砌體結構節能設計研究

【摘 要】砌體建筑節能設計在我國的研究并不深入，本文在簡要介紹砌體結構建筑節能意義的基礎上，給出了降低砌體建筑耗能的途徑，并通過具體的工程實例講述了砌體結構節能設計的步驟和方法。

【關鍵詞】砌體結構；建筑節能；耗能途徑

建筑節能技術是通過采用合理的建筑設計和選用符合節能標準的節能技術、工藝、材料和產品等，在保證相同的室內熱舒適環境條件下，減少建筑能耗的建筑設計技術。從經濟發展、環境保護等方面分析，建筑節能對人們起著至關重要的作用。所以，無論在可持續發展的思想中還是在生態建筑的設計理念中，建筑的節能都是最本質的問題。

1 建筑節能的意義

隨著中國城市化水平的快速發展，房屋建造規模越來越大，建筑能耗在能源總消耗量中占的比例逐年上升，已從上世紀70年代末的10%上升到現在的27.6%，其中供熱采暖消耗的能源占建筑耗能的60%。從1997年開始強制施行建筑節能以來，我國已經從節能30%的指標過渡到了170多個城市必須達到節能50%的指標，其中北京等地已經率先執行節能65%的強制性規定。

2 降低砌體建筑耗能的途徑

砌體結構在建造過程中需要耗費大量的磚材，因此生產時耗能多及自重大，不利于建筑節能，但是由于砌體結構構造簡單，施工技術熟練，仍然具有很大的應用前景，為此了解砌體結構建筑節能途徑對于建筑節能具有重要的意義。砌體結構節能設計主要注重以下途徑的運用。

2.1 降低供熱能

為了保持室內溫度，冬季采暖建筑必須獲得熱量。當建筑物的總得熱和總失熱達到平衡時，室溫才得以保持。降低建筑耗能主要是指在保持室內一定溫度下，降低采暖設備供熱的能耗量。降低供熱能耗的途徑有：①利用好太陽能；②利用建筑內熱；③提高暖通供熱效率；④減少建筑物散熱面積；⑤加強圍護結構保溫；⑥減少空氣滲透的耗熱量。⑦減少建筑物散熱面積建筑物的耗熱量與建筑物外表面的大小有直接關系。在節能設計中，我們用建筑物體形系數來控制。體形系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。從有利于節能出發，體形系數應盡可能地小。即體形應該簡單，一般對多層板式住宅，當層數達到6層，單元數達到4個以上時，體形系數可以控制在0.30以下，但當平、立面出現過多的凹凸面時，這種多層建筑的體形系數就容易超過此值。建筑物的散熱面積除了建筑物的外表面積外，還包括采暖空間與不采暖空間之間的內墻。如采暖居室與不采暖樓梯間之間的內墻及不采暖廊之間的內墻都是建筑物的散熱面。有的設計，住戶在不釆暖廊上，除了有門以外，還有窗戶，這對節能都很不利。計算表明，一棟多層住宅，樓梯間采暖比不采暖時耗熱量要減少5％左右。樓梯間開敞比設置外門窗耗熱量要增加10％左右。因此，樓梯間不采暖時，樓梯間隔墻及戶門都應采取保溫措施。樓梯間應設置門窗使之在冬季能夠密閉。 ⑧減少空氣滲透的耗熱量根據建筑能耗檢測結果表明，北京一般居住建筑空氣滲透造成的耗熱量，大約要占到整個建筑采暖耗熱量的30％左右，其中通過門窗縫隙的空氣滲透熱損失約占23％。空氣滲透帶來的熱損失和門窗縫的構造有密切關系。

2.2 降低照明能耗的途徑

充分利用天然采光天然光是一種廉價而無污染的光源。人類長期生活在天然光下，所以人眼對自然光比較適應，但是天然光的利用受到時間與空間的限制。例如在夜晚或在室內距窗很遠處或無法開窗的場合就不能利用。除了設計及使用者的節能意識不夠外，主要一個原因是，窗是天然光進入室內的主要途徑。而在保溫隔熱中，窗又是個薄弱點，因此應很好解決采光與保溫隔熱的矛盾，如采用雙層或多層玻璃使白天能充分采光，在夜間再加保溫簾保溫。又如為防止夏日過熱可采用對熱射線能充分反射，對可見光能很好透過的玻璃等等。

3 砌體結構節能設計實例分析

昌化小區是純砌體結構，建筑高度為15m，共5層，節能氣候分區屬于冬冷夏熱型。

3.1 結構設計節能措施

3.1.1 總平面設計

建筑總平面布置和單體平面設計，盡量利用冬季日照取暖，減少夏季太陽熱輻射，并充分利用自然通風。本項目建筑物的朝向均接近南北向。

3.1.2 體形系數

在居住建筑設計時盡量減少建筑物的外表面積，以減少傳熱耗熱量。本項目6層建筑設計體形系數在0.35～0.37之間，小于0.40；18層建筑計體形系數在0.30～0.33之間，小于0.35。

3.1.3 窗墻面積比和遮陽系數

由于窗戶的保溫隔熱性能較差，因此本項目建筑設計盡量減少窗戶面積，同時采取一定的遮陽措施。本項目建筑東、西向外窗設外遮陽（較密的花格），遮陽系數Cw符合建筑節能設計標準的規定（Cm≤0.20；K≤4.0；Cw不規定）。

3.1.4 墻體和屋頂的保溫隔熱

墻體是建筑圍護結構的主體，其主要功能是承重、防水、防潮、保溫隔熱。本工程為砌體結構，外墻采用8mm聚合物砂漿+2mm專用界面處理劑+220mm蒸壓加氣砼+2mm專用界面處理劑，外墻平均傳熱系數Km為1.08W/(㎡·K)，小于1.50（體形系數So≤0.4），符合節能設計標準的規定。

3.2 電器、設備系統節能

3.2.1 一切耗能設備均應選用經實踐證明性能可靠有效的節能產品。空調設備、家用電器等，均選擇符合相應的國家能效標準的產品。

3.2.2 照明采用集中、分散和自動相結合的控制方式，確定合理的照度值，充分利用天然光。用高效燈具、光源及節能型電感鎮流器或電子鎮流器。

3.2.3 在公用設施燈具控制方式上，采取分區控制燈光或適當增加照明開關點，以減少不必要的用電，走道、樓梯、廁所等地方裝設定時開關（聲光控延時開關），節省用電。

3.2.4 合理的選擇照明線路，照明系統采用三相四線制供電比單相二線、兩相三線供電方式線路損耗小得多。降低線路阻抗，使建配電網的設備和導線均與用電量相匹配，降低配電系統的損耗。

3.3 節水措施

3.3.1 給水系統采用符合現行產品標準要求的管材，選用管內壁光滑、阻力小的給水管材，以減少管道對流體動力的消耗。

3.3.2 該工程建筑給水采用節水器具，并引導住戶選擇節水器具。給水水嘴采用陶瓷閥芯等密封性能好、能限制出流流率水嘴；禁止使用一次沖水量大于6L坐便器；公共衛生間采用紅外感應水嘴和感應式沖洗閥小便器、大便器。

3.3.3 優化給水工程設計，加強施工管理，減少管網的漏失率。注重管材接口，控制管網漏失率不大于5%。

3.4 太陽能利用

充分利用太陽能資源，1平米太陽能熱水器每年約可替代常規能源標準煤200Kg。本工程計劃安裝太陽能熱水器，目標是使所有小區住戶都能使用上太陽能熱水。

首先，本工程從太陽能熱水系統與住宅建筑同步設計入手，解決太陽能集熱器的擺放和安裝問題，確保建筑物的承重、防水等功能不受影響，并充分考慮太陽能集熱器承重、抗風雪冰雹等的能力。

其次，根據本項目建筑特點，針對不同情況采取不同的太陽能系統運行方式。對于多層住宅，選擇在住宅樓樓頂給每戶安裝一臺家用太陽能熱水器；對于高層住宅，選擇采用陽臺壁掛式太陽能熱水系統，即在每戶朝南陽臺墻壁安裝一套超導熱管集熱器，用于水的加熱。

4 結論

砌體結構由于其獨特優點仍然是比較常見的建筑結構形式，為此必須加強砌體結構節能設計的研究和利用，在設計階段充分的做好建筑節能工作，從而實現能源節約。

參考文獻：

[1]李德穎. 淺談砌體住宅建筑的優化設計[J]. 今日科苑， 2009，(02) .

[2]王飛. 建筑節能設計之淺析[J]. 科技風， 2010，(03) .

[3]郭曉清. 當代住宅建筑的優化設計