淺析我國住宅節(jié)能設(shè)計王甜湖南大學建筑學院長沙410073E-mail

1、淺析我國住宅節(jié)能設(shè)計王甜湖南大學建筑學院 長沙 410073E-mail: wangtian摘 要 ：近年來，隨著國際油價上漲，環(huán)境溫室效應(yīng)嚴重， “創(chuàng)建資源節(jié)約型社會”已經(jīng)成 為我國一項重要國策。 在目前已建成的建筑中， 城鄉(xiāng)住宅中絕大部分均為高能耗建筑。 住宅 節(jié)能和能耗控制是十分緊迫和必要的。 開展住宅節(jié)能研究， 并調(diào)和人們?nèi)找嬖鲩L的舒適度需 求，將是建筑業(yè)目前所需要解決的重要問題之一。為此， 從源頭抓起， 由設(shè)計入手， 多層次、多方面協(xié)調(diào)建設(shè)、節(jié)能和舒適的關(guān)系，發(fā)展建筑節(jié)能行業(yè)刻不容緩。關(guān)鍵詞 ：住宅節(jié)能，舒適，設(shè)計Analysis of the house energy effici

2、ency design1,2Wang Tian1,2Department of Environmental Art, College of Architecture, Hunan University,410073, Changsha, P.R.ChinaE-mail: wangtianAbstract: In recent years, as international oil prices, a serious environmental greenhouse effect, "create a resource-saving society" has become a

3、n important national policy. In the current houses have been built, the vast majority of both urban and rural constructions are high-energy houses. Building energy efficiency and energy consumption control is very urgent and necessary. To carry out house energy research, and to reconcile people'

4、s growing demand for comfort, will be the construction industry is currently one of the important issues to be resolved. So we should pay close attention to the existing building energy efficiency design from design level in order to promote the development of house energy efficiency industry.Key Wo

5、rds: house energy efficiency, comfort, design一、引言在改革開放國策實行以后，我國建筑業(yè)發(fā)展空前擴發(fā)。截止到 2002 年底，全國城鄉(xiāng)房 屋建筑面積總計達到 388 億平方米，城市房屋建筑面積為 131.8 億平方米。權(quán)威機構(gòu)預測， 到 2020 年底， 我國房屋建筑總面積將達到 686 億平方米， 其中城市為 261 億平方米。 然而， 到目前為止， 400 多億平方米新建建筑中 99%為高能耗。高能耗建筑的建造，并沒有帶來同等的舒適度體驗。高能耗建筑往往造成能量的浪費。 大開窗和高能耗空調(diào)制冷供暖， 造成嚴重城市光污染。 城市建筑中的空調(diào)和供暖系

6、統(tǒng)將帶來 自然空氣流通障礙。 所以，從設(shè)計層面出發(fā)， 做到節(jié)能與舒適度的協(xié)調(diào)，將是建筑行業(yè)所需 要著重研究的課題之一。二、建筑節(jié)能設(shè)計存在的問題我國建筑節(jié)能自20世紀90年代提出以來，一直得不到有效落實。主要問題列舉如下:（1）許多建筑設(shè)計單位由于部門之間交流溝通不到，單純考慮建筑美觀和實用性，追 求資產(chǎn)快速變成產(chǎn)值，忽視新建建筑的節(jié)能和舒適設(shè)計。（2）行政主管部門對相關(guān)設(shè)計監(jiān)管沒有有效落實，缺乏行政手段。（3）目前我國國有廠礦性企業(yè)是建筑節(jié)能諸多漏洞之一。在福利性供熱的背景下，以 廠代勞，能源欠自然經(jīng)濟化，資源浪費問題不能夠被重視。三、國內(nèi)外住宅節(jié)能案例分析建筑層面的節(jié)能低碳設(shè)計主要采用太陽

7、能、 風能、地熱利用裝置、能量循環(huán)利用裝置等。 歐美等國家對現(xiàn)代化建筑的基本理念是實現(xiàn)低能耗和高舒適度的完美結(jié)合，并盡量減少能源和資源的浪費。BedZEDBedZED（圖1）是貝丁頓零能源發(fā)展社區(qū)”的字母縮寫。該生態(tài)村采用“零能源”理念。 建筑主體均采用可回收材料，節(jié)約能源。通過加強房屋墻面厚度（設(shè)計厚度70cm），設(shè)置空心墻壁并添加隔熱內(nèi)層來保溫。社區(qū)為每一棟建筑配備太陽能電板，通過支持渦輪機收集雨水為花園實現(xiàn)灌溉。屋頂上的花園設(shè)置，充當天然隔熱層，達到美化和凈化空氣的目的。而 且，由太陽能支持的自然通風“煙道”，幫助改善建筑內(nèi)部的室內(nèi)條件，減少了空調(diào)的使用時間。圖 1 BedZEDFig.

8、1 BedZED鋒尚國際公寓位于北京的鋒尚國際公寓是中國首例應(yīng)用歐洲高舒適度低能耗環(huán)保優(yōu)化設(shè)計理論，設(shè)計建成的公寓式住宅建筑，是我國首例“告別空調(diào)暖氣時代”的住宅小區(qū)。該工程施工中開發(fā)應(yīng)用了天棚低溫輻射采暖制冷系統(tǒng)、干掛飾面磚幕墻聚苯復合外墻外保溫系統(tǒng)、健康新風系統(tǒng)、低輻射保溫密閉外窗系統(tǒng)、垃圾處理系統(tǒng)、防噪音系統(tǒng)、水處理 系統(tǒng)、屋面及地下系統(tǒng)等環(huán)保裝飾施工成套技術(shù)。其中天棚低溫輻射采暖制冷系統(tǒng)施工技術(shù)為核心技術(shù)。天棚低溫輻射采暖制冷系統(tǒng)主要通過預埋在天棚中的均布水管進行低溫輻射采暖制冷，管路采用PB管敷設(shè),敷設(shè)前預先加壓，并保持3Mpa,帶壓澆砼。依靠低溫熱水為熱媒，以夏 季節(jié)送水為20C，

9、回水溫度為22C，冷卻的天棚可以吸收室內(nèi)大量多余熱量，通過系統(tǒng)的 循環(huán)水帶走。冬季送水 28C，回水溫度為26C, 2C溫差，以輻射方式工作，該系統(tǒng)依靠設(shè)在地下的中央機組(YORK冷水機組)控制，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。圖2北京峰尚國際公寓Fig.2 Beijing Fengshang International Department對比來看，我國節(jié)能工作于發(fā)達國家相比起步較晚，能量浪費十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，我國 建筑采暖耗熱量：外墻大體上位氣候條件接近發(fā)到國家4-5倍，屋頂2.5-5.5倍，外窗為1.5-2.2倍；門窗透氣性為 3-6倍，總耗能為3-4倍。我國建筑節(jié)能設(shè)計任重而道遠。四、住宅節(jié)能優(yōu)化設(shè)

10、計及策略4.1規(guī)劃設(shè)計在規(guī)劃前期，要考慮選址、建筑布局、建筑體型、間距、朝向、季風風向、睡眠和綠化 配置等因素對建筑節(jié)的影響，改善建筑熱環(huán)境。在設(shè)計階段，綜合考慮氣候因素， 盡量布置在向陽和避風的地方，應(yīng)充分利用太陽能和通風條件。避免人口密度與建筑密度較高的功能 區(qū)連片布置，控制區(qū)域密度。民用建筑通則規(guī)定，“住宅應(yīng)每戶至少有居室，能夠獲得冬至日滿窗日照不少于1h?！毕嚓P(guān)建筑設(shè)計中應(yīng)注意做好規(guī)劃設(shè)計工作，控制相關(guān)參數(shù)，保證建筑物采光通風。4.2體型和朝向設(shè)計(1) 體型系數(shù)體型系數(shù)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。建筑物的立面結(jié)構(gòu)越復雜，其體型系數(shù)越大，散熱面積也就越大，其

11、能量消耗也就隨之增加了。民用建筑節(jié)能設(shè)計標準JGJ26: “建筑物體型系數(shù)宜控制在0.30以下”。照此分析，設(shè)計師可以采用一下幾個方案降低體型系數(shù)：適當增多建筑單元聯(lián)列，縮小外墻面積；增加建筑物層數(shù)；當單元平面面積相同時，提高建筑物進深；選擇合適的平面形狀(圓形和多邊結(jié)構(gòu)比較有利)； 建筑物平面空間組合集中緊湊，減少凹凸變化；增大建筑物體量等。(2) 建筑朝向建筑物朝向宜為南北設(shè)置， 這樣可以有效利用風能并減少太陽直射。寒冷地區(qū)，在冬季建筑物南向所獲得的太陽輻射和輻射總量比其他方位大很多；南偏東西角度越大，接受的太陽輻射越小。因此，增加建筑物南向朝向獲熱面積對節(jié)能是有益的。此外，需要注意處理建

12、筑朝向與季風風向關(guān)系。在南方炎熱地區(qū)，建筑物朝向宜于夏季主導風向入射角度保持在30-60度范圍內(nèi)4.3 外圍及圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑外圍及圍護結(jié)構(gòu)主要有墻體、屋頂和門窗幾部分構(gòu)成?！袄錁颉毙?yīng)和門窗等部件的散熱量占總散熱量的 1/3以上。顯然，處理好外圍與圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能問題，是解決建筑節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵。(1) 圍護結(jié)構(gòu)由圍護結(jié)構(gòu)傳熱方程，單位時間內(nèi)通過建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱量及穩(wěn)態(tài)傳熱方程為：Q =K *A (ti _t2)=1 /(1/aj (d / ) (1/日2)h A (ti _t2)其中，Q單位時間通過建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱量；A圍護結(jié)構(gòu)外表面積；tit2圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面空氣溫度;K傳熱系數(shù);ai、a 2

13、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面熱轉(zhuǎn)移系數(shù);d圍護結(jié)構(gòu)厚度;圍護結(jié)構(gòu)導熱系數(shù);按照上式分析，減少圍護結(jié)構(gòu)熱能耗的方法可以為： 增加圍護結(jié)構(gòu)厚度； 減少圍護結(jié)構(gòu) 表面熱轉(zhuǎn)移系數(shù)；減少圍護結(jié)構(gòu)導熱系數(shù)；減少圍護結(jié)構(gòu)的外表面積； 減少圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)、外 表面位差和增加建筑氣密性。從設(shè)計層面來看，主要就是減少“冷橋”效應(yīng)散熱結(jié)果，對“冷橋”結(jié)構(gòu)進行表面護理， 防止鋼筋混凝土外置結(jié)構(gòu)熱量散失。 同時，根據(jù)建筑設(shè)計要求，設(shè)置內(nèi)層、 中層或者外層保 溫層。表i建筑各部分圍護結(jié)構(gòu)保溫要求轉(zhuǎn)護結(jié)溝恃蒸皋敦伽K)Q” 250. 4$地面052”S(2) 門窗建筑外門和窗式冬季冷風入侵和夏季陽光入射的主要通道，也是傳熱和熱能耗的主要地

14、點。設(shè)計應(yīng)控制建筑物門窗的開窗率。在開窗時，減少使用門窗縫隙過大的設(shè)計，同時使用夾層或者中空玻璃， 提高建筑物保溫性能。 目前，國內(nèi)節(jié)能型門窗主要以斷橋型鋁合金隔熱 門窗和多腔室PVC塑鋼門窗為主。而其中采用雙層玻璃、鍍膜玻璃、三層玻璃，而以高水 密性、氣密性的中空玻璃為最佳。(3) 屋頂隔熱屋頂是在屋頂構(gòu)造中設(shè)置隔熱層以阻擋屋面的太陽輻射熱向室內(nèi)傳導，迫使屋面溫度升高以增大屋面與環(huán)境和空氣的溫差。屋面設(shè)計中，可以使用“倒屋頂”設(shè)計，即采用倒 鋪法，保溫材料 設(shè)在防水層以上。國外較多在屋面內(nèi)部設(shè)置貼鋁箔的封閉空氣層，采用多 孔材料做屋面面層。比較可行的是做架空保溫屋頂，通過外層遮陽板同屋面形成空氣層，來利用空氣流動帶走熱量。此外，種植綠色植物，建造蓄水屋頂也是比較好的節(jié)能設(shè)計方法。44設(shè)計評估目前國內(nèi)專業(yè)節(jié)能評估設(shè)計軟件仍然不成熟。工程實踐表明，在節(jié)能設(shè)計中適當采用國外節(jié)能評估軟件的辦法是比較可取的。美國當前建筑節(jié)能評估軟件有70多種。這些評估軟件的開發(fā)和運用不僅可定量或定性地對建筑能耗進行評估，還可以促進建筑節(jié)能法規(guī)的實施。 1990年起開始實施的節(jié)能認證“能源之星”軟件，可以節(jié)省約50%左右建筑能耗。此外，德國和日本的供熱及建筑物評估軟件也可用以評估我國建筑節(jié)能設(shè)計。參考