論節能在建筑單體設計中應注意問題

【摘要】就建筑所在地選擇、控制建筑物體型系數、擴大南向獲熱面積、窗墻節能設計等方面對建筑單體節能設計應注意的幾個問題進行了探討。

【關鍵詞】節能；建筑單體；設計；體型系數

1、建筑所在地選擇

采暖度日數、空調度日數、采暖期太陽總輻射量、空調期太陽總輻射量等4個室外氣象特征固化于建筑所在地，在建筑節能并行設計中，當建筑所在地確定后，這4個參數即為常量，無需進行節能評價。

2、控制建筑物體型系數

包括體型系數設計、體型完善系數設計、建筑朝向設計等。

體型系數是目前常用的控制指標，即建筑物同室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。

建筑物外表面積越大，散熱面就越大，其耗熱量隨體型系數的增長而增加。《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》規定：條式建筑物的體型系數不應超過0.35，點式建筑物的體型系數不應超過0.40。因此，嚴格控制建筑物的體型系數對節能建筑設計很重要。

建筑體型系數與建筑單元聯列情況有關。以住宅樓為例，每增加一個聯列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，體型系數也就相應減少。

因此，對節能建筑設計而言，適當多的住宅單元聯列對體型系數控制是有利的。

適當增加建筑物層數，可降低體型系數，建筑物層數增加的過程中，外圍面積的遞增比不上所包圍的體積的增加，即體積略大于面積的增率，高層建筑的體型系數普遍偏低，一般在0.1～0.9之間。

3、擴大南向獲熱面積

寒冷地區，在冬季建筑物南向所獲得的太陽輻射總量比其他方位大得多；南偏東西的角度越大，接受的太陽輻射越小；而正東正西只有南向的1/3左右。因此增大建筑物南向獲熱面積對節能是有利的。

4、窗墻節能設計

外門窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗約占建筑總能耗的2/3，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3。所以在保證日照、采光、通風、景觀要求的條件下，盡量減少外門窗洞口的面積；提高窗戶本身的保溫性能，減少窗戶本身的能量損失。

1）房問窗戶面積的確定應視建筑物所處的地理經緯、當地的冬季日照率、房問的采光要求、建筑物之問日照遮擋情況來確定，在滿足上述條件下，應盡量減少門窗洞口面積。JGJ 26民用建筑節能設計標準對不同朝向的窗墻面積做了嚴格的規定，規定指出“北向、東向和西向、南向的窗墻面積比不應該超過20%，30% ，35% ”。

2）提高外門窗的氣密性，如設置泡沫塑料條，使用新型的密封性能良好的門窗材料，在門窗框與墻間的縫隙密封可用彈性松軟輕型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等；框與扇之間密閉可用橡膠、塑料或泡沫密閉條及高低縫、回風槽等；扇與扇之間的密閉可用密閉條、高低縫及縫外壓條等；扇與玻璃之間可用各種彈性壓條等。這些對提高外窗本身的保溫性能是有利的。

3）窗扇的保溫節能還可以通過增加窗扇層數和增加玻璃層數以及采用特種玻璃來實現，如采用中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃等，塑料窗采用單層窗扇雙層玻璃，鋼窗采用雙層窗扇雙層玻璃等。

4）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，適當增加固定玻璃及固定扇的面積，對建筑節能有利。

5、采用各種高效保溫的節能

在建筑物外圍結構中，墻體所占的面積最大，冬季通過外墻散失的熱能約為總耗熱量的22% ，屋頂散熱量約為9%。因此搞好外墻和屋頂的保溫設計十分重要。

采用各種新型保溫材料形成多樣化的高效節能經濟的新型圍護體系，可以減少散熱量，提高保溫性能，實現節能要求。從墻體節能來看，有復合外墻和單一外墻材料兩大類，復合外墻又包括內保溫復合外墻、保溫材料夾芯復合外墻和保溫復合外墻三類。單一材料外墻包括加氣混凝土外墻、空心磚外墻、空心砌體外墻等。

從屋面節能來看，有高效保溫材料保溫屋面和結構與保溫合一的復合節能屋面板兩大類。實現節能的根本出路在于發展高效保溫的外保溫復合外墻圍護結構。

設置“溫度阻尼區”，所謂溫度阻尼區就是在室內與室外之間設有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣阻止外冷風的直接滲透，減少外墻、外窗的熱損失。

例如：在住宅中，將北陽臺的外墻、外窗全部用封閉陽臺封閉起來；外門設防風門斗，防止冷風倒灌；屋頂采用坡屋頂，設置閣樓，住宅中的樓梯間設成封閉式，對屋頂上人孔采用封閉處理等措施均能收到良好的節能效果。

6、加強冷橋部位的構件保溫設計

在外墻圍護構件中，經常設有導熱系數較大的嵌入構件，如外墻中的鋼筋混凝土梁、柱、過梁、圈梁、陽臺板、挑檐板等。這些部位的保溫性能比主體部分都差，熱量容易從這些部位傳出去，散熱大，其內表面的溫度也低，容易形成凝結水，這些部位通常叫圍護結構的“冷橋”，特別是在節能型建筑中，采用新型節能圍護體系，整體的大面積加強了保溫，其冷橋節點失熱比傳統非節能建筑要大得多。

所以是否處理好冷橋節點部位的保溫構造設計是新型圍護體系節能技術的成敗關鍵，應引起足夠的重視。在設計中，對每一個冷橋節點均應逐個分析該節點所在部位室外結構方案、構造方案及節點所在的不同的圍護體系，選擇最佳綜合技術，以保證整體建筑物節能效果良好。如鋼筋混凝土過梁常做成L型，使外露部分面積減少，或把過梁全部包起來，切斷冷橋；窗臺板常做成磚砌挑窗臺板等。

寒冷地區的外墻若采用導熱系數小的新型保溫材料，砌筑的砂漿用普通砂漿砌筑時，灰縫處因熱阻不足也容易形成冷橋，此時應該改善砌筑砂漿的保溫性能，使用導熱系數小的保溫砂漿，如水玻璃礦渣砂漿（水玻璃+砂+磨細礦渣）等代替普通砂漿，減少灰縫厚度，提高砌筑精度。

結語：

節能建筑設計涉及的面很廣，除上述幾個方面外，還包括多方面的因素。如適當減少南陽臺的設置，因為每層南陽臺均產生對下一戶的冬季日輻射的遮擋；充分利用太陽能等，并且建筑節能與結構、給排水、供暖、通風和電氣等各個專業均緊密相關。這里僅從建筑單體設計上淺析節能需要注意的問題，希望能夠拋磚玉，以“點”擴展到“線”，進而形成“面”，各專業共同努力，實現總體節能目標，推動可再生能源在建筑中規模化運用，推進建筑節能技術的進步。

作者簡介：

袁宇，貴州省機電研究設計院，貴州貴陽。