住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討

楊承清

(山西省陽(yáng)泉市建筑設(shè)計(jì)院，山西陽(yáng)泉 045000)

0 引言

建筑節(jié)能關(guān)系到人類前途的命運(yùn)，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)建筑舒適度的要求也越來(lái)越高。如何在不斷提高室內(nèi)舒適度的同時(shí)，提高能源利用率，使建筑用能的總水平不斷降低，走可持續(xù)發(fā)展之路，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，同時(shí)也是保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染的重要舉措。

能源消耗最主要來(lái)源于工業(yè)、建筑和交通三部分，其中建筑能耗目前在我國(guó)占到全社會(huì)總能耗的1/3，而采暖、空調(diào)能耗占建筑物能耗的65%。我國(guó)北方采暖城市居住面積僅占城市居住面積的10%，而建筑能耗卻占到40%。就我們山西省而言，2012年城鎮(zhèn)化率超過(guò)了51%，既有建筑8億m2，每年新增3 000萬(wàn)m2，建筑能耗占到社會(huì)總能耗的22.3%。住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的目的是為了提高人們生活的舒適度，而我國(guó)居民的建筑舒適度標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還比較低，隨著生活舒適度標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，建筑能耗還將大幅上漲。因此，住宅建筑節(jié)能勢(shì)在必行。2012年3月山西省新的節(jié)能地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ 04-242-2012居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已頒布，2012年6月1日起實(shí)施，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到65%。

1 影響住宅建筑節(jié)能的主要因素

1)建筑總體的布置直接影響建筑的能耗。房屋的朝向從兩個(gè)方面影響著室內(nèi)的溫度，即主導(dǎo)風(fēng)向和太陽(yáng)輻射。夏季主導(dǎo)風(fēng)向給室內(nèi)以涼爽，降低空調(diào)能耗;冬季利用太陽(yáng)輻射的自然能源，更多的獲得太陽(yáng)日照，減少供熱能耗。因此建筑基地應(yīng)盡量選擇在向陽(yáng)避風(fēng)的地段上，為建筑爭(zhēng)取日照創(chuàng)造必要的條件。

2)住宅建筑的主要組成部分外墻、外門窗及屋頂是影響建筑節(jié)能的另一主要因素。

a.外墻是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響到建筑的耗熱量。特別是我們山西省大部分地區(qū)一直沿用的實(shí)心粘土磚，其保溫性能就比較差。按照新標(biāo)準(zhǔn)(以多層住宅為例)，當(dāng)建筑物體型系數(shù)小于0.3時(shí)，屬寒冷(A)區(qū)的山西省陽(yáng)泉市其外墻傳熱系數(shù)限值應(yīng)小于0.6 W/(m2·K)。370厚實(shí)心粘土磚外墻加上內(nèi)外抹灰，其傳熱系數(shù)為1.53，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于限值0.6。370厚非粘土多孔磚傳熱系數(shù)為1.19，而370厚加氣混凝土砌塊傳熱系數(shù)只有0.54，小于限值0.6。通過(guò)以上比較可以看出，傳統(tǒng)的由單一材料組成的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體，其熱工性能指標(biāo)已經(jīng)不能滿足節(jié)能建筑的要求。而復(fù)合墻體則充分利用各種材料的不同性能，來(lái)達(dá)到節(jié)能建筑所需要的圍護(hù)墻體的熱工性能指標(biāo)，因此，在節(jié)能的前提下，應(yīng)大力推廣非粘土空心磚墻和復(fù)合墻體技術(shù)。

b.外門窗對(duì)建筑能耗的影響有兩方面:一方面是窗的傳熱影響冬季采暖能耗，另一方面是窗受太陽(yáng)輻射影響夏季空調(diào)降溫能耗。因此，減少冬季流出室外的熱量和夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量、改善外窗的保溫性能、減小窗的傳熱系數(shù)、抑制溫差是節(jié)能設(shè)計(jì)的重要手段。新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)考慮到由于各朝向受輻射熱的程度不同，各朝向的窗墻比限值是不同的。特別是南向冬季進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射更有利于建筑節(jié)能。而住宅建筑是為家庭提供團(tuán)聚交流、休息睡覺(jué)、做飯用餐、學(xué)習(xí)家務(wù)等的空間，對(duì)外窗的要求只要達(dá)到滿足功能使用的窗地比和采光比即可，不需要過(guò)分追求室內(nèi)的通透明亮，因?yàn)橥獯暗膫鳠釗p失要比外墻大得多，任何一個(gè)外窗面積過(guò)大，都將嚴(yán)重影響整幢建筑的節(jié)能效果。

c.屋面作為建筑物的重要組成部分，其保溫材料的好壞直接影響著建筑物的耗熱量?，F(xiàn)今許多高層住宅的屋面都會(huì)作為消防疏散平臺(tái)，而一些大底盤住宅建筑，其大底盤的屋頂也都做成供居民休閑娛樂(lè)的屋頂花園，而且還要考慮消防車的通行，這樣對(duì)屋面保溫材料就有了更高的要求。要想耗熱量小，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)就要低，這樣材料強(qiáng)度也隨之降低，因此，不同的屋面對(duì)保溫材料的要求是不同的。普通不上人屋面應(yīng)該選用密度小、導(dǎo)熱系數(shù)低的保溫材料，以減輕屋面重量。而對(duì)于一些上人屋面和屋頂花園就要選用密度大，吸水率低的一些保溫材料，除保證屋面的強(qiáng)度外，還要具有良好的保溫隔熱性能。

2 住宅建筑的細(xì)部節(jié)能設(shè)計(jì)

1)外墻的傳熱耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量的28%以上，外墻面積的大小直接影響外墻的耗熱量。外墻在進(jìn)行熱量傳遞時(shí)，在梁柱處很容易出現(xiàn)熱流集中，此處即為熱橋。熱橋現(xiàn)象作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種常見(jiàn)現(xiàn)象，在很大程度上會(huì)影響外墻的保溫效果。因?yàn)榛炷亮褐膶?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)的砌體(如磚墻、砌塊墻)的導(dǎo)熱系數(shù)。因此在外墻節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)不同材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加權(quán)平均的算法來(lái)確定保溫材料的厚度。除此之外，還要做好與外墻面有關(guān)的一些部位的保溫，如:雨篷、空調(diào)板、不采暖陽(yáng)臺(tái)板等，現(xiàn)在通常的做法就是在板的上下均抹30厚玻化微珠保溫砂漿。而飄窗上下圍板及女兒墻的保溫材料厚度應(yīng)與外墻保溫厚度相同。

2)外窗及窗與洞口之間縫隙的耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量的50%以上，減少窗戶的面積與縫隙的長(zhǎng)度是節(jié)能設(shè)計(jì)的重要措施?，F(xiàn)階段高層住宅的外窗基本上選用了縫隙小、氣密性好的平開(kāi)窗。隨著門窗保溫性能的不斷提高，門窗框與墻體之間的縫隙成了保溫的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。以前的施工做法都采用水泥砂漿填塞，這樣縫隙很容易形成熱橋，而門窗洞口側(cè)面處于室外的側(cè)墻也很容易使室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露。為了更好的減少熱量的流失，在窗框與洞口之間的縫隙采用擠入聚氨酯等高效保溫材料進(jìn)行填堵，窗洞口室外部分四周均抹30厚?；⒅楸厣皾{進(jìn)行保溫處理。

3 對(duì)住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題的探討

1)飄窗的出現(xiàn)雖然增大了住宅的室內(nèi)空間，但是節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)要求圍板的傳熱系數(shù)與外墻相同，而飄窗圍板均為混凝土板，其傳熱系數(shù)低，所用保溫材料厚度比外墻還厚，使得外墻線條笨重，影響了外立面的整體效果。另外，在施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)偷工減料，致使圍板保溫不夠，冬季室內(nèi)窗臺(tái)“水流成河”，損害了用戶利益。因此，住宅設(shè)計(jì)時(shí)飄窗應(yīng)慎用。

2)新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.2規(guī)定窗墻面積比應(yīng)按建筑開(kāi)間計(jì)算，是因?yàn)榇暗膫鳠釗p失比較大，需要嚴(yán)格控制每個(gè)開(kāi)間窗的窗墻比不能超限，雖然這樣能更加精確的確定每個(gè)窗的選型，使得每個(gè)開(kāi)間的耗熱量都與之相匹配，但是如果出現(xiàn)在相同立面上的窗的材質(zhì)不統(tǒng)一，同樣也會(huì)給施工帶來(lái)很多不便。而為了統(tǒng)一立面，設(shè)計(jì)中則會(huì)按照最大窗墻比的窗來(lái)選擇窗型，這樣也會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。

3)陽(yáng)泉市屬寒冷(A)區(qū)，屋面設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)亓?xí)慣做法是在頂層做雙層板坡屋頂，一方面是為了豐富立面，另一方面是由于在雙層板之間形成了空氣層，使得頂層防水、保溫均能達(dá)到良好的效果。現(xiàn)行新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)不采暖地下室頂板和采暖與非采暖空間的隔墻提出要求，而對(duì)雙層板的坡屋面仍沒(méi)有要求。以往我們?cè)谶M(jìn)行坡屋面節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，頂層樓板通常按照不采暖地下室頂板的傳熱系數(shù)來(lái)計(jì)算保溫厚度，而坡屋面只做構(gòu)造保溫。

4)由于建筑外墻保溫大量采用燃燒性能為A級(jí)的保溫材料，這樣激發(fā)了A級(jí)保溫材料的研發(fā)。于是市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多新的保溫材料，而設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)卻缺少與之配套的包括材料、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等內(nèi)容的技術(shù)規(guī)程，甚至有些保溫產(chǎn)品如:相變材料等，用了幾年以后才發(fā)現(xiàn)不適合做外墻保溫。這樣不僅浪費(fèi)了材料，而且還沒(méi)有達(dá)到節(jié)能保溫效果，甚至給節(jié)能工作帶來(lái)了許多不良影響。因此，還需要有關(guān)職能主管部門和權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督和監(jiān)管。

總之，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不能犧牲居住環(huán)境的舒適度，必須在保證環(huán)境質(zhì)量的前提下進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。在未來(lái)“十二五”期間，山西省作為國(guó)家第九個(gè)轉(zhuǎn)型改革實(shí)驗(yàn)區(qū)，要積極推廣綠化建筑、低能耗被動(dòng)式建筑、再生能源一體化建筑，對(duì)太陽(yáng)能熱水器的推廣也將成為節(jié)能設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。

［1］DBJ 04-242-2012，居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］張俏梅.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)探討［J］.山西建筑，2011，37(3):185-186.