淺談工程實踐的建筑節(jié)能設(shè)計

魏 薇

(合肥工業(yè)大學 建筑設(shè)計研究院，安徽 合肥 230009)

淺談工程實踐的建筑節(jié)能設(shè)計

魏 薇

(合肥工業(yè)大學 建筑設(shè)計研究院，安徽 合肥 230009)

建筑節(jié)能的目的是減少建筑能耗，包括建造能耗與使用能耗。建筑節(jié)能越來越重要，而建筑節(jié)能設(shè)計已成為建筑設(shè)計的重要組成部分。結(jié)合工作經(jīng)驗，從實際工作出發(fā)，就建筑節(jié)能設(shè)計問題進行了初步總結(jié)。

建筑；節(jié)能；能耗；設(shè)計

現(xiàn)代社會高速發(fā)展，環(huán)境污染、能源危機問題日益突出，節(jié)約能源成為全社會共同關(guān)注、共同努力的問題。城市建設(shè)的快速發(fā)展使得建筑能耗在整個社會能源消耗中的比重越來越大。我國建筑能耗占社會總能耗的25%～30%左右[1]，降低建筑能耗能夠起到降低和減少碳排放的目的[1]。節(jié)約資源、保護環(huán)境、提高人民生活水平、實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑節(jié)能是必不可少的舉措。

建筑節(jié)能的目的是減少建筑能耗，包括建造能耗與使用能耗。建筑能耗中78%～85%為建筑使用過程中的能耗[1]。因此，通常意義上講的建筑能耗主要指建筑使用能耗，把建筑節(jié)能的范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗。建筑節(jié)能設(shè)計簡單的來說就是在建筑設(shè)計中，執(zhí)行節(jié)能標準，采用節(jié)能型的技術(shù)、設(shè)備、材料和產(chǎn)品，在保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的前提下，減少建筑使用能耗。

建筑節(jié)能設(shè)計已經(jīng)實施了多年，安徽省對節(jié)能的要求也在不斷強化和提高，節(jié)能設(shè)計早已成為建筑設(shè)計的重要組成部分。目前，在建筑設(shè)計實踐中，有關(guān)節(jié)能的計算和設(shè)計仍然還有一些需要完善和改進的地方。

1 確定建筑節(jié)能的類型和范圍

在節(jié)能設(shè)計中，建筑根據(jù)實際使用功能確定節(jié)能設(shè)計類型：公共建筑、居住建筑。安徽省節(jié)能設(shè)計標準[2-3]對確定建筑節(jié)能類型有明確規(guī)定。一些功能較復雜的建筑為兩種節(jié)能類型的組合，需要在設(shè)計中明確各節(jié)能類型，分類設(shè)計，分類說明。另外，公共建筑需根據(jù)建筑規(guī)模確定建筑節(jié)能設(shè)計類別：甲類公共建筑或乙類公共建筑，執(zhí)行不同的節(jié)能指標。

需要特別注意的是一些特殊建筑和部位的節(jié)能設(shè)計。有些建筑有無需做節(jié)能設(shè)計的部分，如外廊、室外樓梯、設(shè)備用房和衛(wèi)生間等，但出屋面的電梯機房，應(yīng)做保溫、隔熱設(shè)計[2-3]。設(shè)計中應(yīng)說明實際節(jié)能設(shè)計的范圍，標明實際節(jié)能外圍護結(jié)構(gòu)的位置，并使節(jié)能外圍護結(jié)構(gòu)閉合。

2 節(jié)能設(shè)計的執(zhí)行標準

根據(jù)不同的建筑類型和氣候分類，節(jié)能建筑執(zhí)行不同的國家[4-5]和地方標準[2-3]。安徽省屬于夏熱冬冷地區(qū)，節(jié)能目標為節(jié)能50%。合肥市的工程還應(yīng)符合合肥市節(jié)能設(shè)計標準實施細則的要求，部分建筑需實行節(jié)能65%節(jié)能目標。

在實際工程中節(jié)能設(shè)計的各項規(guī)定性指標很難全部符合國家、地方的節(jié)能標準，必須進行建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的綜合判斷。選擇適用的節(jié)能計算軟件，使用有效的軟件版本是進行節(jié)能電算的前提。使用正確的計算軟件即執(zhí)行了正確的節(jié)能標準，保證了計算結(jié)果的有效性。在進行建筑節(jié)能綜合判斷時，區(qū)分建筑結(jié)構(gòu)類型(重質(zhì)或輕質(zhì))，使主要維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、外門窗的綜合遮陽系數(shù)的限制應(yīng)符合安徽省地方標準[2-3](合肥市實施細則)的要求。

3 節(jié)能設(shè)計

節(jié)能設(shè)計中應(yīng)選擇較成熟的建筑材料，且充分了解維護結(jié)構(gòu)和保溫材料的性能和特點是必要的。節(jié)能計算時，材料的相關(guān)物理性能如導熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、干密度、修正系數(shù)，以及不同型材門窗的導熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、太陽得熱系數(shù)等計算參數(shù)應(yīng)以國標、省標中所列數(shù)據(jù)為設(shè)計依據(jù)。節(jié)能計算軟件材料庫中的計算參數(shù)以及材料供應(yīng)商所提供的數(shù)據(jù)僅可參考，不宜直接采用。材料的名稱表達應(yīng)具體、明確、規(guī)范并與設(shè)計圖紙表達一致。

建筑節(jié)能保溫材料的選擇不僅要滿足熱工性能的要求，而且要滿足消防和使用安全的要求。

建筑設(shè)計防火規(guī)范[6]中對建筑不同部位保溫材料的燃燒性能等級、防護層厚度以及其他一些防火構(gòu)造措施做了相應(yīng)的規(guī)定。如：設(shè)置人員密集場所的建筑，其外墻外保溫材料的燃燒性能應(yīng)為A級。外墻外保溫采用B1、B2級保溫材料時，防護層厚度首層不應(yīng)小于15 mm，其他層不應(yīng)小于5 mm等等。

安徽省地方標準對保溫材料的抗壓強度、厚度、外飾面等做了相關(guān)規(guī)定。如：無機保溫砂漿用于內(nèi)墻面、屋面或樓地面上保溫時應(yīng)采用干密度、抗壓強度相對較大的Ⅱ型無機保溫砂漿。無機保溫砂漿外墻外保溫系統(tǒng)采用涂料或裝飾砂漿飾面時，外保溫層設(shè)汁厚度不應(yīng)超過40 mm；采用面磚飾面時外保溫層厚度不應(yīng)超過30 mm；采用面磚飾面時，飾面磚的應(yīng)用高度不應(yīng)大于40 m[7]。巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)不得采用飾面磚、石材作為飾面材料。巖棉板不得用于屋面和樓面保溫層等等[8]。

節(jié)能計算時，應(yīng)注重建筑節(jié)能計算模型的正確性和節(jié)能構(gòu)造做法的合理性。如正確設(shè)置底面接觸空氣架空板位置；熱橋梁柱的計算寬度應(yīng)與外圍護墻體等寬；熱橋樓板的高度取值應(yīng)與實際樓板厚度一致；外圍護墻體內(nèi)保溫時，有內(nèi)隔墻的熱橋柱和熱橋樓板無法做內(nèi)保溫計算時應(yīng)取消內(nèi)保溫構(gòu)造；坡屋面中順水條、掛瓦條、塊瓦為非閉合的構(gòu)造層，在節(jié)能計算中不應(yīng)計入外保溫構(gòu)造等。設(shè)計施工圖是節(jié)能施工的依據(jù)，在工程實踐中，施工圖中有關(guān)節(jié)能的內(nèi)容表達完善能夠保證建筑節(jié)能系統(tǒng)的質(zhì)量和施工的便利。

建筑節(jié)能設(shè)計專篇中應(yīng)根據(jù)圖紙深度要求對建筑類別、氣候類型、節(jié)能目標、執(zhí)行標準進行說明。明確墻體材料、保溫材料的選用類型、厚度、相關(guān)物理性能和燃燒性能等級；明確門窗型材、玻璃類型和設(shè)計K值等。

在工程做法中明確維護結(jié)構(gòu)的節(jié)能構(gòu)造做法，在詳圖中正確表達各節(jié)點的節(jié)能構(gòu)造等。施工圖中所有的節(jié)能措施應(yīng)與節(jié)能計算時的做法一致，或不低于節(jié)能計算的標準。特別需要注意的是當屋面采用倒置式屋面做法時，屋面保溫層的設(shè)計厚度應(yīng)按計算厚度增加25%取值，且最小厚度不得小于25 mm。

4 節(jié)能設(shè)計的優(yōu)化

在項目設(shè)計中，因地制宜地將建筑節(jié)能的設(shè)計理念貫穿在設(shè)計的全過程，采取主動優(yōu)化的設(shè)計原則。日常的工作中，設(shè)計多數(shù)都采用先建筑后節(jié)能的模式，在建筑設(shè)計的最后階段才對已定型的建筑被動地進行節(jié)能計算和設(shè)計。結(jié)果，某些建筑因為忽略了建筑朝向、體型系數(shù)、窗墻比等一些對節(jié)能影響較大的因素，只能通過簡單地增加保溫層厚度，采用低K值的LOW-E窗等方法來降低外圍護結(jié)構(gòu)的傳導系數(shù)，減少建筑運行能耗，以期達到規(guī)定的節(jié)能目標。建筑設(shè)計不合理不僅增加了節(jié)能的施工難度、建筑造價、安全隱患，而且不能取得良好的節(jié)能效果。

建筑節(jié)能是一項全方位的綜合性的系統(tǒng)工程，在設(shè)計中采取各種策略或措施降低建筑能耗。一些有特殊要求或受條件限制需要節(jié)能外墻K值較低的建筑，為了避免保溫層過厚的弊端，采用自保溫墻體是較好的選擇。外門窗能量損耗占建筑總能耗的比例較大，門窗散熱25%～28%，門窗滲透23%～25%[9],是建筑節(jié)能的最薄弱部位。LOW-E中空玻璃窗因其K值較低在節(jié)能設(shè)計中普遍使用。但在夏熱冬冷地區(qū)，既有夏季隔熱的要求，也有冬季采暖的要求。低K值、低遮陽系數(shù)的玻璃有利于夏季遮陽卻不利于冬季采暖，對一些建筑朝向不佳、窗墻比過大的建筑，往往并不能取得良好的節(jié)能效果?？梢郧擅钤O(shè)置建筑外遮陽，做到冬季最大限度使建筑得熱，夏季最大限度降低輻射熱[10]，有效地解決這一矛盾。

5 結(jié)束語

建筑節(jié)能是實施能源、環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是建筑本身走可持續(xù)發(fā)展之路的基本要求。隨著建筑節(jié)能實施不斷深入，建筑設(shè)計的方法和理念需要深化和變革以適應(yīng)建筑業(yè)節(jié)能發(fā)展的趨勢，建筑設(shè)計的內(nèi)涵也會逐漸延伸，與各相關(guān)專業(yè)的聯(lián)系將更緊密。因此，在設(shè)計中要多研究、多嘗試、多積累、多總結(jié)，在有限的條件下將建筑功能與藝術(shù)和技術(shù)更好地結(jié)合，使建筑設(shè)計的各個方面都能體現(xiàn)出既符合建筑學原理，又符合節(jié)能原則的優(yōu)秀建筑。

[1] 李寶鑫,蘆 巖.寒冷地區(qū)窗墻面積比對建筑能耗影響分析[J].建筑論壇,2014(3):82～85.

[2] DB 34/1467-2011, 安徽省公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[3] DB 34/1466-2011, 安徽省居住建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[4] GB 50189-2015, 公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[5] JGJ 134-2010, 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[6] GB 50016-2014, 建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[7] DB 34/1503-2011, 無機保溫砂漿墻體保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[8] DB 34/1859-2013, 巖棉板外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[9] 劉 程.建筑圍護結(jié)構(gòu)與建筑節(jié)能[J].工程設(shè)計與建設(shè),2004(4):4～6.

[10] 張津弈,董露露,張 建,等.對《綠色建筑評價標準》的思考與建議[J].建筑論壇,2014(3):70～73.

2016-08-29；修改日期：2016-09-06

魏 薇(1973-)，女，安徽蕪湖人，碩士，合肥工業(yè)大學建筑設(shè)計研究院高級工程師．

TU111.195

A

1673-5781(2016)05-0671-03