住宅建筑節能設計分析

薛莉

（上海總泉置業有限公司 上海 200336）

1 工程概況

上海某住宅項目某標段的總建筑面積為8.4萬m2，主要包括3層的聯排別墅和18層的高層公寓，高層公寓房型主要為兩房和三房。為了可以達到住宅建筑的節能要求，需要對建筑進行節能設計，文章以本工程為例，對建筑節能設計進行分析和探討。

2 住宅節能設計重要性

這些年來，因為各種燃料的燃燒對環境造成了非常嚴重的損害。空氣中的污染物質主要包括SO2、懸浮顆粒、氮化物等污染物質，這些物質都主要與保暖燒煤有關，特別是在將煤炭作為主要取暖物質的情況下會有更嚴重的污染。在每年到達供暖時期，許多城鎮進行了對空氣環境等的實施檢查，得到的結果有很大差距；與不在取暖期指標進行比較，檢測出相應的幾個指標都不符合要求，且大大地高出規定要求。因此，建筑節能是達到改善人民居住環境、建設低碳經濟、節能減排、保持經濟可持續發展的重要措施[1]。

另外，隨著人們生活質量的不斷提高，舒適且溫暖的環境已逐漸成為人們生活中不可缺少的部分。在全球氣溫變化的當下，要享受到舒適環境一定是建立在消耗能源的基礎上。中國許多地方都是夏熱冬冷的環境，舒適的室內溫度通常依靠人為調節空調的冷暖控制，但會耗費許多的電能。當前能源缺少，地球氣候改變，因此，在保證提高建筑舒適性的前提下，唯有合理使用能源、不斷提高能源利用效率才是最佳途徑。

3 建筑的節能設計

3.1 圍護結構設計

住宅的建筑圍護結構部件主要包括了內外墻、屋頂、門窗、地基、隔熱材料、密封材料、遮陽設施等；其設計對建筑能耗、環境性能、室內空氣質量與用戶所處的視覺和熱舒適環境有根本影響。因此，加強圍護結構的保溫隔熱能力，會提高建筑節能效率。

根據上海住宅節能建筑節能設計標準，建筑圍護結構的傳熱系數（K）應滿足下述要求：外墻≤1.5K；屋面≤1.0K；外窗≤4.7K；戶門≤3.0K。通過建筑各單體的節能設計軟件分析計算，并與造價指標相結合，聯排別墅的外墻采用發泡水泥板保溫、高層公寓采用聚苯顆粒內外保溫的方式。聯排別墅墻體的構造從外到內的主要為5mm厚的水泥砂漿+發泡水泥板（厚度按單體計算）+12mm厚的水泥砂+200mm厚的輕質蒸壓灰砂空心砌體，外墻裝飾主要采用文化磚及文化石；高層公寓墻體的構造從外到內的主要為5mm厚的水泥砂漿+30mm厚的水泥基無機保溫砂漿Ⅰ（墻外保溫）+12mm厚的水泥砂+200mm厚的輕質蒸壓灰砂空心砌體+10mm厚的水泥基無機保溫砂漿Ⅰ（外墻內保溫），外墻飾面主要為基座干掛石材和真石漆涂料。外墻外表面材料在色彩上選用了淺色系，這樣減少了墻面在夏季太陽的輻射吸收。

為了防止居住在最頂層的住戶受到夏季酷暑冬季寒冷的影響，住宅建筑屋面也運用了隔熱的保溫方法。本項目聯排別墅主要采用了發泡水泥板（厚度按單體計算）、高層公寓為發泡混凝土（厚度按單體計算）的屋面保暖措施。聯排別墅屋面為坡屋頂的造型，其構造層由上至下逐次為西班牙筒瓦+細石混凝土保護層+防水層+保溫層+找平層+屋面鋼筋混凝土頂板。高層公寓為平屋面，除最上層不是筒瓦外，其它構造基本同聯排別墅。

在外門窗（含陽臺）的設計方面，主要運用了雙層中空low-e玻璃，南向外門窗更是采用了斷橋隔熱鋁型材門窗框。戶門則主要使用了具有保溫、防盜竊等多功能的鋼質乙級防火防盜門，雙層門板中間填充了15～18mm的礦棉板。

3.2 建筑能耗設計

3.2.1 建筑物耗熱量、耗冷量及耗電量的設計

建筑物耗熱量指在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內平均計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的需由室內采暖設備提供的熱量（單位：W/m2）。建筑物耗冷量指在空調降溫期室外平均溫度條件下，為保持室內平均計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的需由空調設備提供的制冷量（單位：W/m2）。建筑物耗電量指由建筑物的耗熱量或耗冷量指標根據設備能效比，計算得出的單位建筑面積的電能耗數（單位：W/m2）。

建筑物耗熱量、耗冷量及耗電量通過建筑節能綜合指標計算，本項目設計建筑的采暖和空調年耗電量小于等于參照建筑的采暖和空調年耗電量，達到了上海市《居住建筑節能設計標準》（DB11/891-2012）的節能要求。

另外，建筑中使用的采暖、空調降溫設備，也應采用能效比高的熱泵冷暖兩用空調，取代能效比低的電暖氣級其他設備；建筑中公共部位照明采用節能型管型熒光燈和白熾燈。

3.2.2 新型能源利用的設計

新型能源的利用包括了太陽能熱水、地源熱泵、光伏及空氣源熱泵等系統。本項目聯排別墅采用了太陽能熱水系統。

（1）太陽能熱水系統的定義

太陽能熱水系統的是指利用太陽能集熱器采集太陽能量，在陽光的照射下使太陽的光能充分轉化為熱能，通過控制系統自動控制循環泵或電磁閥等功能部件將系統采集到的熱量傳輸到大型儲水保溫水箱中，在匹配當量的電力、燃氣、燃油等能源，把儲水保溫箱中的水加熱并成為比較穩定的定量能源設備[2]。

（2）實際項目運用情況

太陽能是取之不盡、用之不竭的自然能源，但自身也受制于自然氣候的影響，在高端用戶對熱水使用舒適性、保障性的較高要求情況下，存在著不足。本項目采用“太陽能+燃氣爐”別墅熱能中心系統，既解決了太陽能優先利用、最大化利用的目標，又將燃氣爐與太陽能系統有機結合起來，在任何氣象條件下，都能保證熱水源源不斷的供應。通過建筑前期設計，在結合外立面效果的前提下，在屋頂設置集熱板，并在設備平臺上放置集熱水箱。

本系統的儲水箱底部盤管與太陽能集熱器循環，為儲水箱主熱源，輔助熱源為燃氣熱水器，水箱水溫不夠時，水箱出水進爐子繼續加熱至設定溫度，水箱水溫滿足用水要求時，水箱出水直接至用水點，熱水轉換通過轉換裝置自動控制。太陽能水箱進水口處需預留冷水補水接口，在水箱熱水出水口處需預留熱水管接口，此熱水管另一端預留至燃氣壁掛爐冷水進口接口下方，室內生活熱水從燃氣壁掛爐熱水出口處接至各用水點。如圖1所示為燃氣爐+太陽能熱水中心系統運行原理示意圖。

4 結束語

綜上所述，在進行建筑節能設計時，需充分對地區現有的自然條件和自然資源進行利用，在不斷對人們居住環境進行改善的同時，將建筑節能潛力充分發掘出來，進而達到降低能源消耗，實現住宅建筑持續化發展的目的。

圖1 燃氣爐+太陽能熱水中心系統運行原理示意圖

[1]《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ134-2010）[S].中國建筑工業出版社，2010.

[2]楊雪玲.住宅建筑節能設計的可控性[J].新型建筑材料，2003（05）：53～55.