居住建筑中建筑專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)

劉 彤

1 推進(jìn)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)勢(shì)在必行

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑能耗已達(dá)到社會(huì)能源消耗量的32%[1]。建筑對(duì)能源的嚴(yán)重消耗已經(jīng)成為約束我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)、建造、使用節(jié)能建筑有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展。建筑節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展概念的具體化，同時(shí)又是建筑科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。建筑行業(yè)全面節(jié)能勢(shì)在必行，其中節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

我國(guó)建筑節(jié)能工作開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，多年來(lái)政府頒布了一系列建筑節(jié)能的相關(guān)政策、法規(guī)：

1986年建設(shè)部發(fā)布的 JGJ 26—1986 《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（采暖居住建筑部分）[2]正式啟動(dòng)了國(guó)內(nèi)的建筑節(jié)能戰(zhàn)略，并于1986年到1995年間先后數(shù)次發(fā)文提出了建筑節(jié)能控制指標(biāo)；2005年建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》[3],要求到2010年，全國(guó)城鎮(zhèn)新建建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%，北方和沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和特大城市新建建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能65%的目標(biāo)。2013年1月1日起正式實(shí)施的北京市地方標(biāo)準(zhǔn) DB 11/891—2012 《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[4]在國(guó)內(nèi)首次提出建筑節(jié)能設(shè)計(jì)75%的要求，高于國(guó)內(nèi)相關(guān)國(guó)標(biāo)和行標(biāo)，同發(fā)達(dá)國(guó)家水平相當(dāng)。

1997年人大常委會(huì)發(fā)布《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》[5]明確了“節(jié)能是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”，首次給節(jié)能賦予法律地位；2000年建設(shè)部發(fā)文《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》[6],對(duì)違反建筑節(jié)能要求的行為明確了處罰措施。

2006年實(shí)施《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》修訂版，大力鼓勵(lì)發(fā)展建筑節(jié)能新技術(shù)和產(chǎn)品、施工工藝、管理技術(shù)及可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，為推動(dòng)民用建筑節(jié)能工作指出了明確的發(fā)展方向。

2009年公安部發(fā)文《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》公通字【2009】46號(hào)文[7]，對(duì)民用建筑的外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾材料防火設(shè)計(jì)提出了詳盡的要求。

2011年住建部發(fā)布《“十二五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃》[8]，提出到“十二五”末，建筑節(jié)能將形成1.16億 t標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)能能力，城鎮(zhèn)新建建筑執(zhí)行不低于65%的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，完成4億 m2的既有建筑改造任務(wù)，開(kāi)始實(shí)施農(nóng)村建筑的節(jié)能改造試點(diǎn)。2012年財(cái)政部、住建部在《關(guān)于加快推動(dòng)我國(guó)綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》[9]中指出2012年在建筑節(jié)能方面的投入將超過(guò)40億元，提高綠色建筑在新建建筑中的比重。到2014年政府投資的公益性建筑和保障性住房全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，到2020年綠色建筑占新建建筑的比重超過(guò)30%。

2015年住建部再次發(fā)布新版GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[10]，并要求于2015年10月1日起實(shí)施。

上述一系列政策、法規(guī)表明，隨著時(shí)代的發(fā)展，政府對(duì)建筑節(jié)能的要求越來(lái)越高，越來(lái)越嚴(yán)，標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越明確，工作越來(lái)越深入、具體。

建筑節(jié)能就是節(jié)約建筑物的能源消耗，減少能源損失，提高能源利用率。作為建筑設(shè)計(jì)者，要以節(jié)能設(shè)計(jì)的理念反思傳統(tǒng)理念，利用新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品，把建筑功能和美學(xué)與提高能源利用效率有機(jī)結(jié)合，達(dá)到降低能耗的目的。

2 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的途徑

2.1 提高法制觀念

認(rèn)真嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和地方政府出臺(tái)的政策、法規(guī)以及建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，以此作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2.2 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要因地制宜

我國(guó)土地遼闊，根據(jù)氣候特點(diǎn)的不同，共分為七個(gè)氣候區(qū)域，設(shè)計(jì)時(shí)要針對(duì)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，選擇適合的設(shè)計(jì)策略，達(dá)到最大化利用區(qū)域氣候的潛在優(yōu)勢(shì)。

2.3 建筑節(jié)能規(guī)劃與設(shè)計(jì)

建筑師從整體綜合設(shè)計(jì)觀念出發(fā)，與其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員緊密配合，做好節(jié)能規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

2.3.1 采取合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)

重視利用自然環(huán)境（如湖泊、綠地、地形、地貌），可在建筑周圍布置樹(shù)木、植被、水面、假山、圍墻等，創(chuàng)造良好的建筑室外微氣候來(lái)改善室內(nèi)微環(huán)境，盡量減少對(duì)建筑設(shè)備的依賴。

2.3.2 建筑避風(fēng)、朝向設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)中，避開(kāi)不利風(fēng)向，減少冷空氣對(duì)建筑物的滲透。建筑朝向應(yīng)以南北向或接近南北向?yàn)楹?。主要房間宜設(shè)置在冬季背風(fēng)和朝陽(yáng)部位。寒冷區(qū)域務(wù)必注意應(yīng)用日照原理，多吸收太陽(yáng)熱能，增加舒適感[11]。

2.3.3 建筑間距、體型設(shè)計(jì)

建筑間距應(yīng)保證住宅室內(nèi)獲得一定的日照量，并結(jié)合通風(fēng)、省地等因素綜合確定。建筑體型宜采用體形系數(shù)小，冬日得熱多，夏日得熱少，日照遮擋小，利于避風(fēng)的平整、簡(jiǎn)潔、美觀大方的建筑形態(tài)[11]。

2.3.4 室內(nèi)平面布置設(shè)計(jì)

建筑平面布局應(yīng)遵循有利于節(jié)能的原則進(jìn)行內(nèi)部空間合理的分隔與布置。

2.4 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

2.4.1 墻體節(jié)能

墻體是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，它的節(jié)能設(shè)計(jì)直接影響到建筑的耗能。常見(jiàn)的墻體設(shè)計(jì)方式為：內(nèi)保溫、外保溫和復(fù)合保溫墻3種。

1）內(nèi)保溫墻體。保溫材料位于墻內(nèi)側(cè)，承重材料為磚、砌塊和混凝土。高效保溫材料可為聚苯板、巖棉板或玻璃棉板、充氣石膏板、水泥膨脹珍珠巖板、保溫砂漿等。內(nèi)保溫墻，易于安裝施工，但應(yīng)注意對(duì)構(gòu)造柱、樓板、隔墻等周邊部位“熱橋”的構(gòu)造處理。還應(yīng)注意內(nèi)保溫墻面面層產(chǎn)生裂縫、發(fā)霉問(wèn)題，為此，應(yīng)采用合格的材料和正確的構(gòu)造做法。

2）外保溫墻體。在承重外墻外表面上粘貼或吊掛聚苯板或巖棉板后，貼上網(wǎng)格布或拉鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)，再做抹灰層。外保溫要注意墻體保溫材料的選擇，保證所選材料的防水、防火以及保溫效果。此類墻體的優(yōu)點(diǎn)是：由于儲(chǔ)熱能力較強(qiáng)的主體結(jié)構(gòu)位于室內(nèi)一側(cè)，有利于熱穩(wěn)定性，減少室溫的波動(dòng)；消除或減弱“熱橋”的影響，有效防止墻面面層產(chǎn)生裂縫；避免二次裝修對(duì)保溫層的損害，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，外保溫墻體是墻體節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向。

3）夾心復(fù)合保溫墻體。它是將保溫層夾在墻體中間，墻體采用混凝土空心磚或磚砌筑在保溫材料兩側(cè)，保溫材料可以采用巖棉板、聚苯板、玻璃棉板或袋裝膨脹珍珠巖等，并在主墻施工時(shí)砌入。這種墻應(yīng)用聯(lián)合鋼筋拉結(jié)，并做防銹處理。穿過(guò)保溫層的拉結(jié)鋼筋會(huì)造成“熱橋”降低保溫效果。

4）采暖與非采暖房間隔墻可采用抹珍珠巖保溫顆粒等做法進(jìn)行節(jié)能處理。

5）我國(guó)正在大力開(kāi)發(fā)和推廣節(jié)土、節(jié)能、利廢、多功能的墻體材料和利于環(huán)保的高效、經(jīng)濟(jì)保溫材料，并研發(fā)切實(shí)可行的構(gòu)造技術(shù)，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、密閉性能。

2.4.2 屋面節(jié)能

屋頂產(chǎn)生的室內(nèi)外溫差、傳熱、耗能量比外墻大，因此要針對(duì)不同型式屋頂在屋面采取措施以提升建筑屋面保溫、隔熱功能。

1）平屋頂屋面。目前常用高效保溫材料屋面和倒置式保溫屋面。屋面保溫可采用板材、塊材、整體現(xiàn)噴聚氨酯保溫層等。倒置式保溫屋面是把保溫層放在防水層上面，采用“憎水性”保溫材料。保溫材料具有保護(hù)作用，使防水層避免了室外溫度劇變、紫外線輻射作用及施工人員踩踏等帶來(lái)的損害，施工簡(jiǎn)單，不受氣候條件影響，比普通保溫屋面優(yōu)越性較大。此外，還有架空屋面，宜在通風(fēng)較好的建筑物上采用。

2）坡屋頂屋面?？稍谄挛蓓斘菝驿佋O(shè)保溫層，也可順坡頂內(nèi)鋪釘玻璃棉氈或巖棉氈，還可噴、鋪玻璃棉、巖棉、膨脹珍珠巖等松散材料。

3）種植屋面。種植屋面應(yīng)根據(jù)地域氣候、建筑環(huán)境、建筑功能等條件選擇相應(yīng)的屋面構(gòu)造形式，覆土種植后使屋面免受夏季陽(yáng)光曝曬烘烤而顯著降溫。采用種植屋面要注意屋面荷載問(wèn)題；種植土、容器采用輕質(zhì)材料；種植層高度要適當(dāng)[12]。為防止?jié)补嘀参镉盟食室欢ㄋ釅A性，對(duì)屋面防水層產(chǎn)生腐蝕作用，可在防水層上抹一層厚度1.5～2 cm的火山灰硅酸鹽水泥砂漿，這種水泥具有耐水性、耐腐蝕性、抗?jié)B性好及喜濕潤(rùn)等優(yōu)點(diǎn)。

2.4.3 門窗節(jié)能

衡量外門窗性能的指標(biāo)為：隔熱保溫性能、日照采光性能和空氣滲透性能等。外門窗能耗占住宅總能耗的比例較大，所以在設(shè)計(jì)外門窗時(shí)要采取有力措施。

1）設(shè)計(jì)合理、適當(dāng)?shù)拈T窗位置及開(kāi)啟方式。進(jìn)行窗墻比設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定考慮周全，將比例控制在室內(nèi)采光、通風(fēng)允許條件內(nèi)。

2）由于玻璃的傳熱能力比外墻大許多，研制和采用高效節(jié)能玻璃已成為建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展的方向。目前有下列幾種：中空玻璃、吸熱和熱反射玻璃、低輻射玻璃。首先要增加窗玻璃層數(shù)，并在內(nèi)外層玻璃之間形成封閉空氣層，阻擋室內(nèi)與室外空氣的熱傳導(dǎo)；在窗玻璃上貼透明聚酯薄膜，其具有改變?cè)胁Ａ阅艿淖饔?，包括玻璃色調(diào)、透光性、透熱性（太陽(yáng)輻射、室內(nèi)物體輻射）、防紫外性、眩光度、安全性等一種或多種性能，也是個(gè)有效節(jié)能方法；還有一種Low-E玻璃能夠讓60%以上的自然可見(jiàn)光透過(guò)，并阻隔70%以上的太陽(yáng)熱能，可大大減少能源消耗；利用硅氣凝膠，一種硅氧聚合的輕質(zhì)透明堅(jiān)硬物質(zhì)，類似有機(jī)玻璃，可在今后節(jié)能領(lǐng)域發(fā)揮作用。采用封裝玻璃和絕熱性能好的塑料窗框、塑鋼復(fù)合窗框、斷橋鋁合金窗框，可改善門窗絕熱性能。

3）為提升住宅外窗的氣密性，避免冷空氣滲透，可采用一系列措施：采用新型的、密封性能優(yōu)良的門窗材料；門窗框和墻間的縫隙用彈性松軟型材料、密封膏和邊框設(shè)灰口等密封；框和扇的密封采用橡膠、橡塑以及高低縫回風(fēng)槽等；框和玻璃之間的密封采用多種彈性壓條等。

4）戶門、陽(yáng)臺(tái)門的保溫措施。戶門采用夾層內(nèi)填充保溫材料；陽(yáng)臺(tái)門在門芯板上加貼保溫材料。

2.4.4 建筑底層及樓層地面節(jié)能

1）若底層與土壤接觸的地面熱阻小，地面的傳熱量就大，地表面就易產(chǎn)生結(jié)露和凍腳現(xiàn)象，必須分地區(qū)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)底層地面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)；若房間下部土壤溫度變化不大，但與室內(nèi)空氣相鄰的邊緣地下溫度變化卻相當(dāng)大，冬季將有較多熱量由此散失，夏季高溫、高濕的空氣與低溫的地面接觸，則產(chǎn)生結(jié)露，應(yīng)在首層地面外面周圍邊緣設(shè)置一定寬度的爐渣帶，有利于保溫隔熱。

2）底面接觸室外空氣的架空板或外挑樓板、空調(diào)室外機(jī)擱板等，由于存在二維或三維傳熱，致使傳熱量大，應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。

3）分隔采暖與非采暖房間（或地下室）的樓板存在空間傳熱損失。住宅戶式采暖，因鄰里不用（或暫無(wú)人居?。?，樓板保溫性能差，導(dǎo)致用戶的能耗增大，也必須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.5 適當(dāng)?shù)耐庹陉?yáng)布置，可減少日照射熱量

各種遮陽(yáng)板、建筑物遮擋、窗戶側(cè)檐、屋檐等外遮陽(yáng)布置可減少日照射熱量。如智能外遮陽(yáng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)每天不同時(shí)刻太陽(yáng)光角度的不同，自動(dòng)控制葉片角度，適時(shí)調(diào)整通光量，從而控制熱量從室外通向室內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

3 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)前景展望

促進(jìn)建筑與能源協(xié)調(diào)發(fā)展已成為時(shí)代要求。

1）我國(guó)政府出臺(tái)并不斷完善的法律、法規(guī)，明確的規(guī)劃目標(biāo)，嚴(yán)格的懲罰政策，積極的財(cái)政支持、激勵(lì)措施，以及具體的規(guī)范、措施發(fā)布，是建筑節(jié)能事業(yè)不斷發(fā)展的基本保障和有力導(dǎo)向。為確保建筑節(jié)能的實(shí)施，國(guó)家和地方政府均采取了一系列政策、措施：在設(shè)計(jì)上制定并完善了多種建筑規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)；要求設(shè)計(jì)、施工圖審查、施工、監(jiān)理、竣工驗(yàn)收、房屋銷售核準(zhǔn)等環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；制定了各種建筑節(jié)能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；健全了管理機(jī)制，加強(qiáng)節(jié)能監(jiān)管等等。這一系列舉措不斷加大了建筑節(jié)能工作的推進(jìn)力度。

2）綠色建筑、節(jié)能建筑作為一種設(shè)計(jì)理念被廣泛應(yīng)用于建筑物的設(shè)計(jì)中。2016年，北京市政府常務(wù)會(huì)通過(guò)了《北京市“十三五”時(shí)期民用建筑節(jié)能發(fā)展規(guī)劃》。未來(lái)5年北京將開(kāi)展不少于30萬(wàn) m2超低能耗建筑示范，其中政府投資的項(xiàng)目中建設(shè)不低于20萬(wàn) m2超低能耗示范項(xiàng)目。北京市將提升高星級(jí)綠色建筑比例，如在綠色建筑示范區(qū)、重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)功能區(qū)內(nèi)的新建民用建筑，按照綠色建筑二星級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的建筑面積達(dá)到40%以上[13]。

3）我國(guó)既有建筑面積已超過(guò)500億 m2，其中90%以上是高耗能建筑。對(duì)既有建筑階段沒(méi)考慮節(jié)能的老建筑進(jìn)行節(jié)能改造，不僅為政府所關(guān)注，也逐漸成為人們的愿望。從北京市情況來(lái)看，《北京市“十三五”時(shí)期民用建筑節(jié)能發(fā)展規(guī)劃》顯示，未來(lái)5年將全面完成城鎮(zhèn)及農(nóng)村既有非節(jié)能居住建筑節(jié)能改造：其中城鎮(zhèn)非節(jié)能居住建筑節(jié)能改造完成3 000萬(wàn) m2。農(nóng)民住宅將在未來(lái)5年繼續(xù)節(jié)能改造，實(shí)行“整村推進(jìn)”，全面完成既有農(nóng)民住宅的抗震加固和節(jié)能改造[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能建筑設(shè)計(jì)理念的誕生是我國(guó)當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)的一次改革。這對(duì)當(dāng)代建筑師來(lái)說(shuō)，既是一個(gè)重要任務(wù)，也是一個(gè)必然發(fā)展的要求，同時(shí)也是人類為順應(yīng)自然與社會(huì)發(fā)展所必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。所以，建筑師不僅需要以可持續(xù)發(fā)展的思想反思傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，還需要掌握多層次、多專業(yè)、多學(xué)科的整體設(shè)計(jì)模式，提高利用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料的能力，不斷打造建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)的多樣性、經(jīng)濟(jì)性和高效性。

[1]楊日新, 羅文龍. 屋面建筑節(jié)能設(shè)計(jì)措施探討[J].浙江建筑, 2006,23(10):75, 77.

[2]JGJ 26—1986 民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)[S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1986.

[3]關(guān)于發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)[J]. 建設(shè)科技,2005(12):8-10.

[4]DB 11/891-2012 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2012.

[5]中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法(1997年)[EB/OL]. 法律圖書館, 1997-11-01[2016-05-08]. http://www.law-lib.com/law/law_view.asp?id=364.

[6]《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》10月1日開(kāi)始施行[J]. 墻材革新與建筑節(jié)能, 2000(3):11.

[7]民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定關(guān)于印發(fā)《民用建筑外保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫行規(guī)定》通知[J]. 建筑節(jié)能,2010(8):6-7.

[8]住建部發(fā)布“十二五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃意見(jiàn)[J]. 中國(guó)建材資訊,2012(2):19.

[9]關(guān)于加快推動(dòng)我國(guó)綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)[N/OL].中華人民共和國(guó)財(cái)政部, 2012-04-27[2015-02-09]. http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/tongzhigonggao/201205/t20120507_648962.html.

[10]GB 50189—2015 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2015.

[11]劉彤. 營(yíng)造“健康住宅”的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 林產(chǎn)工業(yè), 2015, 42(4):56-58.

[12]董鑫. 副中心超低能耗建筑實(shí)現(xiàn)恒溫[N]. 北京青年報(bào), 2016-09-12.

[13]北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì). 北京市發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于印發(fā)《北京市“十三五”時(shí)期民用建筑節(jié)能發(fā)展規(guī)劃》的通知[EB/OL].首都之窗, 2016-12-12[2017-02-09]. http://zhengwu.beijing.gov.cn/gh/dt/t1461300.htm.