北方節(jié)能住宅設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

楊曄琳 劉月云

[摘要]通過(guò)對(duì)北方住宅節(jié)能設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用的闡述,向建筑設(shè)計(jì)工作者介紹節(jié)能住宅設(shè)計(jì)的基本方法,使讀者對(duì)節(jié)能型住宅有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能住宅 熱工設(shè)計(jì) 節(jié)能措施

一、前言

我國(guó)是能源短缺的國(guó)家,人均能源占有率不足美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的1/5。同時(shí)能源浪費(fèi)又十分嚴(yán)重,能源使用不合理。具體表現(xiàn)為外墻、屋頂耗能為發(fā)達(dá)國(guó)家的4倍,門(mén)窗為2倍,空氣滲透為5倍。為此,建設(shè)部近年來(lái)大力推廣住宅的節(jié)能技術(shù),下面就北方節(jié)能住宅設(shè)計(jì)及應(yīng)用做一些介紹。

二、外墻的熱工設(shè)計(jì)

1.外墻主體部位的傳熱系數(shù)

墻體的主體部位傳熱系數(shù)的計(jì)算用下式:

外墻平均傳熱系數(shù)的計(jì)算用下式:

式中:Km——外墻的平均傳熱系數(shù),W/㎡.k;Ki——外墻墻體主體部位的傳熱系數(shù),W/㎡.k;Ψ璱——外墻平均傳熱系數(shù)的修正系數(shù)。外保溫取0.91,夾心墻保溫取0.8,內(nèi)保溫取0.71。

2.外墻周邊熱橋的傳熱系數(shù)外墻周邊熱橋部分的傳熱系數(shù)包括窗臺(tái)上邊、下邊部分的傳熱系數(shù),窗臺(tái)上部、下部熱橋的面積計(jì)算,樓板部分熱橋傳熱系數(shù)。外墻的傳熱系數(shù)限值為寒冷A區(qū)≤0.50w/㎡k,嚴(yán)寒B區(qū)≤0.45w/㎡k,嚴(yán)寒C區(qū)≤0.50w/㎡k,計(jì)算外墻的平均傳熱系數(shù),若外墻的傳熱系數(shù)小于以上限定值,則符合設(shè)計(jì)要求。

3.屋頂熱工設(shè)計(jì)屋頂傳熱系數(shù)的限值為寒冷A區(qū)≤0.45w/㎡k,嚴(yán)寒B區(qū)≤0.35w/㎡k,嚴(yán)寒C區(qū)≤0.40w/㎡k。算出屋頂?shù)拿娣e。

4.地面熱工設(shè)計(jì)地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的限定值為≤0.35w/㎡k。

5.窗和門(mén)的熱工設(shè)計(jì)

外門(mén)窗的傳熱系數(shù)根據(jù)窗墻面積比最高限定值為≤2.8w/㎡k,門(mén)窗傳熱系數(shù)均應(yīng)符合要求,計(jì)算各朝向的外門(mén)、外窗面積。把空氣滲入耗熱量等計(jì)算后,得出單位面積耗熱量指標(biāo)。

6.設(shè)計(jì)建成后要通過(guò)熱工測(cè)試檢驗(yàn)

檢測(cè)內(nèi)容是:(1)建筑物單位耗熱量;(2)建筑物室內(nèi)平均溫度;(3)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù);(4)建筑熱橋部位的內(nèi)表面溫度;(5)建筑物的熱工缺陷等。

三、住宅建筑的節(jié)能措施

1.外墻保溫效果更好

目前國(guó)際上的節(jié)能建筑都已在墻體采用了外保溫技術(shù),我國(guó)建筑也正在由傳統(tǒng)的內(nèi)保溫轉(zhuǎn)為外保溫。外保溫墻由具有相當(dāng)厚度的保溫板、墻體中間的流動(dòng)空氣層組成,因而能有效地達(dá)到保溫和隔熱作用。

2.大開(kāi)間小進(jìn)深

發(fā)展商為了節(jié)約土地資源、增加利潤(rùn)通常會(huì)趨向于窄面寬、大進(jìn)深的規(guī)劃設(shè)計(jì)。這樣的住宅難免會(huì)以犧牲一些房間的采光為代價(jià)。選擇開(kāi)間進(jìn)深比例適中的住宅,這樣的房子采光好,而南北朝向的板式設(shè)計(jì)能達(dá)到最佳的節(jié)能效果,并且能最大限度地做到通風(fēng)透氣。

3.明廚明衛(wèi)最重要

節(jié)能住宅由于最大限度地采用了自然光照明,因而大大節(jié)約了電源。設(shè)計(jì)師往往會(huì)巧妙地把客廳、臥室、廚房甚至廁所布置在總平面四周,讓所有房間都能享受到明媚的陽(yáng)光。廚房和衛(wèi)生間是病菌容易聚集的地方,黑廚黑衛(wèi)就會(huì)帶來(lái)健康隱患。

4.選擇節(jié)能玻璃窗能讓室內(nèi)溫度穩(wěn)定

一般住宅的玻璃窗采用普通玻璃,雖然造價(jià)便宜,但保溫效果較差,選擇高質(zhì)量的玻璃能讓室內(nèi)溫度穩(wěn)定。目前節(jié)能玻璃有雙層甚至三層隔熱隔音功能的中空鍍膜玻璃,中空層厚度達(dá)12毫米,這樣的玻璃四季坐在窗前不會(huì)感覺(jué)到明顯氣候變化,是較理想的節(jié)能玻璃。

5.窗墻比例大小適中

目前大落地窗在住宅建筑中十分流行,但窗戶并不是越大越好,窗戶過(guò)大與節(jié)能建筑的理念是相悖的,由于人們的節(jié)能意識(shí)差,大玻璃窗已成為賣(mài)點(diǎn)。應(yīng)對(duì)的辦法是限制窗墻面積比,特別要對(duì)北向的窗墻面積比采取強(qiáng)制性措施,減少住宅能耗。從保溫性能看,選擇適當(dāng)開(kāi)窗的住宅,比選擇房間全部采用大落地窗的要舒適。

6.新風(fēng)系統(tǒng)有利空氣新鮮

由于城市空氣質(zhì)量不好,長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)窗會(huì)使有害氣體進(jìn)入室內(nèi);開(kāi)窗戶還會(huì)有交通噪聲。室內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)就能解決關(guān)上窗戶也讓室內(nèi)空氣新鮮的作用。新風(fēng)系統(tǒng)采用一套空氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng),能把室外的新鮮空氣過(guò)濾后傳入室內(nèi),往往比開(kāi)窗效果還佳。由于開(kāi)窗少,室溫也更不容易變化。

7.淺色住宅更節(jié)能

色彩越重的顏色越容易吸熱,有的樓盤(pán)為了醒目,選用了極鮮亮的色彩,這就使室溫容易升高。所以,選擇淺色住宅更節(jié)能。

8.綠地面積要大

小區(qū)內(nèi)道路水泥路面過(guò)多而綠化過(guò)少,樓盤(pán)中會(huì)產(chǎn)生熱島效應(yīng)。我國(guó)小區(qū)綠化標(biāo)準(zhǔn)要求小區(qū)綠地面積不能少于30%,而且要有不同層次的植物綠化。

9.強(qiáng)制性安裝熱計(jì)量表

新建住宅的供熱系統(tǒng)雖然采用了新雙管系統(tǒng),一戶一個(gè)系統(tǒng)便于熱計(jì)量,但是安裝熱計(jì)量表的住宅鳳毛麟角。其結(jié)果是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫越好,室內(nèi)越燥熱,開(kāi)窗時(shí)間越長(zhǎng),花了錢(qián)得不到效益,功虧一簣,外墻保溫的積極性也就越來(lái)越低了。應(yīng)對(duì)的策略是盡快出臺(tái)供熱收費(fèi)政策和熱計(jì)量收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)制性安裝熱計(jì)量表。

在建設(shè)節(jié)能新住宅的同時(shí),必須對(duì)既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造。我們提出以下三點(diǎn)來(lái)保證節(jié)能改道的質(zhì)量:

1.免費(fèi)進(jìn)行供熱系統(tǒng)改造,也就是說(shuō)政府或單位拿錢(qián)把舊系統(tǒng)改為新雙管系統(tǒng),以便進(jìn)行分戶計(jì)量。

2.住戶自費(fèi)增加一道外窗,政府采購(gòu)統(tǒng)一安裝,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)按65%考慮一次到位。已經(jīng)安裝鋁合金窗或塑鋼窗的,增加一道單框單玻塑鋼窗。把安裝外窗作為外墻保溫施工的先決條件,以督促住戶。

3.統(tǒng)一進(jìn)行外墻外保溫和屋面保溫工程。根據(jù)估算,其造價(jià)大約占住宅總造價(jià)的3%左右。在進(jìn)行屋面保溫工程時(shí),要同平改坡結(jié)合起來(lái);坡屋面又要同太陽(yáng)能集熱器一起施工。

當(dāng)然做好建筑物的節(jié)能工作,在結(jié)構(gòu)、采暖系統(tǒng)、照明等方面都有大量的工作要做。在這里只介紹熱工、功能方面的設(shè)計(jì)工作,供建筑工作者參考。

參考文獻(xiàn):

[1]全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施(節(jié)能專篇).中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,2007.

[2]龍惟定.國(guó)內(nèi)建筑合理用能的現(xiàn)狀及展望.能源工程,2001,(02).