建筑论文-浅析闽南地区的居住建筑节能设计.doc

浅析闽南地区的居住建筑节能设计摘 要：针对福建省闽南地区地处夏热冬暖地区南区的气候特点，通过合理选用设计方法，采取适当的居住建筑节能技术，达到居住建筑的节能目标。关键词：居住建筑 建筑节能 设计 技术措施建筑节能利国利民，近年来受到我国政府的高度重视。国家制定了中华人民共和国节约能源法，国务院颁布了民用建筑节能条例，建设部出台了夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准等建筑节能标准及民用建筑节能管理规定等相关文件，福建省也发布了福建省居住建筑节能设计标准实施细则等地方标准，同时福建省建设厅在“十一五”期间建筑节能发展目标中指出，到2010年，城镇新建建筑全面实施节能50的设计标准。作为福建省经济较发达的闽南地区，目前建筑节能整体走在全省前列，新建住宅均已实施节能50的设计标准，个别城市如厦门提出力争到2010年实现新建项目节能65的目标。但就具体项目的节能设计而言，不少项目的节能设计仍存在不经济不实用的具体问题。现着重分析笔者对闽南地区居住建筑节能设计的一些看法。一、 福建闽南地区居住建筑节能设计特点福建闽南地区位于夏热冬暖地区南区，结合我省实际情况，福建省居住建筑节能设计标准实施细则指出南区居住建筑节能设计主要考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖；因南区的体形系数大小引起的外围护结构传热损失影响小于北区，南区建筑体形系数不作具体要求；南区居住建筑的节能设计对外窗的传热系数不作规定。二、 优化总平面设计，有利于居住建筑节能虽然夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准对居住建筑的总平面设计未作强制性要求，但不能忽视合理的总平面设计对建筑节能有着积极作用：1、合理选择居住建筑朝向、方向，使之获得良好的通风及日照。闽南地区的主要气候特点之一是表现在夏热季节的 49 月盛行东南风和西南风，沿海及岛屿风速更大。因此，充分利用自然条件，采取自然通风可有效改善室内热环境，相对缩短空调开机时间，达到节能的目的。在建筑群布置时，要选择好建筑主体朝向，组织小区气流，形成有利的风环境。2、充分利用小区绿化与景观水体，改善外部环境。任何单体建筑都是与其周围环境交换能量的，因此，可以充分利用自然或人工的绿化、水体，降低城市高密度所带来的诸如“热岛效应”、“光污染”等负面影响，改善建筑物周围的微气候，为单体建筑的自然通风创造条件。研究表明，绿化地面相对硬铺砌地面可取得表面降温 7 左右的效果。若配以水体和喷泉等，还可进一步改善微气候，见表1。表1. 夏天阳光下不同地面的温度实测结果地面类型表面温度（）反射率（%）最大最小平均最大最小平均柏油混凝土花岗岩泥地草地5150494742322928282741.539.538.537534.524301725261826121722212814.52124注：摘自建筑科学2006年8月刊夏热冬暖地区住宅建筑的节能措施探讨。.三、 优化居住建筑单体热环境的节能设计在单体平面设计时，应优化居住建筑平面布置，改善节能设计：1、居住建筑的体形控制。在夏热冬暖地区，南区的体形系数大小引起的外围护结构传热损失影响小于北区，因此福建省地方标准对经济相对发达，建筑形式多样的南区建筑体形系数不作具体要求。但不可否认的是体积一定的建筑物若体形系数大则外表面积大，通过围护结构的传热就多。笔者认为，闽南地区的建筑设计还是要兼顾建筑造型及节能，应当力求在考虑空间和造型的同时将体形系数控制在一定范围内。2、注重居住建筑平面中的通风。居住建筑平面中的通风，是对自然条件充分利用，因此，应当注意借鉴传统建筑利用风压、热压作用，改善自然通风的若干设计手法。例如，结合使用功能，设计好门窗洞口的位置，促进水平穿堂风的形成；同时，建筑设计应使窗口开启朝向和窗扇的开启方式有利于向房间导入室外风，房间的自然通风设计应能保证利用常开的门、窗、专用通风口等，向外顺畅地排风等。四、 合理选用居住建筑的节能设计方法当居住建筑的总平面及单体平面确定后，可选择规定性指标法或对比评定法进行居住建筑节能设计，设计过程参见表2：表2. 规定性指标法与对比评定法节能设计过程规定性指标法的优点是直接按照规范条文执行，设计简单易行；但有时也会造成设计成果偏于保守，产生一定浪费的现象，对于复杂体形的建筑计算工作量大。对比评定法一般采用专业软件进行计算，如PKPM建筑节能设计分析软件，通过输入相关参数，自动进行能耗分析，并生成详尽的设计说明和计算报告。其参照建筑的能耗是变化的数值，即不同的建筑采用不同的对比基准，因而更加切合实际，直接联系工程设计的根本目标，代表了当今国际工程设计的发展方向。因此在条件允许的情况下，应尽量采用对比评定法进行节能设计。五、 合理选用居住建筑节能技术措施在节能设计时，还应注重居住建筑细部的节能设计，通过不同节能措施的组合，达到性价比最高的节能效果。1、 墙体节能技术措施1.1墙体自保温体系建筑墙体自保温技术与其它墙体保温技术比较，具有与建筑同寿命、降低造价、施工方便、便于维修改造、安全等优点。目前闽南地区常用的自保温墙体材料主要是加气混凝土砌块。加气混凝土节能效果明显，例如：200厚钢筋混凝土墙的传热系数是：3.54 W/m2K；普通190厚13孔多孔砖的传热系数是：1.88 W/m2K；190 加气混凝土砌块的传热系数是：1.04 W/m2K。除加气混凝土砌块外，目前闽南市场上还可见蒸压粉煤灰砌块、煤矸石烧结自保温砖、粉煤灰多孔砖等多种节能墙体材料，设计时除参照相关厂家提供的节能指标外，还应注意选用到主管部门进行建筑节能材料和产品备案的产品。1.2外墙外保温体系外墙外保温按所使用的保温材料可分为聚苯板、矿棉保温板、胶粉聚苯颗粒保温浆料等三类。由于外保温系统的保温层置于建筑物围护结构外侧，可有效缓冲结构的温度应力，降低热桥效应，提高建筑物的节能性能。但笔者认为，外墙外保温技术在北方地区更为适用，在闽南地区应慎重考虑，主要原因如下：（1）外保温系统的优点不突出。外保温系统的一个显著的特点是有效减轻内保温很难克服的“热桥”问题，但在闽南地区，室内外温差一般不大，“热桥”的附加传热问题相对有限。（2）不经济。在北方寒冷地区，外保温系统一般采用58厘米厚的聚苯板；但在夏热冬暖地区，12厘米厚的聚苯板一般可满足标准。而为了这12cm聚苯板，需要采用与58cm厚保温完全相同的构造，构造做法不够经济。（3）容易出现质量问题。闽南地区气候特点是炎热、潮湿、阴雨天多。由于外保温系统构造复杂，施工工序多，施工时对场地环境有比较严格的要求，一般雨天或潮湿天气施工容易出现空鼓、虚贴等问题。（4）部分做法可能存在安全隐患。闽南地区的建筑外墙经常粘贴饰面砖，但目前粘贴饰面砖的外保温系统缺乏可依据的标准，其可靠性和耐久性没有充分的保障。 此外，基于浆料类外墙外保温系统实际工艺问题，福建省建设部门要求谨慎使用浆料类外墙保温材料，浆料类外墙保温材料使用厚度不宜超过30mm。1.3外墙内保温体系外墙内保温体系是将保温材料置于外墙体的内侧。它的优点是：（1）施工方便,室内作业，不受室外气候的影响。（2）内保温技术相对于外保温技术来说，安全性较高。（3）对于既有建筑的节能改造，采用内保温可操作性较大。但该体系也存在一定缺点：（1）内保温技术无法消除圈梁、楼板、构造柱等引起的热桥效应。（2）会占据一定的使用面积。（3）不便于用户二次装修和吊挂饰物。（4）如二次装修时破坏内保温结构，易导致墙体受潮。目前外墙内保温体系在闽南地区也有部分应用。在闽南地区，墙体保温设计宜优先考虑墙体自保温体系。2、 屋面节能技术措施2.1合理选用保温层材料目前闽南地区屋面保温层一般选用挤塑聚苯乙烯板，部分设计使用聚氨酯硬泡体、聚苯颗粒保温砂浆、加气混凝土砌块等材料，而早期使用的水泥膨胀珍珠岩隔热层、憎水珍珠岩隔热层、架空隔热层做法已逐步被市场所淘汰。2.2合理选用屋面构造当采用挤塑聚苯乙烯板等吸水率小的保温材料时，一般采用倒置式屋面设计，保温层设于防水层上方，可以使防水层免受温差、紫外线或人为撞击的破坏。对于多孔、吸水的保温材料，应考虑设在防水层下方，或预留排气管，避免保温层因反复浸泡降低保温性能。2.3其它隔热层的选用随着人们环保意识的增强、屋顶绿化已越来越引起社会的关注。现在闽南地区部分项目采用轻型种植屋面做法，也能起到良好的保温隔热效果。3、 外窗节能技术措施3.1合理控制窗墙比对一般建筑而言，建筑门窗能耗约占建筑能耗的50%。因而规范规定“各朝向窗墙面积比，北向不应大于0.45，东西向不应大于0.30，南向不应大于0.5。居住建筑外窗（包括阳台门）的可开启面积不应小于外窗所在房间地面面积的8 %或外窗面积的45%”。笔者认为，在闽南地区，业主对自然通风相当重视，通风越好，空调实际使用率越低。因此在设计中，通过合理设置阳台、外挑花池、入户花园等方式，实际起到建筑外遮阳板效果，并采取对比评定法电算，可以适当再提高建筑的窗墙比。3.2合理选用门窗玻璃目前住宅建筑一般采用热反射镀膜玻璃、透明中空玻璃、Low-E中空玻璃。因规范规定“南区居住建筑的节能设计对外窗的传热系数不作规定”，所以在节能设计中，是否采用中空玻璃对节能计算基本无影响。笔者认为，生活中业主往往是早出晚归，夜晚空调使用时间远长于白天，夜晚空调能耗也是不可忽视的能耗因素，玻璃除白天遮阳外，宜同时考虑降低夜晚门窗热量传递。建议设计中，如造价允许，门窗玻璃除满足遮阳系数外，宜使用中空玻璃，可减少室内外热量传递，降低夜晚空调能耗。3.3选用建筑外遮阳措施除选用节能玻璃外，设计时还可结合外立面，设计固定遮阳板、遮阳百叶或遮阳外窗，也可以起到良好的门窗遮阳效果。3.4采用新型门窗材料技术随着节能科技的发展，市场上还有断桥铝合金型材、内百叶中空玻璃、遮阳门窗卷帘等多种新材料可供设计选择。六、 注重精装修房的节能环保技术精装修房是商品房发展的方向，政府也在积极倡导用精装修房逐渐取代毛坯房，如厦门地方要求2010年4月8日起，厦门岛内的商品住宅用地出让要求一次性装修到位。精装修房也对室内的节能设计提出了新的要求。1、优化水电管线设计由于住宅的一次性装修到位，也意味着暗埋的水电管线要尽量合理。电气设计时，宜考虑智能灯光控制系统、考虑室内灯光的分级控制、优化公共部位灯光控制等。给水设计时，应优化热水器的水管布置，避免空排引起的水资源浪费。2、选用节电节水产品随着科技的进步，太阳能热水器、空气源热泵热水器、节水马桶、节水小便斗、节水龙头、节水淋浴喷头等产品不断升级换代，精装修房设计时要注意选用相关的节电节水产品。3、选用能效等级高的设备及产品截止2010年4月，国家已出台了41种产品的能效标准，其中涵盖了电冰箱、空调等家用电器乃至变压器、发电机等大型设备，其中能效等级高的产品比能效等级低的产品还可节能30%50%，设计时也要注意选用能效等级高的设备及产品。七、 结束语虽然闽南地区属于夏热冬暖南区，其气候特点决定了建筑围护结构以防热、遮阳为主，但建筑节能是由围护结构和设备共同作用、相互制约，只有从多角度、多方面来分析节能