天津地區(qū)公租房保溫節(jié)能設(shè)計優(yōu)化研究

□文/陽建華 史 津

天津市在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的“十二·五”規(guī)劃建設(shè)中指出：未來五年，天津市要加強政策調(diào)節(jié)，改善住房供應(yīng)結(jié)構(gòu)，推進公租房、經(jīng)濟適用房、限價商品住房等保障性住房建設(shè)，擴大住房保障覆蓋面。在“十一·五”期間，天津市累計新建各類保障性住房2 400萬m2，33.5萬套，占全市住宅建設(shè)量的30%。在接下來的5 a里，天津?qū)⑿略霰Ｕ闲宰》?0萬套。目前全國和天津地區(qū)并無保障性住房節(jié)能的相關(guān)標準，只是在參照相應(yīng)的居住節(jié)能設(shè)計標準。

在住宅所耗費的諸多能耗中，通過建筑圍護結(jié)構(gòu)散失的供暖制冷系統(tǒng)能耗在整個建筑能耗中約占65%。

天津地處寒冷地區(qū)（B）區(qū)，居住建筑采暖能耗是建筑能耗的主體，盡管夏季也有空調(diào)降溫需求，但是，天津地區(qū)有4個月連續(xù)采暖的需求，通過圍護結(jié)構(gòu)散失的采暖能耗仍然是占主導地位。因此，圍護結(jié)構(gòu)的熱工節(jié)能主要從保溫出發(fā)考慮。目前天津地區(qū)是以外墻外保溫作為建筑物的主要保溫節(jié)能方案。

1 指標分析比較

1.1 耗熱量指標優(yōu)化

建筑物外圍護面積的多少直接影響采暖能耗損失程度，反映外圍護面積大小的一個重要指標就是建筑物的體形系數(shù)S。它是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其外表面積所包圍的體積之比，即S=F/V。外表面積中，不包括地面和不采暖樓梯間內(nèi)墻及戶門的面積。體形系數(shù)的大小對建筑能耗的影響非常顯著，建筑物的平立面出現(xiàn)過多凹凸，體形系數(shù)越大；反之，體形系數(shù)越小，外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱損失越小。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應(yīng)該將體形系數(shù)控制在一個較小的水平上。

天津市大量保障性住房的基本特點是：點式高層，塔式住宅且樓棟種類較少、容積率高；一梯多戶的中小套型；小區(qū)總建筑面積數(shù)很大，同時在規(guī)劃與總圖階段，規(guī)劃用地位置早已選定；總平面布置后由日照分析軟件得出最優(yōu)方案，但不一定對節(jié)能有利；平面設(shè)計時，由于套型數(shù)量多而很難做到每戶有良好的自然通風和天然采光；有些主要房間東西曬等。和這些被動式設(shè)計因素相比，體形系數(shù)的控制相對要容易一些。

比較一個典型的公租房（一梯10戶）戶型，暫不考慮對標準層面積和套型的影響，在其他設(shè)計均不改變的情況下，通過局部平面和層數(shù)的改變對比體形系數(shù)與耗熱量指標，見圖1。

圖1 典型公租房戶型

計算時使用中國建筑科學研究院開發(fā)的PKPM建筑節(jié)能分析軟件2010版，計算采用的天津氣象參數(shù)見表1。

表1 天津地區(qū)（寒冷B區(qū)）居住建筑節(jié)能計算氣象參數(shù)

對比結(jié)果見表2。

表2 對比體形系數(shù)與耗熱量指標

由表2可知，通過對標準層平面局部的適當調(diào)整，體形系數(shù)分別為0.32、0.28；單位耗熱量分別為12.67、12.07 W/m2，體形系數(shù)的降低可以有效地減少建筑物的單位耗熱量。

當然，體形系數(shù)大小不僅僅是對外建筑物圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量損失有影響，還與建筑造型、平面布局、采光通風等有著緊密的關(guān)系。體形系數(shù)過小，將制約建筑師的創(chuàng)造性，造成設(shè)計方案的單一性，平面布局困難，甚至損害建筑功能。因此，在天津地區(qū)，設(shè)計時如何合理確定保障性住房的建筑形狀，必須結(jié)合當?shù)氐臍夂驐l件，相應(yīng)季節(jié)的太陽輻射、風環(huán)境、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造等其他因素。設(shè)計時應(yīng)盡可能地減少建筑物的外圍護面積，權(quán)衡利弊，凹凸面不要過多，以達到節(jié)能的目的。

1.2 經(jīng)濟性優(yōu)化

設(shè)計過程中，為了達到基本相同的節(jié)能標準可以采用不同的外墻保溫材料層組合。由于每一種材料的物理指標不相同，尤其是直接反映保溫性能的導熱系數(shù)指標λ差別較大。以圖1b為例，其他設(shè)計做法不變，比較使用不同厚度、不同保溫材料和住宅總建面積所得出的結(jié)果見表3。

表3 不同外墻外保溫材料與建筑面積造價指標

由表3看出，相似單位耗熱量，由于選用不同外墻保溫材料時的厚度不同，總建筑面積約有1 700 m2的差異。但同時增加了保溫材料的總造價和降低了保溫材料的總用量。因此，本文建議：

1）如果建設(shè)的保障性住房是需要市民以單價形式購買的經(jīng)濟適用房，從讓利于市民的角度出發(fā)，建議優(yōu)先選用總建筑面積偏小的方案三；

2）如果建設(shè)的保障性住房是需要市民以按套型的月租形式租住的公租房，從經(jīng)濟性角度出發(fā)，建議優(yōu)先選用總造價偏低的方案一；

3）從節(jié)能的角度出發(fā)，建議優(yōu)先選用保溫材料總用量小的方案三。

1.3 安全性優(yōu)化

消防部門對保溫材料的防火性能越加的重視。公消[2011]65號文指出，在新標準發(fā)布前，從嚴執(zhí)行《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》第二條規(guī)定，民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料。目前能夠達到A級的只有巖棉、玻璃棉、無機保溫砂漿等無機保溫材料，而在今后要想使用EPS、XPS等有機保溫材料，則需要廠商對材料生產(chǎn)技術(shù)進行改進，使之達到規(guī)定的燃燒性能級別。讓外墻外保溫材料既要符合節(jié)能指標，也要符合防火安全指標，不能偏向任何一方。

2 結(jié)語

通過上述的優(yōu)化與比較可以得出，在方案設(shè)計階段對體形系數(shù)的適當降低可以有效地減少建筑物的單位耗熱量，從而達到節(jié)能目的；在方案深化階段中可以根據(jù)不同的房屋類型正確選用相對應(yīng)的外墻保溫方案；在施工階段中施工單位采購合格的保溫材料以及生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出達到國家標準的保溫材料可以有效防止安全隱患的發(fā)生。

[1]江 億，林波榮，曾劍龍，等.住宅節(jié)能[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]DB 29-1—2010，天津市居住建筑節(jié)能標準[S].

[3]楊惠忠.建筑節(jié)能新技術(shù)研究與工程應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.