建筑節(jié)能設(shè)計問題分析與探討

陳　蓉

摘要：文章敘述了建筑工程項目設(shè)計中建筑節(jié)能設(shè)計易出現(xiàn)和忽視的問題，分析了建筑規(guī)劃、建筑單體圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計存在的問題及采取的措施。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能設(shè)計；圍護結(jié)構(gòu)；建筑規(guī)劃；溫度阻尼區(qū)

中圖分類號：TU201文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0106-02

能源問題是本世紀(jì)的熱門話題。我國是資源短缺的國家，建筑能耗量約占全國總能耗1/4，居耗能首位。近年來隨著國際能源供應(yīng)日趨緊張、社會經(jīng)濟快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源緊缺成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。因此，建筑節(jié)能成為緩解能源緊缺矛盾、改善人們生活質(zhì)量、減少環(huán)境污染、實行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。

總結(jié)近年來的設(shè)計項目，結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗教訓(xùn)，認(rèn)為建筑節(jié)能有一些問題是在設(shè)計中容易被忽視。本文主要對節(jié)能設(shè)計中的這些問題進行探討。

一、建筑規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計

目前有許多住宅小區(qū)在進行規(guī)劃設(shè)計時，往往只考慮的是容積率、日照間距、空間形態(tài)、建筑物的外觀及造型上的獨特和別具一格，重視綠化景觀設(shè)計和相關(guān)配套工程的建設(shè)。過于重視圖案化，忽視規(guī)劃給住區(qū)小環(huán)境、小氣候帶來影響變化。往往把建筑的單體設(shè)計的節(jié)能措施墻體保溫、屋頂保溫隔熱、采用密閉性好的門窗等作為節(jié)能設(shè)計的重點。很少從節(jié)能的角度來指導(dǎo)設(shè)計。節(jié)能設(shè)計只有在單體設(shè)計時才得到重視，從而產(chǎn)生了許多單體在施工圖設(shè)計階段難以解決的問題。

節(jié)能建筑的設(shè)計首先應(yīng)該從規(guī)劃入手，以節(jié)能作為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計的主要原則，充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系，從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將設(shè)計與建筑技術(shù)和能源利用有效地結(jié)合，使建筑在冬季最大限度地利用自然能采暖，多獲熱量，減少熱損失，夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件降溫和冷卻。在總體規(guī)劃上為建筑節(jié)能創(chuàng)造良好的先決條件。

建筑朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關(guān)系將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計的重點。建筑的主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，我國大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜一般以正南偏東、南偏西10°以內(nèi)為好。同時，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽輻射也相對東西朝向建筑要少很多，可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量；而在冬季時，建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反，從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗。選擇夏季主導(dǎo)風(fēng)向為導(dǎo)風(fēng)口，使住區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢，從而使建筑物與空氣的熱交換增加，有效降低建筑物的溫度。

二、建筑物圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計

圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計主要是外墻，外門窗和屋面部分。

(一)外墻的保溫與隔熱

1．目前在建筑中常使用的外墻保溫主要有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫和外墻夾心保溫形式。外墻外保溫較外墻內(nèi)保溫和外墻夾心保溫形式優(yōu)勢在于：（1）適用范圍廣。外保溫不僅適用于北方需冬季保溫地區(qū)的采暖建筑，也適用于南方需夏季隔熱地區(qū)的空調(diào)建筑；既適用于新建建筑，也適用于既有建筑的節(jié)能改造；（2）保溫效果明顯。由于保溫材料置于建筑物外墻的外側(cè)，基本上可以消除在建筑物各個部位的“熱橋”影響；（3）保護主體結(jié)構(gòu)。置于建筑物外側(cè)的保溫層，大大減少了自然界溫度、濕度、紫外線等對主體結(jié)構(gòu)的影響。隨著建筑物層數(shù)的增加。溫度對建筑豎向的影響已引起關(guān)注；（4）有利于改善室內(nèi)環(huán)境。外保溫不僅提高了墻體的保溫隔熱性能，而且增加了室內(nèi)的熱穩(wěn)定性。它在一定程度上阻止了雨水等對墻體的浸濕，提高了墻體的防潮性能，可避免室內(nèi)的結(jié)露、霉斑等現(xiàn)象，因而創(chuàng)造了舒適的室內(nèi)居住環(huán)境；（5）擴大戶內(nèi)的使用空間。與內(nèi)保溫相比，采用外墻外保溫使每戶使用面積約增加1.3m2～1.8m2；（6）利于舊房改造。目前，全國有許多既有建筑由于外墻保溫效果差，耗能量大，冬季室內(nèi)墻體結(jié)露、發(fā)霉，居住環(huán)境差。采用外墻外保溫進行節(jié)能改造時，不影響居民在室內(nèi)的正常生活和工作。

2．近年來采取外墻外保溫技術(shù)建造了大批的節(jié)能住宅，這些節(jié)能住宅的建成推動了建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與逐步完善。但是，在外墻外保溫技術(shù)大力推廣與應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)了問題：由于外保溫系統(tǒng)處于建筑物外墻外側(cè)，直接與外界環(huán)境接觸，這樣外界環(huán)境的風(fēng)雨侵蝕作用、外墻內(nèi)保溫和外墻夾心保溫形式、溫度變化引起的應(yīng)力、以及大氣環(huán)境中酸堿腐蝕作用等直接考驗著外保溫系統(tǒng)，在運用外保溫技術(shù)建成的節(jié)能住宅，不少外墻出現(xiàn)脫落、空鼓、開裂、室內(nèi)泛潮反霜、結(jié)露等若干問題。

通過對已建項目的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)計因素引起外保溫系統(tǒng)技術(shù)出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在：（1）外墻外保溫設(shè)計的不完善或構(gòu)造不合理，窗的節(jié)能節(jié)點設(shè)計不合理，存在熱橋效應(yīng)或接口處理不嚴(yán)密導(dǎo)致滲水現(xiàn)象。居住建筑中碰到的窗較多的為飄窗與帶有窗套的平窗，本地區(qū)大多數(shù)建筑的窗周邊未考慮保溫，嚴(yán)格地說設(shè)計上是不合理的，因為窗周邊基本是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，熱橋效應(yīng)較大。那么在實際施工存在兩種情況：一是窗周邊窗套應(yīng)用保溫板按照規(guī)定尺寸與規(guī)格定做構(gòu)件做成，粘貼安裝確保牢固，需要精心施工，窗根部上口做好滴水處理與窗下口窗臺的防水處理；二是窗周邊不做保溫，存在熱橋效應(yīng)與保溫部分與非保溫部分的接口處理問題。（2）忽視外墻外保溫細(xì)節(jié)部位的設(shè)計。1）忽視結(jié)構(gòu)伸縮縫的節(jié)能設(shè)計，保溫系統(tǒng)在此存在接口，如果施工處理不嚴(yán)密，會導(dǎo)致滲水現(xiàn)象，從而水進入保溫系統(tǒng)內(nèi)部而造成危害。結(jié)構(gòu)伸縮縫兩側(cè)的墻體，是建筑圍護結(jié)構(gòu)外墻耗熱量較大的部位，也存在熱橋效應(yīng)，設(shè)計時常常忽略?？p內(nèi)應(yīng)緊密填塞聚苯板或泡沫膠，牢固安裝好金屬蓋板。并考慮到縫的熱橋效應(yīng)及保溫系統(tǒng)的接口處理與防水；2）忽視女兒墻內(nèi)側(cè)增強保溫處理，施工處理不嚴(yán)密，導(dǎo)致室內(nèi)頂板棚根部返霜結(jié)露，女兒墻墻體開裂，甚至女兒墻構(gòu)件尺寸變化過大（女兒墻受到太陽輻射程度較大），導(dǎo)致外側(cè)的保溫系統(tǒng)破壞，繼而滲水。對于女兒墻外側(cè)墻體的保溫在設(shè)計中往往都能夠重視，保溫層延續(xù)到女兒墻的壓頂，可是設(shè)計人員常忽略對女兒墻的內(nèi)側(cè)保溫。女兒墻的根部靠近室內(nèi)的頂板，如果不對該部位采取保溫處理，該部位極容易引起熱橋通路，導(dǎo)致頂層房間的頂板棚根部受到外界溫度變化影響較大，常產(chǎn)生返霜結(jié)露現(xiàn)象。對女兒墻的內(nèi)側(cè)保溫處理有利于解決這一危害，同時還保護主體結(jié)構(gòu)，避免了女兒墻墻體裂紋的產(chǎn)生；3）忽視節(jié)能建筑底層的勒腳處保溫處理。勒腳處的保溫節(jié)點做法一是勒腳高于散水坡，二是勒腳深入到散水坡以下。前者要求不高，需要考慮在保溫層背面做防水處理，防水層至少高于基層面30cm，以防止水從地下沿著外墻找平層滲透至保溫層內(nèi)部；后者除了防水層按照前者做法外，最好將深入地下的部分與高于地30cm區(qū)域保溫板改為擠塑板為好，以確保保溫層極低的吸水率與良好的抗腐蝕性而穩(wěn)定持久。因為底層屬于濺水區(qū)，大雨時水常積聚且潮氣嚴(yán)重；4）忽視保溫系統(tǒng)與非保溫系統(tǒng)接口部位處理，導(dǎo)致接口處開裂與滲水現(xiàn)象。在外墻連續(xù)式的保溫系統(tǒng)上，常出現(xiàn)保溫系統(tǒng)部分與外墻構(gòu)件的接口以及保溫系統(tǒng)部分收口，即出現(xiàn)保溫層與其他不同材質(zhì)的連接，由于同一平面構(gòu)造層次不同材質(zhì)差別較大，如密度、彈性模量、線形膨脹系數(shù)等，保溫系統(tǒng)容易在接口處開裂而導(dǎo)致滲水現(xiàn)象，所以要慎重考慮該部位的抗裂措施與防水措施。

上述問題產(chǎn)生是由于外墻外保溫技術(shù)在我國應(yīng)用時間還不是很長，建筑設(shè)計人員對于各種外保溫技術(shù)還沒有很好的掌握，導(dǎo)致設(shè)計與實際施工脫節(jié)，對實際施工沒有起到有效指導(dǎo)作用 。防治措施如下：重視這些細(xì)部處理，明確細(xì)部的節(jié)點圖構(gòu)造，明確用材，確保接口處密封、抗開裂、防水抗?jié)B；為施工創(chuàng)造良好條件。

（二）改善外門窗性能

外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。有效的節(jié)能措施有：

1．控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值。

2．提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。對于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的住宅如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風(fēng)槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等、高低縫及縫外壓條等。

3．改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求，在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，可設(shè)置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當(dāng)增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

4．設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次，象熱閘一樣可阻止室外冷風(fēng)的直接滲透，減少外墻、外窗的熱耗損。住宅中，將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來，外門設(shè)防風(fēng)門斗，防止冷風(fēng)倒灌，樓梯間設(shè)計成封閉式的，對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

總之，只要按照節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把好節(jié)能設(shè)計關(guān)，監(jiān)督好施工節(jié)能用材關(guān)，就能有效提高居住建筑節(jié)能效率，降低建筑能源耗費，打造真正的環(huán)保節(jié)能、舒適、健康、方便的高品質(zhì)建筑，為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。有效地節(jié)約土地和能源，是中國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。將建筑熱工技術(shù)與恰當(dāng)應(yīng)用新材料、新構(gòu)造相結(jié)合，搞好節(jié)能建筑設(shè)計，促進建筑節(jié)能和利用自然能的進一步發(fā)展和建筑熱功能的進一步改善，是我國建筑師進人21世紀(jì)的重要任務(wù)。

作者簡介：陳蓉（1963－），女，安徽肥東人，深圳市清華苑建筑設(shè)計有限公司建筑師，國家一級注冊建筑師，研究方向：建筑設(shè)計。