民用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中的問題分析

趙紅娟，霍舒豪

（臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000）

節(jié)能是國家大計(jì)，民用建筑作為耗能大戶責(zé)無旁貸。國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程是建筑節(jié)能是否達(dá)標(biāo)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，要把建筑節(jié)能設(shè)計(jì)做好，必須準(zhǔn)確解讀國家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵。

1 對(duì)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的理解

1.1 建筑節(jié)能的根本目的

節(jié)約能源、提高能源利用效率是我國當(dāng)前的一項(xiàng)重要國策。既要為人民群眾提供滿足工作、生活需要的室內(nèi)環(huán)境，又要節(jié)約能源、降低能耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，是建筑節(jié)能的根本目的。

1.2 民用建筑是節(jié)能建筑的重點(diǎn)

民用建筑規(guī)模大、耗能多，是建筑中的耗能大戶。在公共建筑的全年能耗中，供暖系統(tǒng)及通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗占40%～50%，照明系統(tǒng)能耗占30%～40%，其他設(shè)備能耗占10%～20%，這些能耗與人們的日常工作、生活息息相關(guān)，是不可或缺的能耗。加強(qiáng)對(duì)此類建筑的能耗控制，選擇最優(yōu)方案，提高其能源利用效率是建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)。

1.3 建筑節(jié)能的重點(diǎn)部位

控制民用建筑的能耗，提高民用建筑能源利用效率，就是延緩建筑能量散失，在合理的時(shí)間區(qū)間內(nèi)將能量保持在用能空間之內(nèi)?；诘湫徒ㄖＰ蛿?shù)據(jù)庫分析，就公共建筑來說，2005年版建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與2015年版建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相比，由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的改善，全年供暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明系統(tǒng)總能耗減少20%～30%。這表明，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能對(duì)供暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明設(shè)備能源利用效率的提高至關(guān)重要。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計(jì)應(yīng)選用最優(yōu)方案。國家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定借鑒了發(fā)達(dá)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)我國實(shí)際情況，充分考慮了各地區(qū)氣候條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析，確定我國不同氣候區(qū)典型城市不同類型建筑的最優(yōu)建筑節(jié)能方案，確定了我國現(xiàn)有條件下民用建筑合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)節(jié)能目標(biāo)，并將這些目標(biāo)逐項(xiàng)分解到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、供暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明等系統(tǒng)，明確了各系統(tǒng)的最優(yōu)的節(jié)能指標(biāo)要求，為相關(guān)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供了最佳參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)。各類建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)給定了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能限值法和權(quán)衡判斷法兩種節(jié)能設(shè)計(jì)方法。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能限值法計(jì)算簡便、快捷，各部位限值代表了相應(yīng)類型建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的最優(yōu)配置，同時(shí)保證室內(nèi)環(huán)境的最佳狀態(tài)，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。當(dāng)局部參數(shù)不滿足限值法設(shè)計(jì)要求時(shí)，在滿足一定條件下，可采用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷法設(shè)計(jì)。如果不能滿足權(quán)衡判斷法參數(shù)要求，表明建筑模型不符合節(jié)能建筑基本要求，應(yīng)重新調(diào)整建筑模型。

2 目前建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 對(duì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的過度解讀

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》正文載明，標(biāo)準(zhǔn)適用于新建、改建及擴(kuò)建的公共建筑（居住建筑）。盡管公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)條文說明中已經(jīng)說明不設(shè)置供暖、供冷設(shè)施的建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可不強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（如不設(shè)置供暖、空調(diào)設(shè)施的自行車庫和汽車庫、城鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場、材料市場），宗教建筑、獨(dú)立的公共衛(wèi)生間和使用年限5年以下的臨時(shí)建筑可不強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不少設(shè)計(jì)單位、審圖單位認(rèn)為“可不強(qiáng)制執(zhí)行”不等于“可不執(zhí)行”，仍然要求按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。也有單位把僅保持用水設(shè)備冬季不結(jié)冰的獨(dú)立建造的設(shè)備用房、有用水設(shè)施的庫房等同于采暖房間，要求按“標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)。因?yàn)榻ㄖ褂眠^程能耗過低，或基本無能耗，這些建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法發(fā)揮其性能優(yōu)勢，不僅達(dá)不到節(jié)能目的，反而造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢空置，造成大量的人力、物力、財(cái)力資源浪費(fèi)。

2.2 過度提高熱工性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，各類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能效率合理值。理論上講，以節(jié)能方案的全壽命周期凈現(xiàn)值（NPV）大于零為指標(biāo)對(duì)節(jié)能方案進(jìn)行篩選分析，進(jìn)而確定各類建筑在既定條件下最優(yōu)投資與收益關(guān)系曲線，并據(jù)此確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)/供暖空調(diào)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)限值指標(biāo)。設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)高于限值指標(biāo)。現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平、物料水平、工藝水平、運(yùn)行維護(hù)水平?jīng)Q定了當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)最合理方案應(yīng)當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)要求基礎(chǔ)上適度提高，考慮一定裕量，但不宜偏離過多。過高的節(jié)能投入會(huì)使節(jié)能措施的年收益投資比大幅下降，同樣是一種資源浪費(fèi)。

2.3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)僅考慮建筑專業(yè)的節(jié)能

對(duì)建筑設(shè)計(jì)專業(yè)而言，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)是必須完成的本職工作，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)最主要的功效在于有效延緩各類設(shè)備設(shè)施提供的能量的散失，使之能夠被最大限度利用。所以建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)必須與室內(nèi)環(huán)境對(duì)能量的需求及暖通空調(diào)系統(tǒng)選型配置相協(xié)調(diào)，同時(shí)考慮建筑主要業(yè)態(tài)下各種參數(shù)對(duì)設(shè)備性能的影響及運(yùn)行期熱工性能的折減，全面優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能參數(shù)。

2.4 設(shè)計(jì)方僅解決設(shè)計(jì)問題

對(duì)建筑來說，設(shè)計(jì)施工完成交付使用僅僅是建筑節(jié)能設(shè)施發(fā)揮作用的開始，設(shè)計(jì)、施工節(jié)能達(dá)標(biāo)并不能保證建筑做到真正節(jié)能。節(jié)能效益的真正實(shí)現(xiàn)，必須依靠節(jié)能設(shè)施全壽命周期的正常運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行管理中，不同地區(qū)、不同建筑、不同運(yùn)營模式管理水平，最終結(jié)果差異很大。大多建筑運(yùn)營維護(hù)水平不高，節(jié)能設(shè)施不能充分發(fā)揮性能優(yōu)勢，實(shí)際運(yùn)營能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)預(yù)估值。為此，設(shè)計(jì)文件應(yīng)為工程運(yùn)營提出合理有效運(yùn)營要求，以保證工程按照設(shè)計(jì)初衷取得最高的節(jié)能效益，達(dá)到真正節(jié)能的目的。

3 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題

3.1 建筑體形的確定

表面凹凸過多會(huì)增大建筑外表面與室外空氣直接接觸的表面積，增大體形系數(shù)，增大建筑能耗，對(duì)建筑節(jié)能十分不利。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選擇簡潔規(guī)整凹凸變化小的建筑外形，減少錯(cuò)層、懸挑、架空結(jié)構(gòu)，注意控制建筑外形尺寸比例，避免高寬比、長細(xì)比過大增大建筑體形系數(shù)。

3.2 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能方案的選擇

建筑外墻保溫分為外保溫、內(nèi)保溫、復(fù)合保溫三種。鑒于現(xiàn)階段建筑保溫材料、施工技術(shù)、建筑功能要求、后期維護(hù)及投資費(fèi)用等多方面因素綜合考慮，一般優(yōu)先選用外墻外保溫系統(tǒng)。對(duì)于屋面，一般選用屋面板板頂保溫系統(tǒng)。有特殊要求的建筑、特殊要求的房間或房間的特殊部位可選用內(nèi)保溫或復(fù)合保溫系統(tǒng)。

3.3 保溫材料的選擇

選擇保溫材料應(yīng)綜合考慮各種因素。材料的保溫性能、燃燒性能、物理性能應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，除此之外，當(dāng)?shù)厥┕に健⒐┎哪芰?、材料價(jià)格也是必須考慮的因素。材料必須滿足現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，同時(shí)應(yīng)為后期運(yùn)行維護(hù)管理提供方便?，F(xiàn)階段，保溫材料種類很多，其性能指標(biāo)各異，選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑使用性能、建筑高度、防火要求、圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能、當(dāng)?shù)貧夂蜻m應(yīng)性、供材狀況、施工水平等因素，結(jié)合保溫材料性能指標(biāo)綜合考慮，選用性價(jià)比最高的保溫材料。

3.4 按標(biāo)準(zhǔn)要求，分朝向控制窗墻比

適當(dāng)比例的外墻門窗洞口可以自然采光、通風(fēng)、換氣，調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣，促進(jìn)室內(nèi)微循環(huán)，同時(shí)外墻門窗洞口也是室內(nèi)外空氣交換的主要通道。如果門窗洞口比例過大，將會(huì)大大增加室內(nèi)外能量交換量，加大建筑能耗。即使目前保溫性能最好的窗的傳熱系數(shù)也是墻體的4倍，甚至更多，普通窗戶的傳熱系數(shù)更大，保溫性能更差。所以，在滿足室內(nèi)采光、通風(fēng)的前提下，應(yīng)盡量減少開窗面積，特別是對(duì)蓄熱不利的朝向（北向），對(duì)一些地區(qū)來說，東西向在盡量減少開窗面積的同時(shí)，還應(yīng)考慮遮陽措施。

3.5 重視周邊地面（無地下室時(shí)）及采暖地下室外墻的保溫

周邊地面（無地下室時(shí)）及采暖地下室外墻與土壤或室外空氣直接接觸，而且一般接觸部位面積較大，是室內(nèi)外能量交換的重要通道。應(yīng)對(duì)建筑外墻周邊地面至少2.0m范圍內(nèi)地面采取保溫隔熱措施，加大周邊地面熱阻，減少熱量損失。對(duì)采暖地下室外墻與土壤或室外空氣直接接觸的部位應(yīng)采用導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫性能好，并且耐腐蝕的絕熱材料外貼隔熱。

3.6 注重冷熱橋、變形縫、外門窗洞口周邊縫隙的處理

屋面、外墻、地下室墻體的冷熱橋部位應(yīng)設(shè)置保溫措施，使其內(nèi)表面溫度不低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度。外墻挑出陽臺(tái)、挑檐、隔板等部位都是能量傳輸敏感部位，應(yīng)加強(qiáng)保溫。設(shè)置變形縫的建筑，應(yīng)沿建筑外表面采用不燃保溫材料將縫隙全部封堵密實(shí)。填深不應(yīng)小于300mm，并設(shè)置防護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)，防止外力損傷及雨雪侵蝕。另外還應(yīng)特別注意保溫層接縫、轉(zhuǎn)角處的防水、防裂處理，保證節(jié)能層及其防護(hù)層連續(xù)、完整、持續(xù)有效。

3.7 做好保溫材料的表面防護(hù)

保溫材料一般強(qiáng)度較低、耐火性能差、吸水率高，容易被損傷、被引燃或被雨雪侵蝕，失去保溫性能。應(yīng)按規(guī)范做好相應(yīng)部位防護(hù)，以保證保溫材料能夠按設(shè)計(jì)設(shè)定的有效壽命期內(nèi)發(fā)揮最的的效力。如保溫材料與空氣接觸的一側(cè)應(yīng)采用具有一定強(qiáng)度和防水放火性能的聚合物抗裂砂漿抹面，首層應(yīng)考慮防外力損傷，厚度不應(yīng)小于15mm，其他層不應(yīng)小于5mm，外部裝飾面層應(yīng)具有防水性能。屋面保溫層上下均應(yīng)設(shè)置保護(hù)層，防止施工及使用過程中損壞保溫層。

3.8 明確投入使用后建筑保溫系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)要求

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫系統(tǒng)在節(jié)能保溫方面有強(qiáng)大的優(yōu)勢，但抗環(huán)境干擾能力十分脆弱，尤其外力損傷和雨雪侵蝕會(huì)極大破壞保溫系統(tǒng)性能，需要合理的維護(hù)管理才能保證節(jié)能效益的實(shí)現(xiàn)。而許多業(yè)主或管理者不清楚或不注重使用期的維護(hù)管理。設(shè)計(jì)方有責(zé)任明確告知節(jié)能系統(tǒng)使用過程中的維護(hù)管理要求，以保證建筑節(jié)能設(shè)計(jì)能真正收獲預(yù)期的節(jié)能效益，真正達(dá)到節(jié)能目的，實(shí)現(xiàn)建筑全壽命周期的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要部分，是建筑能量散失的屏障，是采暖、通風(fēng)、空調(diào)、電氣設(shè)備節(jié)能的保證。就現(xiàn)狀而言，節(jié)能理論、節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能材料、施工工藝水平、運(yùn)維管理能力等諸多方面都有待進(jìn)一步完善和提高。隨著國力的增強(qiáng)、科技的進(jìn)步、人們節(jié)能認(rèn)知的提高，建筑節(jié)能一定會(huì)更科學(xué)、更高效。