論節(jié)能在建筑單體設計中應注意問題

【摘要】就建筑所在地選擇、控制建筑物體型系數(shù)、擴大南向獲熱面積、窗墻節(jié)能設計等方面對建筑單體節(jié)能設計應注意的幾個問題進行了探討。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；建筑單體；設計；體型系數(shù)

1、建筑所在地選擇

采暖度日數(shù)、空調(diào)度日數(shù)、采暖期太陽總輻射量、空調(diào)期太陽總輻射量等4個室外氣象特征固化于建筑所在地，在建筑節(jié)能并行設計中，當建筑所在地確定后，這4個參數(shù)即為常量，無需進行節(jié)能評價。

2、控制建筑物體型系數(shù)

包括體型系數(shù)設計、體型完善系數(shù)設計、建筑朝向設計等。

體型系數(shù)是目前常用的控制指標，即建筑物同室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。

建筑物外表面積越大，散熱面就越大，其耗熱量隨體型系數(shù)的增長而增加?！断臒岫涞貐^(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》規(guī)定：條式建筑物的體型系數(shù)不應超過0.35，點式建筑物的體型系數(shù)不應超過0.40。因此，嚴格控制建筑物的體型系數(shù)對節(jié)能建筑設計很重要。

建筑體型系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關(guān)。以住宅樓為例，每增加一個聯(lián)列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，體型系數(shù)也就相應減少。

因此，對節(jié)能建筑設計而言，適當多的住宅單元聯(lián)列對體型系數(shù)控制是有利的。

適當增加建筑物層數(shù)，可降低體型系數(shù)，建筑物層數(shù)增加的過程中，外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加，即體積略大于面積的增率，高層建筑的體型系數(shù)普遍偏低，一般在0.1～0.9之間。

3、擴大南向獲熱面積

寒冷地區(qū)，在冬季建筑物南向所獲得的太陽輻射總量比其他方位大得多；南偏東西的角度越大，接受的太陽輻射越??；而正東正西只有南向的1/3左右。因此增大建筑物南向獲熱面積對節(jié)能是有利的。

4、窗墻節(jié)能設計

外門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗約占建筑總能耗的2/3，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3。所以在保證日照、采光、通風、景觀要求的條件下，盡量減少外門窗洞口的面積；提高窗戶本身的保溫性能，減少窗戶本身的能量損失。

1）房問窗戶面積的確定應視建筑物所處的地理經(jīng)緯、當?shù)氐亩救照章?、房問的采光要求、建筑物之問日照遮擋情況來確定，在滿足上述條件下，應盡量減少門窗洞口面積。JGJ 26民用建筑節(jié)能設計標準對不同朝向的窗墻面積做了嚴格的規(guī)定，規(guī)定指出“北向、東向和西向、南向的窗墻面積比不應該超過20%，30% ，35% ”。

2）提高外門窗的氣密性，如設置泡沫塑料條，使用新型的密封性能良好的門窗材料，在門窗框與墻間的縫隙密封可用彈性松軟輕型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等；框與扇之間密閉可用橡膠、塑料或泡沫密閉條及高低縫、回風槽等；扇與扇之間的密閉可用密閉條、高低縫及縫外壓條等；扇與玻璃之間可用各種彈性壓條等。這些對提高外窗本身的保溫性能是有利的。

3）窗扇的保溫節(jié)能還可以通過增加窗扇層數(shù)和增加玻璃層數(shù)以及采用特種玻璃來實現(xiàn)，如采用中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃等，塑料窗采用單層窗扇雙層玻璃，鋼窗采用雙層窗扇雙層玻璃等。

4）縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定扇的面積，對建筑節(jié)能有利。

5、采用各種高效保溫的節(jié)能

在建筑物外圍結(jié)構(gòu)中，墻體所占的面積最大，冬季通過外墻散失的熱能約為總耗熱量的22% ，屋頂散熱量約為9%。因此搞好外墻和屋頂?shù)谋卦O計十分重要。

采用各種新型保溫材料形成多樣化的高效節(jié)能經(jīng)濟的新型圍護體系，可以減少散熱量，提高保溫性能，實現(xiàn)節(jié)能要求。從墻體節(jié)能來看，有復合外墻和單一外墻材料兩大類，復合外墻又包括內(nèi)保溫復合外墻、保溫材料夾芯復合外墻和保溫復合外墻三類。單一材料外墻包括加氣混凝土外墻、空心磚外墻、空心砌體外墻等。

從屋面節(jié)能來看，有高效保溫材料保溫屋面和結(jié)構(gòu)與保溫合一的復合節(jié)能屋面板兩大類。實現(xiàn)節(jié)能的根本出路在于發(fā)展高效保溫的外保溫復合外墻圍護結(jié)構(gòu)。

設置“溫度阻尼區(qū)”，所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣阻止外冷風的直接滲透，減少外墻、外窗的熱損失。

例如：在住宅中，將北陽臺的外墻、外窗全部用封閉陽臺封閉起來；外門設防風門斗，防止冷風倒灌；屋頂采用坡屋頂，設置閣樓，住宅中的樓梯間設成封閉式，對屋頂上人孔采用封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

6、加強冷橋部位的構(gòu)件保溫設計

在外墻圍護構(gòu)件中，經(jīng)常設有導熱系數(shù)較大的嵌入構(gòu)件，如外墻中的鋼筋混凝土梁、柱、過梁、圈梁、陽臺板、挑檐板等。這些部位的保溫性能比主體部分都差，熱量容易從這些部位傳出去，散熱大，其內(nèi)表面的溫度也低，容易形成凝結(jié)水，這些部位通常叫圍護結(jié)構(gòu)的“冷橋”，特別是在節(jié)能型建筑中，采用新型節(jié)能圍護體系，整體的大面積加強了保溫，其冷橋節(jié)點失熱比傳統(tǒng)非節(jié)能建筑要大得多。

所以是否處理好冷橋節(jié)點部位的保溫構(gòu)造設計是新型圍護體系節(jié)能技術(shù)的成敗關(guān)鍵，應引起足夠的重視。在設計中，對每一個冷橋節(jié)點均應逐個分析該節(jié)點所在部位室外結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造方案及節(jié)點所在的不同的圍護體系，選擇最佳綜合技術(shù)，以保證整體建筑物節(jié)能效果良好。如鋼筋混凝土過梁常做成L型，使外露部分面積減少，或把過梁全部包起來，切斷冷橋；窗臺板常做成磚砌挑窗臺板等。

寒冷地區(qū)的外墻若采用導熱系數(shù)小的新型保溫材料，砌筑的砂漿用普通砂漿砌筑時，灰縫處因熱阻不足也容易形成冷橋，此時應該改善砌筑砂漿的保溫性能，使用導熱系數(shù)小的保溫砂漿，如水玻璃礦渣砂漿（水玻璃+砂+磨細礦渣）等代替普通砂漿，減少灰縫厚度，提高砌筑精度。

結(jié)語：

節(jié)能建筑設計涉及的面很廣，除上述幾個方面外，還包括多方面的因素。如適當減少南陽臺的設置，因為每層南陽臺均產(chǎn)生對下一戶的冬季日輻射的遮擋；充分利用太陽能等，并且建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)、給排水、供暖、通風和電氣等各個專業(yè)均緊密相關(guān)。這里僅從建筑單體設計上淺析節(jié)能需要注意的問題，希望能夠拋磚玉，以“點”擴展到“線”，進而形成“面”，各專業(yè)共同努力，實現(xiàn)總體節(jié)能目標，推動可再生能源在建筑中規(guī)?；\用，推進建筑節(jié)能技術(shù)的進步。

作者簡介：

袁宇，貴州省機電研究設計院，貴州貴陽。