻保溫材料等。這使得節(jié)能設(shè)計(jì)在多層次、多方面發(fā)生矛盾，使住宅節(jié)能的要求達(dá)不到設(shè)計(jì)的滿意效果，使成品建筑的供暖能耗自然增加。而由于這種人為增加或自然增加的能耗在供暖設(shè)計(jì)中并沒有加以考慮，將造成建筑物室內(nèi)熱舒適度標(biāo)準(zhǔn)的降低，而不得不在后期增加室內(nèi)暖氣片或加大鍋爐容量，使建造能耗加大。由于人們對一次性投資的短期效應(yīng)與建筑能耗的長期效應(yīng)沒有正確的認(rèn)識和理解，結(jié)果雖然一次性投資得到了控制，卻造成了日后長期性的能源浪費(fèi)，加大了長期性的資金投入。

另一方面，在我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中存在著一些不合理的地方。外門窗是建筑能耗的最薄弱環(huán)節(jié)，約占總能耗的65%，我們常用的單層塑鋼窗的傳熱系數(shù)為4.7 W/（m2·k），單層鋁合金窗的傳熱系數(shù)為6.4 W/（m2·k）。因此在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用單層塑鋼窗。另外為了追求建筑的美觀與舒適而過分的加大門、窗的面積，也是導(dǎo)致室內(nèi)的保溫隔熱性能降低的一大因素。

3 建筑節(jié)能的基本要求及技術(shù)性措施

根據(jù)我國最新版《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的主要目的是在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量條件下，將采暖能耗控制在規(guī)定水平。為了達(dá)到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用如下技術(shù)性措施：

3.1 優(yōu)化建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)

在建筑規(guī)劃階段，要慎重考慮建筑物的間距、朝向、體量、體型、綠化配置等因素對節(jié)能的影響，改善室內(nèi)熱環(huán)境。在建筑的平面布局方面，朝向選擇十分重要，夏季應(yīng)盡量減少太陽直射室內(nèi)及外墻面，應(yīng)有良好的通風(fēng)；而冬季則應(yīng)有適量的陽光射入室內(nèi)，避免冷風(fēng)吹襲。［2］可見，從節(jié)能和熱環(huán)境考慮，建筑物以南北向或接近南北向?yàn)楹?，而?yīng)該避免東西向。如某些方位住宅不能為南北向，則至少應(yīng)保證主要房間設(shè)在冬季朝陽或背風(fēng)的部位，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱量。同時(shí)，注意建筑間距與節(jié)能的關(guān)系，使建筑南墻的太陽輻射面積在整個(gè)采暖季節(jié)中不因其他建筑的遮擋而減少。

3.2 提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷風(fēng)滲透和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)兩方面造成的。大量試驗(yàn)結(jié)果表明，住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗能量占建筑采暖熱耗的 1/3以上，顯然，如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的保溫隔熱性能，則可以減少夏季室外傳入室內(nèi)的熱量和冬季室內(nèi)傳出室外的熱量，從而減少建筑物的能耗。

3.2.1 窗戶節(jié)能

窗戶為薄壁的輕質(zhì)構(gòu)體，是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物夏季降溫或冬季保溫能耗的50%以上。在節(jié)能設(shè)計(jì)中不同朝向的墻窗比不同，在高能耗墻面（東西面）應(yīng)避免開大窗，且應(yīng)提高窗戶的遮陽性能。同時(shí)，要根據(jù)制冷、采暖費(fèi)用和空調(diào)設(shè)備價(jià)格的綜合比較去確定合適的玻璃品種，從導(dǎo)熱性和隔熱性兩個(gè)方面去綜合比選。

3.2.2 墻體節(jié)能

我國長期以實(shí)心黏土磚為主要的墻體材料，用增加砌筑厚度來滿足保溫要求，這對能源和土地資源是一種嚴(yán)重浪費(fèi)，因而在節(jié)能的前提下，應(yīng)進(jìn)一步推廣復(fù)合墻體和空心磚墻技術(shù)。

復(fù)合墻體的應(yīng)用越來越廣泛。其主要原理為：用磚或鋼筋混凝土做承重墻，并與絕熱材料復(fù)合達(dá)到增加墻體的保溫隔熱性能。絕熱材料主要有礦棉、巖棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等。目前復(fù)合墻有兩種做法：

（1）內(nèi)保溫，將絕熱材料復(fù)合在外墻內(nèi)側(cè)。此方法施工簡易，目前應(yīng)用廣泛。

（2）中間保溫，即將絕熱材料設(shè)在外墻與內(nèi)墻中間，可取得良好的保溫性，但要填充密實(shí)，避免內(nèi)部空氣對流。

（3）外保溫，將絕熱材料復(fù)合在承重墻外側(cè)，此方法熱穩(wěn)定性好，居住較舒適，但外保溫材料要經(jīng)得起日曬雨淋和冰凍的侵襲，這對外保溫材料的耐久性提出了很高的要求。

在節(jié)能設(shè)計(jì)中也應(yīng)根據(jù)墻體的朝向不同而設(shè)計(jì)不同的墻體厚度。如各面墻均相同，由于各朝向所吸收到的太陽輻射量差別很大，特別是南面墻冬季吸熱較多，因此不如將增加的保溫材料集中設(shè)置于北墻或東西墻，這樣可以減少保溫費(fèi)用，在構(gòu)造上也容易做得比較簡單。

3.3 屋面節(jié)能

屋面節(jié)能的主要措施為：

（1）屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。

（2）屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大。

4 結(jié)束語

我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)才剛剛起步，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)有很大的市場，前景是光明的。只要我們認(rèn)真扎實(shí)地在以上各個(gè)環(huán)節(jié)中做好工作，就可以有效地降低建筑耗能量，利用“后發(fā)”優(yōu)勢，迎頭趕上，為中國建筑業(yè)、能源業(yè)作出貢獻(xiàn)。

Analysis of Residential Building Energy－saving Design in the Subtropical Region

Guan Xiuping

In order to reduce energy consumption, residential building energy－saving design is essential. The article introduces the residential building energy－saving design from three aspects including China’s current situation of building energy consumption, the factors that affect the building energy－saving, and technical measures of building energy－saving design.

residential building; energy－saving design; necessity; technical measures; optimal design

TU201.5

A

1000－8136（2010）36－0157－02