高層住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

趙秀麗

摘要：自《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08-205-2015）實(shí)施以來(lái)，對(duì)居住建筑節(jié)能相關(guān)內(nèi)容做了詳細(xì)規(guī)定。因此在高層住宅設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把節(jié)能思路貫穿其中，本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，歸納各設(shè)計(jì)階段相關(guān)節(jié)能控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 高層住宅; 節(jié)能設(shè)計(jì); 控制要點(diǎn);

隨著能源日益緊張，建筑節(jié)能已成為建筑設(shè)計(jì)研究的重要方向。我國(guó)已陸續(xù)出臺(tái)一系列建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而目前采用工程建設(shè)規(guī)范《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ08—205—2015）（后簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)”），以指導(dǎo)的居住建筑節(jié)能審查。若在方案階段就將有意識(shí)地控制節(jié)能效果，將對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展非常有利。本文結(jié)合近期項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，從規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)層面探討高層住宅設(shè)計(jì)中的節(jié)能控制要點(diǎn)。

1 規(guī)劃設(shè)計(jì)層面

1.1 控制體形系數(shù)

不論公共或是居住建筑，控制體形系數(shù)已成為設(shè)計(jì)師的共識(shí)。節(jié)能意義上，就是用盡量小的建筑外表面來(lái)圍合盡可能大的建筑空間，減少熱量流失途徑。針對(duì)高層住宅建筑為通風(fēng)采光而設(shè)置凹口的平面方式，“標(biāo)準(zhǔn)”對(duì)12層以上（目前新建住宅以高層產(chǎn)品居多）的居住建筑體形系數(shù)要求≤0.4。近年來(lái)住宅建筑立面公建化的流行，無(wú)形中對(duì)體形系數(shù)的控制起到了積極作用。筆者近期參與的住宅項(xiàng)目也大多平面齊整，體形系數(shù)控制在0.4以內(nèi)。

1.2 避免建筑“東、西”朝向

建筑朝向?qū)S護(hù)結(jié)構(gòu)的能耗影響很大。在“標(biāo)準(zhǔn)”表4.0.6備注中，對(duì)節(jié)能概念上的朝向定義為：“東、西”向指從東/西偏北30°（含30°）至偏南60°（含60°）的范圍;“南”指從南偏東30°至偏西30°的范圍。而東西向的因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證南偏東/西的角度不超過(guò)30°，這也是“標(biāo)準(zhǔn)”控制朝向的初衷。

在張江75地塊住宅項(xiàng)目（后簡(jiǎn)稱(chēng)“本項(xiàng)目”）中，規(guī)劃設(shè)計(jì)為保持建筑與主要道路方向平行，塔樓設(shè)計(jì)為南偏東33°。日照條件能夠滿足，但后續(xù)節(jié)能計(jì)算時(shí)，塔樓的主朝向被判定為東向，對(duì)窗墻比、外窗遮陽(yáng)系數(shù)等的要求都比南向高。無(wú)奈方案已經(jīng)公示無(wú)法調(diào)整建筑角點(diǎn)，只能通過(guò)縮小窗戶、提高外窗性能、增加外遮陽(yáng)等方式滿足節(jié)能。若在設(shè)計(jì)初期便對(duì)節(jié)能敏感，將其與日照、規(guī)劃間距等綜合考慮，塔樓往南向轉(zhuǎn)回3°～4°，則后續(xù)設(shè)計(jì)上的限制會(huì)少許多。

2 建筑設(shè)計(jì)層面

單體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱性能與建筑的節(jié)能效果關(guān)系重大。在墻體、樓板等傳熱系數(shù)滿足的情況下，采暖和空調(diào)的能耗主要通過(guò)外窗傳遞，因此重點(diǎn)分析與外窗相關(guān)節(jié)能要點(diǎn)。

2.1 控制朝向窗墻比

“標(biāo)準(zhǔn)”中單一立面窗墻比要求北向≤0.35，東、西向≤0.25，南向≤0.5，否則需要進(jìn)行權(quán)衡判斷。因夏季太陽(yáng)輻射在東、西向最大，所以窗墻面積比限制較嚴(yán)。本項(xiàng)目主朝向被判定為東向，而受戶型及立面設(shè)計(jì)制約，在已經(jīng)縮了部分窗寬的情況下，窗墻比實(shí)際值仍達(dá)到0.37，高于限值0.25，必須進(jìn)行權(quán)衡計(jì)算，且須在外窗傳熱系數(shù)≤2.2的要求下，方可權(quán)衡。若方案初期即將塔樓角度校正為南向，則朝向窗墻比滿足要求。

2.2 慎用凸窗

不同朝向窗墻比對(duì)應(yīng)不同的外窗傳熱系數(shù)要求，若采用凸窗，傳熱系數(shù)要求更高。從節(jié)能角度，居住建筑不宜使用凸窗，但從住宅場(chǎng)來(lái)看，設(shè)置凸窗的產(chǎn)品仍然受到購(gòu)房者青睞。這歸結(jié)于用地緊張與住宅單價(jià)的上漲，戶型設(shè)計(jì)越來(lái)越緊湊，而設(shè)置凸窗能從某些程度上增加使用面積、提升室內(nèi)空間感受。

本項(xiàng)目亦以緊湊戶型為主，凸窗較多，其外窗傳熱系數(shù)比平窗的限值要求低10%。為滿足節(jié)能要求，項(xiàng)目最后采用熱工性能較好的三玻雙腔中空玻璃窗（玻璃類(lèi)型：5中透光Low-E+9Ar+5+9A+5，外窗傳熱系數(shù)達(dá)到1.8），但同時(shí)也增加了造價(jià)。從建設(shè)方角度，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目定位、造價(jià)情況、造型效果選擇合理的外窗類(lèi)型。建議對(duì)于舒適型、套均面積較大的項(xiàng)目，可盡量采用平窗，節(jié)能效果較凸窗更佳。

2.3 控制開(kāi)間窗墻比

開(kāi)間窗墻比與外窗遮陽(yáng)系數(shù)及外遮陽(yáng)要求相關(guān)，“標(biāo)準(zhǔn)”中表4.0.6對(duì)此做了相關(guān)規(guī)定：當(dāng)住宅開(kāi)間窗墻比大于0.35時(shí)，需要考慮外遮陽(yáng);其中東西向開(kāi)間窗墻比大于0.3，南向開(kāi)間窗墻比大于0.35時(shí)，均需設(shè)遮陽(yáng)。本項(xiàng)目主要朝向（東）多為起居空間，采光通風(fēng)要求高，最不利開(kāi)間窗墻比達(dá)到了0.41，因此東、西都需要遮陽(yáng)（無(wú)南向臥室/起居室），并使外窗綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.35。

從戶型設(shè)計(jì)趨勢(shì)看，外窗面積越來(lái)越大，多數(shù)住宅南向開(kāi)間窗墻比均大于0.3，從節(jié)能角度需通過(guò)外遮陽(yáng)解決，而遮陽(yáng)可能會(huì)影響立面效果。對(duì)于立面風(fēng)格古典、實(shí)墻較多的項(xiàng)目，在滿足采光要求的前提下，建議盡量保證南向開(kāi)間窗墻比≤0.35，只需在東西向臥室/起居室外窗設(shè)置外遮陽(yáng);若能保證≤0.3，則無(wú)需設(shè)置外遮陽(yáng)。

2.4 外窗遮陽(yáng)與立面一體化設(shè)計(jì)

建筑遮陽(yáng)意識(shí)由來(lái)已久，中國(guó)傳統(tǒng)民居中的挑檐、歐式建筑中的外廊都有利于遮陽(yáng)。隨著建筑設(shè)計(jì)思想的演變和建筑技術(shù)的成熟，遮陽(yáng)從功能性的外掛構(gòu)件慢慢變成建筑整體造型的一部分。

目前對(duì)外窗遮陽(yáng)的規(guī)定較為嚴(yán)格，按“標(biāo)準(zhǔn)”表4.0.6，開(kāi)間窗墻比>0.3就要考慮：東西向外窗宜設(shè)置遮住窗戶正面的活動(dòng)外遮陽(yáng)，南向外窗宜設(shè)置水平遮陽(yáng)或遮住窗戶正面的活動(dòng)外遮陽(yáng)。因此近幾年新建項(xiàng)目很難避免外窗遮陽(yáng)，較常見(jiàn)的遮陽(yáng)方式有幾種：

一種是活動(dòng)外遮陽(yáng)?；顒?dòng)外遮陽(yáng)可以解決夏季遮陽(yáng)，降低空調(diào)能耗，而冬季遮陽(yáng)設(shè)施收起則可將陽(yáng)光引入室內(nèi)。在節(jié)能審查中，活動(dòng)遮陽(yáng)可視為自動(dòng)滿足遮陽(yáng)系統(tǒng)要求，無(wú)須進(jìn)行遮陽(yáng)計(jì)算，只需滿足外窗玻璃遮陽(yáng)系數(shù)≥0.6即可。因此，目前較多項(xiàng)目采用可調(diào)節(jié)的中空玻璃內(nèi)置百葉窗，如大寧金茂府、融創(chuàng)壹號(hào)公館等高端住宅，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)置百葉達(dá)到節(jié)能目的，且不影響房間通風(fēng)采光。但內(nèi)置百葉也有其缺陷：（1）造價(jià)偏高，（2）維修不便（需要把玻璃拆維修或更換窗戶）。主打節(jié)能科技的樓盤(pán)中鷹·黑森林，除采用由四層白玻、兩層中空構(gòu)成的大面積落地窗外，同時(shí)引進(jìn)比利時(shí)進(jìn)口的外遮陽(yáng)電動(dòng)卷簾系統(tǒng)，也屬于活動(dòng)外遮陽(yáng)，但其所有原配件皆為進(jìn)口材質(zhì)，成本高，推廣較難。

另一種是固定式水平遮陽(yáng)。固定式外遮陽(yáng)有水平式、垂直式、擋板式等幾種，水平式使用較多，因其較容易實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)構(gòu)件與立面一體化設(shè)計(jì)，遮陽(yáng)構(gòu)造尺寸則通過(guò)節(jié)能計(jì)算確定。本項(xiàng)目采用鋁板幕墻，立面強(qiáng)調(diào)橫向線條，鋁板線條可作為外窗水平遮陽(yáng)?？紤]到中置百葉成本高與維修不便，項(xiàng)目最終采用水平遮陽(yáng)，也達(dá)到了東西向綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.35。根據(jù)節(jié)能計(jì)算，作為“遮陽(yáng)板”的鋁板緊貼窗戶頂部時(shí)，需凸出玻璃面450mm，結(jié)合立面設(shè)計(jì)并不突兀。因此，對(duì)于石材或鋁板幕墻飾面的住宅來(lái)說(shuō)，建筑師可充分利用立面外包厚度，達(dá)到遮陽(yáng)與立面一體化設(shè)計(jì)。

當(dāng)然，若開(kāi)間窗墻比過(guò)大時(shí)，遮陽(yáng)構(gòu)造尺寸要求也大，甚至可能需要水平加垂直遮陽(yáng)才能達(dá)到節(jié)能要求。這樣對(duì)建筑外觀和室內(nèi)體驗(yàn)都有影響，用地緊張時(shí)也影響規(guī)劃間距。所以設(shè)計(jì)單位還是需要根據(jù)項(xiàng)目的定位、造價(jià)及節(jié)能分析，選擇適合的遮陽(yáng)方式。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，民眾對(duì)住宅節(jié)能的要求逐漸提高，政府的節(jié)能審查也日趨嚴(yán)格。建筑設(shè)計(jì)是綜合性的工作，作為設(shè)計(jì)方，應(yīng)在方案階段綜合考慮間距、節(jié)能、日照因素，并在后續(xù)階段注意控制節(jié)能要點(diǎn)，才能保證日后具有良好的居住體驗(yàn)。

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