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1、居住建筑的节能与环保设计（作者：王玉梅 皖宿州市工程设计室）随着我国改革开放的不断深入，人民生活水平的不断提高，人们的居住环境要求也越来越高。近年来我国的建筑规模迅速扩大，同期比较，我国一年建成的房屋建筑面积是发达国家建筑面积的总和还要多。有资料显示，本世纪20年内，我国的建筑业仍将迅速发展，预计到2020年底全国房屋建筑将达近700亿m2。1 建筑节能要求十分迫切1.1建筑能耗约占社会总能耗的1/3 我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%，上升到近年的27.45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司
2、研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。提高人们生活居住水平，建筑设计节能与环保迫在眉捷，是我们设计部门及建筑业肩负的一大重任，现在我就浅谈一下建筑节能的设计方法。2 节能型居住建筑设计方法建筑节能设计应从以下几个方面考虑：1）、总体规划设计；2）、建筑单体设计；3）、建筑设备2.1总体规划设计2.1.1 建筑选址建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处，因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量，就会相应的增加。所以建筑基
3、地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。2.1.2建筑布局 利用建筑楼群合理布局，充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能，人的行为活动特点等，建立自然人工生态平衡系统。具体体现在通过楼体排布的方案组合中，按以下原则挑选规划方案：充分利用和争取日照；避免风漏斗的出现，合理组织气流，减少建筑热损失；利用建筑外界面的反射辐射，对夏季炎热气候考虑充分。 在规划布局中，可以通过建筑的手法来尽量改善日照条件，比如： a.多排多列楼栋布局中，采用错位布置，利用山墙空隙争取日照； b.点、条组合布局时，点式住宅布置在朝向较好位置，条式布置其后，争取日照； 2.1.3建筑形
4、态 节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积体积)小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，因此应考虑多种因素的制约，包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各项因素后得出结论。 仅从夏季得热的角度，建筑应有合适的长宽比。加大进深由8m增加到14m，可以使建筑耗热指标降低11%33%，因此对于10008000m2的住宅，进深控制在1214m有利于建筑节能。2.1.4建筑间距 阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源，同时还可
5、以提高室内的日照水平，保证住宅室内具有一定的日照量，从而决定建筑间最小间距，并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。2.1.5建筑通风 适当布置建筑物，冬季降低冷风风速，可减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗；夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。2.1.6建筑朝向朝向的选择考虑因素有：冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭；充分利用地形和节约用地；照顾居住建筑群体组合的需要。 安徽省居住建筑的适宜朝向为南偏东30南偏西15。2.1.7环保概念的体现
6、环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。可以考虑乔灌草相结合，以乔木为主；同时建议多布置立体绿化，见缝插绿；步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”，应该给大地以透水透气的余地。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件，还能改善建筑屋面的热工性能。2.2建筑单体设计2.2.1围护结构2.2.1.1外窗 外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透，夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比（窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值）；提高门窗制作质量，加密封条，减少冷风渗透等
7、；注意隔热条的选用（隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用）。 门窗节能中，改善窗户保温效果是比较有效的手段之一。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等，随着节能技术的发展，像低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)等节能玻璃，在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。2.2.1.2屋顶和外墙 传统的外围护墙体由单一材料组成，其热工性能指标已经不能满足节能建筑的要求。复合墙体充分利用各种材料的不同性能，来达到节能建筑所要求的围护墙体的热工性能指标。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高
8、的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品，不仅适用于具有平面的屋面，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标，表观密度为110150kg/m3;导热系数为0.040.06W/mK;蓄热系数为0.9
9、00.11m2K。抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18107g/m.n.Pa。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小，导热系数较低，而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。安徽省居住建筑节能设计标准JGI26-95 ，1996-07-01中规定外墙K1.5 D3.0和K1.0 D2.5；屋顶K1.0 D3.0和K0.8 D2.5.当外墙和屋顶采用含有轻质的绝热材料的复合结构时，会出现热惰性指标很低的情况。这样，在夏季自然通风状态下，屋顶和外墙的内表面温度可能过高。为此根据不同的转热系数，规定屋顶和外墙的热惰性指标不低于3.0和2.5。
10、对屋顶和外墙的热惰性指标提出要求，同时可使屋顶和外墙具有更好的热稳定性。2.3建筑设备节能2.3.1空调 家用空调器选用节能型(高效制冷压缩机、换热器和风扇，采用变频调速，并匹配良好)；空调器的安装位置宜不受太阳直射；不设定过低室温，经常清洗。采用热泵技术，同时满足夏季制冷与冬季采暖的需要。2.3.2电气 尽可能充分利用自然光；采用高效照明光源及灯具。2.3.3卫生器具 尽可能采用节水型卫生器具。3 工程实践居住建筑工程概况: 工程位于安徽省宿州市。工程规划建设用地面积为5900.00m2，总建面积为22205.70m2。气候概况： 宿州市属亚热带海洋性季风气候，气候温暖湿润、雨量充沛、四季分
11、明，平均温度为17.9。年平均最高气温为21.9，最低气温为-4.5。年平均日照率为41%，市区无霜期269.2天。年平均降雨量为1694.6。主导风向夏季为东南偏东风，冬季为西北风，夏秋之交受台风侵袭，登陆瞬间风力为812级。节能设计方案综述3.1 节能目标 通过采用增强建筑围护结构保温隔热性能和提高采暖、空调设备能效比的节能措施，在满足以下要求的室内环境指标的前提下，与未采取节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50。3.1.1 冬季暖室内热环境设计指标，应符合下列要求：3.1.1.1 卧室、起居室室内设计温度取16-18度；3.1.1.2 换气次数取1.0次/h；3.1.2 夏季空调室内热
12、环境设计指标，应符合下列要求：3.1.2.1 卧室、起居室室内设计温度取26-28度；3.1.2.2 换气次数取1.0次/h。3.2 节能设计3.2.1主要围护结构的节能体系及其特性 本设计从工程的实际情况出发，在满足建筑的使用功能的前提下，使用性价比优秀的材料组合。3.2.1.1外墙、楼板节能体系 根据本工程项目的实际情况，在设计中采用了聚苯颗粒保温浆料，分别用于外墙外保温及楼板的保温。主要有以下特性： 聚苯颗粒保温浆料是由聚苯乙烯颗粒、高分子聚合物、水泥和助剂组成，具有适中的保温性能和较高强度的浆料型外墙保温材料，施工方便，适用于夏热冬冷地区使用，而且还可抹涂于砌体或砼表面，替代粉刷层，实
13、现粉刷和保温合二为一。主要热工参数：（见表3）3.2.1.2 屋面节能体系 从本工程所在地的实际情况，在保温层采用了适用于倒置式屋面的挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS），其基本组成及主要特性如下：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）是由可发性聚苯乙烯粒料在专用挤出机中加热熔化后经挤出头挤出成型的。与EPS板相比，该产品具有以下两个突出特点：密度和机械强度高； 长期吸水率低。其主要的热工参数：3.2.1.3 入户门和外窗、阳台门窗节能体系 入户门选用多功能用户门，其同时具有防盗、防火、保温、隔声等功能。窗的主要功能是采光和通风，在各类建筑窗中，塑料窗在保温节能方面有优良的性能价格比。从现有情况出发，在设计
14、中采用塑料门窗，其基本组成及主要特性下表4：几种常用窗户类型的热工指标参数如下： 本设计中各围护结构的基本构造主要参考安徽省标准居住建筑节能设计标准“JGJ26-95”中的构造做法，所选做法在实际工程中应用较为普遍，计算标准以及计算公式均采用现行国家规范民用建筑热工设计规范“GB5017-93”以及其它现行的国家及地方性条文和法规。对人居环境的探讨，一直以来都是建筑界所关注的问题。无论在建筑节能，降低建筑能耗，还是在提高人居舒适度，创造新型的住宅建筑，都取得了很大的成效。但是面对这个庞大的建筑领域，建筑能耗是显而易见的，微小的能耗变化，都将决定对能源的如何分配。在不同区位下，采取的节能措施也不尽相同，对地域技术的研究同样是首要面临的关健性问题。本文所提到的几点建议，是微不足道的一小部分，要想实现建筑领域真正节能，还需要建筑界及相关部门同仁不懈的努力。作者简介：王玉梅 女 1975年6月4日出生，1994年毕业于安徽省城市建设学校 1994年7月至今宿州市工程设计室从事建筑设计。
