姜启文：建筑节能在住宅小区的推广应用

摘要：从节能角度分析住宅小区建筑须重视的若干问题，论述了建筑节能的原理，并提出墙体、门、窗等外围护结构中主要的节能技术措施。中图分类号：TU241文献标识码：A文章编号：1671-8089（2009）01-0020-02能源问题是当前世界各国普遍重视的问题，并已被列为人类面临的四大生存问题之一。目前我国建筑单位面积能耗是气候相近发达国家的3～5倍,北方寒冷地区建筑采暖能耗占当地全社会能耗的20%以上。建筑节能是当前各国共同关注的热点话题，提高住宅节能质量，是提升住宅建筑科技含量、拓展房地产市场的迫切需要。随着我国经济的高速发展，人民生活水平迅速提高，其标志之一就是人均住宅面积的增加。住宅建设是百年大计，搞好住宅节能对我国能源消耗总量意义重大，利国利民。本文旨在论述住宅建筑设计、围护结构的节能原理与建筑节能的若干重要问题及墙体、门窗、屋顶围护结构的节能技术与措施，以提高开发商的建筑节能水平和居民的建筑节能意识。一、传热方程与节能原理建筑物的传热是相当繁杂的，大多是以辐射、对流、导热三种方式综合作用的结果。单位时间内通过建筑围护结构的热量，其稳态传热方程如下：Q=K•A•(t1-t2)=1/[(1/α1)+(d/λ)+(1/α2)]•A•(t1-t2)式中Q——单位时间通过建筑围护结构的热量；A——围护结构的外表面积；t1.t2——围护结构内外表面的空气温度；K——传热系数；α1.α2——围护结构内外表面的热传移系数；d——围护结构的厚度；λ——围护结构的导热系数由该方程可以看出，围护结构的传热系数K越小，围护结构的外表面积A越小，内外温差(t1-t2)越小，住宅整个围护结构的传热量就越小，就越节约能源。这就在理论上为我们指明了住宅外围护结构的节能方向。1、增加围护结构的厚度（d）。在城市中现在一般住宅都是中高层建筑，增加围护结构的厚度会增加建筑物的自重，同时也减少了可使用的空间，因此围护结构的厚度受到限制。但由于围护结构面积大，是节能的主要环节之一，节能效果明显，所以不能太薄，消费者在购房时应该注意到这一点。2、减少围护结构表面的热传移系数（α1与α2）。影响热传移系数的因素众多，但最主要的因素是风速和表面形状。风速越低，表面越光滑，热传移系数就越小。这就要求住宅建筑物不仅要能够避风而且形状要规整。3、减少围护结构的导热系数（λ）。这在技术上、材料上给人们开辟了广阔的建筑节能新天地，是建筑节能的重要发展方向。现已相继开发出岩棉、泡沫聚苯乙烯、泡沫聚氨脂、膨胀珍珠岩、加气混凝土、中空玻璃等良好的绝缘材料及其制品，并开发出复合墙体等多种技术。4、减少围护结构的外表面积（A）。在体积相同的情况下，外表面积根据建筑形体的不同差别很大，设计合理的形体，尽量减少外表面积是建筑节能的重要方向。5、减少围护结构内、外表面温差（t1-t2）。冬季尽量使更多的外表面向阳，避免冷空气吹袭；夏季尽量减少阳光对建筑物的照射，利用外界风力散热。这与太阳能的利用是有直接关联的。6、增加建筑的气密性。加强建筑物的气密性对围护结构来说主要是加强门窗的密封。因此控制窗墙比在建筑节能中意义重大。二、住宅建筑设计与建筑节能建筑节能关系到一个家庭以后几十年间居住的舒适度和费用开支。下面我们从节能的基本原理出发，仅从节能的角度探讨在住宅建筑设计中需注意的几个重要比例关系和建筑朝向的选择问题。1、体形系数。建筑围护结构的外表面积（A）与其所包围的建筑体积(V)之比（A/V）。建筑体形系数的大小对其能耗影响非常显著。体形系数不只是影响外围护结构的传热损失，它还与建筑造型、平面布局、采光通风等密切相关。体形系数越大，说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大，能耗就越多。体形系数越小，将制约建筑师的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难。资料表明，体形系数一般应严格控制在0.3以下。2、窗墙比。围护结构窗口面积与其整个对外表面积之比。建筑门窗是建筑耗热中热量损失最大的部位，对地处寒冷地区的测试表明，采暖期间门窗热耗量约占建筑总耗热量的50％。因此减少窗口面积是节能的有效途径。对南向窗户，可适当增加窗口面积，以充分利用太阳辐射热能：其他朝向的窗户，适当减少窗口面积以降低热耗。3、建筑物朝向的选择。一个节能型建筑的朝向选择应考虑到：冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内及主墙面，夏季尽量减少太阳直射；冬季避免冷风吹袭，夏季有良好的通风。要做到这几点，就要求我们设计部门取得有关住宅围护结构可能获得的日照时间、日照面积、各朝向墙面接受的太阳辐射热量、主导风向等多种数据，并就朝向选择的节能性予以全面说明。4、住宅功能区位的布局。住宅各部分的布局对居住舒适度和节能影响非常大，客厅是家庭活动的主要场所，人们在主卧室和书房里的时间也很长，因此，根据以上节能基本原理和技术措施，应将客厅和主卧室、书房等布局在朝南或朝东方向；厨房、洗手间、储物间、客人房和餐厅则应布局在朝西或朝北方向。另外，由于南向房间可充分享受自然光，温度高、光线充足，大大增强了舒适度。再者，多层及高层建筑楼道，电梯间和消防通道应布置在建筑西、北方位。这样布局可以在冬季阻挡西北的凉风，夏季防止阳光西晒。5、住宅小区建筑整体规划布局。住宅小区建筑布局需考虑到小区在整个社区的方位，交通要道的方位，小区乃至整个社区的自然景观和人文景观等。因此，在做小区整体规化时，要将建筑节能统筹考虑。一般来说，鉴于住宅客厅和主人房最好位于南面或东南向，为了形成良好的视野，小区的中心广场，人工湖、瀑布、主要绿地和林地等的布局也应位于小区南部，各栋住宅交错其后即以一定角度交错其旁，这样可使住宅主要房间既有良好的朝向，良好的视野，又达到了节能目的，并且由此带动了销售。三、墙体节能技术墙体是住宅围护结构的主体，在建筑节能方面具有重要的地位。墙体节能的主要技术与措施有：1、选用节能墙体建材。实心粘土砖存在着材料重、浪费土地资源、节能效果差的弊病；而诸如混凝土空心砌块、多孔粘土砖、煤矸石空心砖、加气混凝土等，一方面减少了墙体自重，节省了建筑材料，另一方面由于空气的保温作用，大大提高了节能效果，因此辽源市在住宅墙体建筑中积极采用了煤矸石空心砖。2、复合外墙技术。在墙体构造方面，近年来迅速发展的复合外墙技术节能效果极佳。所谓复合外墙，即除主体结构外,再加一个保温结构。按保温层和承重层的相对位置，复合外墙又分为内保温、夹心保温和外保温三种不同的结构。保温层所用保温材料有岩棉、聚苯板、膨胀珍珠岩以及由这些材料发展而来的板材制品。辽源市在近几年的住宅建筑中外墙均采用聚苯板外保温结构收到了良好节能效果。四、门、窗节能技术住宅的外围护结构中，门、窗的缝隙是冷风渗透的主要通道，改善门窗的绝热性能，加强建筑物的气密性，是节能工作的一个重点。门窗的节能技术和措施有：1、严格控制窗墙比。目前，在住宅建设中，大量使用玻璃似乎已经成为一种趋势，尤其是厅和主卧室使用落地玻璃窗更加普遍。一般来讲，墙上玻璃面积占15％最理想，占15％～35％良好，占35％～70％就很差，应该尽量避免超过70％。2、采用双层玻璃窗。为了减少玻璃窗的散热损失，应该采用双层玻璃。增加玻璃的层数，在内外层玻璃之间形成密闭的空气层，可大大改善门窗的保温效能。我们在建筑设计中全部采用单框双玻璃塑钢或铝塑窗。3、采用新型节能玻璃。科技在飞速发展，目前已经开发出中空玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃等良好的保温隔热玻璃制品。中高档住宅应在成本允许的条件下予以积极地采用，并密切关注最新的科技突破。4、提高门窗制作及安装质量，减少冷风渗透。门窗的制作和安装应严格要求、严格验收。窗户的密封条应要求弹性良好、镶嵌牢固严密、经久耐用，增加气密性。5、增厚木质户门和阳台门。如户门或阳台门采用木质，则不宜采用空腹薄木板，应选用填充聚苯板或岩棉板的实心门，并与防火、防水要求相结合。五、屋顶节能技术和措施屋顶同样不能忽视。目前高效保温材料已应用于屋顶节能，如聚苯板等，厚度为80—120mm。屋顶节能还可通过充分利用屋顶面积与设置屋顶泳池、观鱼池、花园、露天酒吧或茶座等相结合，这样一方面可以起到节能的作用，另一方面又增加了住宅居民的活动场所。六、结束语建筑节能是我国建设领域目前应该重视的问题,也是和环境保护相关联的重要问题，建筑节能宜先把量大面广的住宅建筑作为重点,近几年示范工程虽然价格比传统价格高,但因居住环境、居住条件比一般住宅好,因此销售势头更好。我们应引导和要求房地产开发商把注意力转移到兴建节能住宅上来,这样才能在兼顾社会效益和环境效益的同时,取得良好的经济效益。</p>