高層住宅建筑節能設計的要點分析

趙秀麗

摘要：自《居住建筑節能設計標準》（DGJ08-205-2015）實施以來，對居住建筑節能相關內容做了詳細規定。因此在高層住宅設計時，應把節能思路貫穿其中，本文結合實際項目，歸納各設計階段相關節能控制要點。

關鍵詞： 高層住宅; 節能設計; 控制要點;

隨著能源日益緊張，建筑節能已成為建筑設計研究的重要方向。我國已陸續出臺一系列建筑節能設計標準，而目前采用工程建設規范《居住建筑節能設計標準》（DGJ08—205—2015）（后簡稱“標準”），以指導的居住建筑節能審查。若在方案階段就將有意識地控制節能效果，將對后續設計工作的開展非常有利。本文結合近期項目經驗，從規劃與建筑設計層面探討高層住宅設計中的節能控制要點。

1 規劃設計層面

1.1 控制體形系數

不論公共或是居住建筑，控制體形系數已成為設計師的共識。節能意義上，就是用盡量小的建筑外表面來圍合盡可能大的建筑空間，減少熱量流失途徑。針對高層住宅建筑為通風采光而設置凹口的平面方式，“標準”對12層以上（目前新建住宅以高層產品居多）的居住建筑體形系數要求≤0.4。近年來住宅建筑立面公建化的流行，無形中對體形系數的控制起到了積極作用。筆者近期參與的住宅項目也大多平面齊整，體形系數控制在0.4以內。

1.2 避免建筑“東、西”朝向

建筑朝向對維護結構的能耗影響很大。在“標準”表4.0.6備注中，對節能概念上的朝向定義為：“東、西”向指從東/西偏北30°（含30°）至偏南60°（含60°）的范圍;“南”指從南偏東30°至偏西30°的范圍。而東西向的因此在規劃設計時應盡量保證南偏東/西的角度不超過30°，這也是“標準”控制朝向的初衷。

在張江75地塊住宅項目（后簡稱“本項目”）中，規劃設計為保持建筑與主要道路方向平行，塔樓設計為南偏東33°。日照條件能夠滿足，但后續節能計算時，塔樓的主朝向被判定為東向，對窗墻比、外窗遮陽系數等的要求都比南向高。無奈方案已經公示無法調整建筑角點，只能通過縮小窗戶、提高外窗性能、增加外遮陽等方式滿足節能。若在設計初期便對節能敏感，將其與日照、規劃間距等綜合考慮，塔樓往南向轉回3°～4°，則后續設計上的限制會少許多。

2 建筑設計層面

單體圍護結構的傳熱性能與建筑的節能效果關系重大。在墻體、樓板等傳熱系數滿足的情況下，采暖和空調的能耗主要通過外窗傳遞，因此重點分析與外窗相關節能要點。

2.1 控制朝向窗墻比

“標準”中單一立面窗墻比要求北向≤0.35，東、西向≤0.25，南向≤0.5，否則需要進行權衡判斷。因夏季太陽輻射在東、西向最大，所以窗墻面積比限制較嚴。本項目主朝向被判定為東向，而受戶型及立面設計制約，在已經縮了部分窗寬的情況下，窗墻比實際值仍達到0.37，高于限值0.25，必須進行權衡計算，且須在外窗傳熱系數≤2.2的要求下，方可權衡。若方案初期即將塔樓角度校正為南向，則朝向窗墻比滿足要求。

2.2 慎用凸窗

不同朝向窗墻比對應不同的外窗傳熱系數要求，若采用凸窗，傳熱系數要求更高。從節能角度，居住建筑不宜使用凸窗，但從住宅場來看，設置凸窗的產品仍然受到購房者青睞。這歸結于用地緊張與住宅單價的上漲，戶型設計越來越緊湊，而設置凸窗能從某些程度上增加使用面積、提升室內空間感受。

本項目亦以緊湊戶型為主，凸窗較多，其外窗傳熱系數比平窗的限值要求低10%。為滿足節能要求，項目最后采用熱工性能較好的三玻雙腔中空玻璃窗（玻璃類型：5中透光Low-E+9Ar+5+9A+5，外窗傳熱系數達到1.8），但同時也增加了造價。從建設方角度，應綜合考慮項目定位、造價情況、造型效果選擇合理的外窗類型。建議對于舒適型、套均面積較大的項目，可盡量采用平窗，節能效果較凸窗更佳。

2.3 控制開間窗墻比

開間窗墻比與外窗遮陽系數及外遮陽要求相關，“標準”中表4.0.6對此做了相關規定：當住宅開間窗墻比大于0.35時，需要考慮外遮陽;其中東西向開間窗墻比大于0.3，南向開間窗墻比大于0.35時，均需設遮陽。本項目主要朝向（東）多為起居空間，采光通風要求高，最不利開間窗墻比達到了0.41，因此東、西都需要遮陽（無南向臥室/起居室），并使外窗綜合遮陽系數≤0.35。

從戶型設計趨勢看，外窗面積越來越大，多數住宅南向開間窗墻比均大于0.3，從節能角度需通過外遮陽解決，而遮陽可能會影響立面效果。對于立面風格古典、實墻較多的項目，在滿足采光要求的前提下，建議盡量保證南向開間窗墻比≤0.35，只需在東西向臥室/起居室外窗設置外遮陽;若能保證≤0.3，則無需設置外遮陽。

2.4 外窗遮陽與立面一體化設計

建筑遮陽意識由來已久，中國傳統民居中的挑檐、歐式建筑中的外廊都有利于遮陽。隨著建筑設計思想的演變和建筑技術的成熟，遮陽從功能性的外掛構件慢慢變成建筑整體造型的一部分。

目前對外窗遮陽的規定較為嚴格，按“標準”表4.0.6，開間窗墻比>0.3就要考慮：東西向外窗宜設置遮住窗戶正面的活動外遮陽，南向外窗宜設置水平遮陽或遮住窗戶正面的活動外遮陽。因此近幾年新建項目很難避免外窗遮陽，較常見的遮陽方式有幾種：

一種是活動外遮陽。活動外遮陽可以解決夏季遮陽，降低空調能耗，而冬季遮陽設施收起則可將陽光引入室內。在節能審查中，活動遮陽可視為自動滿足遮陽系統要求，無須進行遮陽計算，只需滿足外窗玻璃遮陽系數≥0.6即可。因此，目前較多項目采用可調節的中空玻璃內置百葉窗，如大寧金茂府、融創壹號公館等高端住宅，通過調節內置百葉達到節能目的，且不影響房間通風采光。但內置百葉也有其缺陷：（1）造價偏高，（2）維修不便（需要把玻璃拆維修或更換窗戶）。主打節能科技的樓盤中鷹·黑森林，除采用由四層白玻、兩層中空構成的大面積落地窗外，同時引進比利時進口的外遮陽電動卷簾系統，也屬于活動外遮陽，但其所有原配件皆為進口材質，成本高，推廣較難。

另一種是固定式水平遮陽。固定式外遮陽有水平式、垂直式、擋板式等幾種，水平式使用較多，因其較容易實現遮陽構件與立面一體化設計，遮陽構造尺寸則通過節能計算確定。本項目采用鋁板幕墻，立面強調橫向線條，鋁板線條可作為外窗水平遮陽。考慮到中置百葉成本高與維修不便，項目最終采用水平遮陽，也達到了東西向綜合遮陽系數≤0.35。根據節能計算，作為“遮陽板”的鋁板緊貼窗戶頂部時，需凸出玻璃面450mm，結合立面設計并不突兀。因此，對于石材或鋁板幕墻飾面的住宅來說，建筑師可充分利用立面外包厚度，達到遮陽與立面一體化設計。

當然，若開間窗墻比過大時，遮陽構造尺寸要求也大，甚至可能需要水平加垂直遮陽才能達到節能要求。這樣對建筑外觀和室內體驗都有影響，用地緊張時也影響規劃間距。所以設計單位還是需要根據項目的定位、造價及節能分析，選擇適合的遮陽方式。

3 結語

隨著房地產業的發展，民眾對住宅節能的要求逐漸提高，政府的節能審查也日趨嚴格。建筑設計是綜合性的工作，作為設計方，應在方案階段綜合考慮間距、節能、日照因素，并在后續階段注意控制節能要點，才能保證日后具有良好的居住體驗。

參考文獻

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