居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

　　早在20世紀(jì)70年代，建筑節(jié)能概念就被正式提出。建筑節(jié)能的中心是減少建筑耗能，提高建筑中的能源利用效率。同時(shí)，建筑節(jié)能需以不影響人們感覺(jué)舒適度為前提，即室溫冬季不低于18℃，夏季不高于26℃。時(shí)隔30年，2004 年，圍繞著石油與能源問(wèn)題的“大事件”再次集中發(fā)生，而我國(guó)的能源問(wèn)題更是顯露無(wú)遺。
　　能源環(huán)境惡化的同時(shí)，隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，人民生活水平的不斷提高，人們的居住環(huán)境要求也越來(lái)越高。近年來(lái)我國(guó)的建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大，同期比較，我國(guó)一年建成的房屋建筑面積是發(fā)達(dá)國(guó)家建筑面積的總和還要多。有資料顯示，本世紀(jì)20年內(nèi)，我國(guó)的建筑業(yè)仍將迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)到2020 年底全國(guó)房屋建筑將達(dá)近700 億m²。
1 建筑節(jié)能要求十分迫切
1.1 建筑能耗約占社會(huì)總能耗的1/3
　　我國(guó)建筑能耗的總量逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所占的比例已從20世紀(jì)70年代末的10%，上升到近年的27.45%。而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般占全國(guó)總能耗的33%左右。以此推斷，國(guó)家建設(shè)部科技司研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國(guó)建筑耗能比例最終還將上升至35%左右。如此龐大的比重，建筑耗能已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的軟肋。
1.2 高耗能建筑比例大，加劇能源危機(jī)。
　　直到2002 年末，我國(guó)節(jié)能建筑面積只有2.3億m²。目前，我國(guó)已建房屋有400 億m² 以上屬于高耗能建筑，總量龐大，潛伏巨大能源危機(jī)。正如建設(shè)部有關(guān)負(fù)責(zé)人指出，僅到2000 年末，我國(guó)建筑年消耗商品能源共計(jì)3.76 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全社會(huì)終端能耗總量的27.6%，而建筑用能的增加對(duì)全國(guó)的溫室氣體排放“貢獻(xiàn)率”已經(jīng)達(dá)到了25%。
　　據(jù)分析，我國(guó)目前處于建設(shè)鼎旺期，每年建成的房屋面積高達(dá)16億至20億m²，超過(guò)所有發(fā)達(dá)國(guó)家年建成建筑面積的總和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建設(shè)增速，預(yù)計(jì)到2020 年，全國(guó)高耗能建筑面積將達(dá)到700 億m²。因此，如果現(xiàn)在不開(kāi)始注重建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，將直接加劇能源危機(jī)。
1.3 我國(guó)建筑節(jié)能狀況落后，亟待改善
　　在70年代能源危機(jī)后，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始致力于研究與推行建筑節(jié)能技術(shù)，而我國(guó)卻忽視了這一方面的問(wèn)題。時(shí)至今日，我國(guó)建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。舉例說(shuō)明，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能都比氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家差許多。外墻的傳熱系數(shù)是他們的3.5~4.5倍，外窗為2~3倍，屋面為3~6倍，門窗的空氣滲透為3~6倍。現(xiàn)在，歐洲國(guó)家住宅的實(shí)際年采暖能耗已普遍達(dá)到m²/6L 油，大約相當(dāng)于m²/8.57kg標(biāo)準(zhǔn)煤，而在我國(guó)，達(dá)到節(jié)能50%的建筑，它的采暖耗能每m² 也要達(dá)到12.5kg，約為歐洲國(guó)家的1.5 倍。因此，與當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗已經(jīng)大大降低的情況相比，我國(guó)單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的3 倍以上，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。而對(duì)于美國(guó)而言，全球石油資源的戰(zhàn)略布局以及石油的開(kāi)采區(qū)域和運(yùn)輸線路等關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)整工作已基本完成，我國(guó)卻沒(méi)有那樣強(qiáng)有力的能源后盾支持，在這樣的國(guó)情下，建筑節(jié)能水平的改善實(shí)際上應(yīng)該比發(fā)達(dá)國(guó)家更為緊迫。
2 節(jié)能型居住建筑設(shè)計(jì)方法
　　建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：1）、總體規(guī)劃設(shè)計(jì)；2）、建筑單體設(shè)計(jì)；3）、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)。
2.1 總體規(guī)劃設(shè)計(jì)
　　2.1.1 建筑選址
　　建筑基地不適宜選擇在山谷、洼地及凹地等處，因冬季冷氣流在凹地里易形成對(duì)建筑物的“霜洞”效應(yīng)。位于凹地的底層或半地下層建筑為保持所需的室內(nèi)溫度所消耗的能量，就會(huì)相應(yīng)的增加。所以建筑基地應(yīng)盡量選擇在向陽(yáng)、避風(fēng)的地段上，為建筑爭(zhēng)取日照創(chuàng)造必要的條件。
　　2.1.2 建筑布局
　　利用建筑樓群合理布局，充分結(jié)合特定地點(diǎn)的自然環(huán)境因素、氣候特征和建筑物功能，人的行為活動(dòng)特點(diǎn)等，建立自然—人工生態(tài)平衡系統(tǒng)。具體體現(xiàn)在通過(guò)樓體排布的方案組合中，按以下原則挑選規(guī)劃方案：充分利用和爭(zhēng)取日照；避免風(fēng)漏斗的出現(xiàn)，合理組織氣流，減少建筑熱損失；利用建筑外界面的反射輻射，對(duì)夏季炎熱氣候考慮充分。在規(guī)劃布局中，可以通過(guò)建筑的手法來(lái)盡量改善日照條件，比如：
　　a.多排多列樓棟布局中，采用錯(cuò)位布置，利用山墻空隙爭(zhēng)取日照；
　　b.點(diǎn)、條組合布局時(shí)，點(diǎn)式住宅布置在朝向較好位置，條式布置其后，爭(zhēng)取日照。
　　2.1.3 建筑形態(tài)
　　節(jié)能建筑的形態(tài)不僅要求體型系數(shù)(外表面積／體積)小，同時(shí)需要夏季日輻射得熱少，冬季還需要對(duì)避寒風(fēng)有利，但滿足此三項(xiàng)需要的建筑形體常不一致，因此應(yīng)考慮多種因素的制約，包括當(dāng)?shù)叵募練鉁睾腿蛰椛湔斩?、建筑朝向、各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況和局部的風(fēng)環(huán)境情況，需要具體權(quán)衡得熱和失熱的具體情況，優(yōu)化組合各項(xiàng)因素后得出結(jié)論。僅從夏季得熱的角度，建筑應(yīng)有合適的長(zhǎng)寬比。加大進(jìn)深由8m 增加到14m，可以使建筑耗熱指標(biāo)降低11%~33%，因此對(duì)于1000~8000m² 的住宅，進(jìn)深控制在12~14m 有利于建筑節(jié)能。
　　2.1.4 建筑間距
　　陽(yáng)光對(duì)于個(gè)人不僅有衛(wèi)生學(xué)的意義，同時(shí)對(duì)人的心理及精神也具有一定的影響。它不但是熱源，同時(shí)還可以提高室內(nèi)的日照水平，保證住宅室內(nèi)具有一定的日照量，從而決定建筑間最小間距，并結(jié)合其他條件綜合考慮建筑群體的布置。建筑采用斜屋頂在滿足日照的前提下可以縮小住宅間距。
　　2.1.5 建筑通風(fēng)
　　適當(dāng)布置建筑物，冬季降低冷風(fēng)風(fēng)速，可減少建筑物和場(chǎng)地表面熱損失，節(jié)省能耗；夏季可以組織良好的
通風(fēng)，在建筑物之間及建筑內(nèi)部形成良好過(guò)堂風(fēng)。
　　2.1.6 建筑朝向
　　朝向的選擇考慮因素有：冬季具有適量和一定質(zhì)量的日光照入室內(nèi)；炎熱季節(jié)盡量減少太陽(yáng)直射室內(nèi)及居
室外墻面；夏季通風(fēng)良好，冬季避免冷風(fēng)吹襲；充分利用地形和節(jié)約用地；照顧居住建筑群體組合的需要。浙江省居住建筑的適宜朝向?yàn)槟掀珫|30°~南偏西15°。
　　2.1.7 環(huán)保概念的體現(xiàn)
　　環(huán)保一個(gè)重要的體現(xiàn)方面是小區(qū)綠化。小區(qū)綠化要綜合考慮綠化覆蓋率、人均公共綠地指標(biāo)和生物多樣性、植被的生態(tài)效應(yīng)等諸多因素?？梢钥紤]喬灌草相結(jié)合，以喬木為主；同時(shí)建議多布置立體綠化，見(jiàn)縫插綠；步行道、停車坪、水體護(hù)岸和水底地面不宜一概“硬化”，應(yīng)該給大地以透水透氣的余地。屋頂綠化不僅可以改善小區(qū)的環(huán)境綠化條件，還能改善建筑屋面的熱工性能。
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2.2 建筑單體設(shè)計(jì)
　　2.2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)
　　2.2.1.1 外窗
　　外窗的能耗包括通過(guò)玻璃、窗框的傳熱，窗縫的空氣滲透，夏天太陽(yáng)輻射得熱三個(gè)方面。普通外窗的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外墻。傳統(tǒng)方法有控制窗墻比（窗戶面積與窗戶面積加外墻面積之比值）；提高門窗制作質(zhì)量，加密封條，減少冷風(fēng)滲透等；注意隔熱條的選用（隔熱條對(duì)隔熱門窗的整體穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用）。
　　門窗節(jié)能中，改善窗戶保溫效果是比較有效的手段之一。市場(chǎng)上中高檔的住宅產(chǎn)品多采用中空玻璃、隔熱玻璃、反熱玻璃等，隨著節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，像低輻射鍍膜玻璃(Low-E 玻璃)等節(jié)能玻璃，在成熟產(chǎn)品中的應(yīng)用也逐步在得到加強(qiáng)。
　　2.2.1.2 屋頂和外墻
　　傳統(tǒng)的外圍護(hù)墻體由單一材料組成，其熱工性能指標(biāo)已經(jīng)不能滿足節(jié)能建筑的要求。復(fù)合墻體充分利用各種材料的不同性能，來(lái)達(dá)到節(jié)能建筑所要求的圍護(hù)墻體的熱工性能指標(biāo)。
　　在不斷改進(jìn)建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進(jìn)一步加強(qiáng)屋面保溫隔熱的研究。屋面節(jié)能措施的要點(diǎn)，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過(guò)大;其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排氣孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。現(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn)。這種保溫芯板施工方便、價(jià)格低廉、不污染環(huán)境;芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。其主要技術(shù)指標(biāo)，表觀密度為110～150kg/m³;導(dǎo)熱系數(shù)為0.04～0.06W/m•K;蓄熱系數(shù)為0.90～0.11m²•K?？箟簭?qiáng)度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽滲透系數(shù)為2.18×10～7g/m.n.Pa。這些指標(biāo)充分體現(xiàn)了膨脹珍珠巖密度較小，導(dǎo)熱系數(shù)較低，而且吸水率和蒸汽滲透系數(shù)也都很低。這是保溫性能好的材料所必須具備的。浙江省《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB33/1015-2003 中規(guī)定外墻K≤1.5 D≥3.0 和K≤1.0 D≥2.5；屋頂K≤1.0 D≥3.0 和K≤0.8 D≥2.5.當(dāng)外墻和屋頂采用含有輕質(zhì)的絕熱材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)熱惰性指標(biāo)很低的情況。這樣，在夏季自然通風(fēng)狀態(tài)下，屋頂和外墻的內(nèi)表面溫度可能過(guò)高。為此根據(jù)不同的轉(zhuǎn)熱系數(shù)，規(guī)定屋頂和外墻的熱惰性指標(biāo)不低于3.0 和2.5。對(duì)屋頂和外墻的熱惰性指標(biāo)提出要求，同時(shí)可使屋頂和外墻具有更好的熱穩(wěn)定性。
　　2.3 建筑設(shè)備節(jié)能
　　2.3.1 空調(diào)
　　家用空調(diào)器選用節(jié)能型(高效制冷壓縮機(jī)、換熱器和風(fēng)扇，采用變頻調(diào)速，并匹配良好)；空調(diào)器的安裝位置宜不受太陽(yáng)直射；不設(shè)定過(guò)低室溫，經(jīng)常清洗。采用熱泵技術(shù)，同時(shí)滿足夏季制冷與冬季采暖的需要。
　　2.3.2 電氣
　　盡可能充分利用自然光；采用高效照明光源及燈具。
　　2.3.3 衛(wèi)生器具
　　盡可能采用節(jié)水型衛(wèi)生器具。
3 工程實(shí)踐
　　居住建筑
　　工程概況:
　　工程位于浙江省溫州市。工程規(guī)劃建設(shè)用地面積為5900.00m²，總建面積為22205.70m²。
　　氣候概況：
　　溫州市屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣候溫暖濕潤(rùn)、雨量充沛、四季分明，平均溫度為17.9℃。年平均最高氣溫為21.9℃，最低氣溫為-4.5℃。年平均日照率為41%，市區(qū)無(wú)霜期269.2 天。年平均降雨量為1694.6㎜。主導(dǎo)風(fēng)向夏季為東南偏東風(fēng)，冬季為西北風(fēng)，夏秋之交受臺(tái)風(fēng)侵襲，登陸瞬間風(fēng)力為8~12 級(jí)。
　　節(jié)能設(shè)計(jì)方案綜述
　　3.1 節(jié)能目標(biāo)
　　通過(guò)采用增強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能和提高采暖、空調(diào)設(shè)備能效比的節(jié)能措施，在滿足以下要求的室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)的前提下，與未采取節(jié)能措施前相比，采暖、空調(diào)能耗應(yīng)節(jié)約50％。
　　3.1.1 冬季暖室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)指標(biāo)，應(yīng)符合下列要求：
　　3.1.1.1 臥室、起居室室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度取16-18 度；
　　3.1.1.2 換氣次數(shù)取1.0 次/h；
　　3.1.2 夏季空調(diào)室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)指標(biāo)，應(yīng)符合下列要求：
　　3.1.2.1 臥室、起居室室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度取26-28 度；
　　3.1.2.2 換氣次數(shù)取1.0 次/h。
　　3.2 節(jié)能設(shè)計(jì)
　　3.2.1 主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能體系及其特性
　　本設(shè)計(jì)從工程的實(shí)際情況出發(fā)，在滿足建筑的使用功能的前提下，使用性價(jià)比優(yōu)秀的材料組合。
　　3.2.1.1 外墻、樓板節(jié)能體系
　　根據(jù)本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)中采用了聚苯顆粒保溫漿料，分別用于外墻外保溫及樓板的保溫。主要有以下特性：
聚苯顆粒保溫漿料是由聚苯乙烯顆粒、高分子聚合物、水泥和助劑組成，具有適中的保溫性能和較高強(qiáng)度的漿料型外墻保溫材料，施工方便，適用于夏熱冬冷地區(qū)使用，而且還可抹涂于砌體或砼表面，替代粉刷層，實(shí)現(xiàn)粉刷和保溫合二為一。
　　3.2.1.2 屋面節(jié)能體系
　　從本工程所在地的實(shí)際情況，在保溫層采用了適用于倒置式屋面的擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS），其基本組成及主要特性如下：
　　擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）是由可發(fā)性聚苯乙烯粒料在專用擠出機(jī)中加熱熔化后經(jīng)擠出頭擠出成型的。與EPS 板相比，該產(chǎn)品具有以下兩個(gè)突出特點(diǎn)：①密度和機(jī)械強(qiáng)度高；② 長(zhǎng)期吸水率低。其主要的熱工參數(shù)：
　　3.2.1.3 入戶門和外窗、陽(yáng)臺(tái)門窗節(jié)能體系
　　入戶門選用多功能用戶門，其同時(shí)具有防盜、防火、保溫、隔聲等功能。
　　窗的主要功能是采光和通風(fēng)，在各類建筑窗中，塑料窗在保溫節(jié)能方面有優(yōu)良的性能價(jià)格比。從現(xiàn)有情況
出發(fā)，在設(shè)計(jì)中采用ＰＶＣ塑料門窗。
　　幾種常用窗戶類型的熱工指標(biāo)參數(shù)如下：
　　本設(shè)計(jì)中各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造主要參考浙江省標(biāo)準(zhǔn)《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》“DB33/1015-2003”中的構(gòu)造做法，所選做法在實(shí)際工程中應(yīng)用較為普遍，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)以及計(jì)算公式均采用現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》“GB5017-93”以及其它現(xiàn)行的國(guó)家及地方性條文和法規(guī)。
4 結(jié)束語(yǔ)
　　對(duì)人居環(huán)境的探討，一直以來(lái)都是建筑界所關(guān)注的問(wèn)題。無(wú)論在建筑節(jié)能，降低建筑能耗，還是在提高人居舒適度，創(chuàng)造新型的住宅建筑，都取得了很大的成效。但是面對(duì)這個(gè)龐大的建筑領(lǐng)域，建筑能耗是顯而易見(jiàn)的，微小的能耗變化，都將決定對(duì)能源的如何分配。
　　在不同區(qū)位下，采取的節(jié)能措施也不盡相同，對(duì)地域技術(shù)的研究同樣是首要面臨的關(guān)健性問(wèn)題。本文所提到的幾點(diǎn)建議，是微不足道的一小部分，要想實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域真正節(jié)能，還需要建筑界及相關(guān)部門同仁不懈的努力。