健康住宅的节能阐释与有效性策略

**［作者简介］张月龙（1969-），江苏滨海人，高级建筑师*anynumber:【*anynumber:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】健康住宅的节能阐释与有效性策略#^11*1健康住宅的节能阐释与有效性策略*张月龙（扬州市宏厦建筑设计院，江苏扬州，225002）摘要：在分析了健康住宅与节能的关系基础上，认为节能是健康住宅建设的应有之义。从指导思想、能耗影响因素和技术体系方面提出了一个基于节能的健康住宅实施思路，同时对节能的效益分析从分析方法和控制标准方面进行了阐述，并对如何促进健康住宅节能的有效性在技术体系和管理政策层面的保障方面进行了相关策略的探讨，表明健康住宅的节能建设同样需要各个专业、各个部门的协调，通过共同努力达到节能要求，实现项目建设的可持续健康发展。关键词：健康住宅；节能；效益；技术体系中图分类号：文献标识码：ATheExplainationofEnergyConservationforHealthHouseanditsEffectivenessTacticsZhangyue-long（YangzhouHongshaArchitectureDesignInstitute,Yangzhou225002,China）Abstract:Basedontheanalysisoftherelationshipofthehealthhouseandenergyconservationtheviewpointofthedeservedmeaningofenergyconservationinvolvedinthehealthhouseisdeemed.Athoughtofhealthhouseforpracticeonthebasicofenergyconservationisputforwardincludingdirectionidea,theenergycostinfluencefactorsandtechnologysystem,andthebenefitanalysisofenergyconservationisexpoundedtwoaspectsoftheanalysismethodsandthecontrolstandard,atthesametime,thetacticshowtopromotetheeffectivenessofenergyconservationforthehealthhouseareprobedintoconcerningthetechnologysystemandthemanagementpolicies.Then,theenergyconservationforthehealthhousealsoneedsthecoordinationofeveryspecializedfieldandeverydepartment,whichtogetherstrivetoreachenergyconservationrequest,andintheendtorealizethecontinueddevelopmentoftheprojectconstruction.Keywords：Healthhouse,Energyconservation,Benefit,Technologysystem1引言我国是一个耗能大国，反映在建筑物上，我国每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。随着国民经济的蓬勃发展，我国又是一个能源相对短缺的大国，能源短缺的问题日益突出。如果我们不采取措施实行建筑节能，15年后，单是建筑内的能耗，仅夏天空调就需要10个三峡电站才能满足。因此，建造“节能省地型的健康住宅”已经成为了国家的大政方针，也是摆在我们面前迫在眉睫的头等大事。“健康住宅”，在国家住宅与居住环境工程中心发布并施行的《健康住宅建设技术要点》［1］中已有阐述，其关注的主要着眼点在于满足住户在生理、心理、道德和社会适应等多层次方面的健康需求，因而更多地在居住环境和社会环境的健康性方面进行了强化和要求，把节能的任务更多地留给了“绿色住宅”、“生态住宅”等产品，反映在已实施的健康住宅试点的工程中，对节能方面的关注也显得不够，如沿海集团作为企业品牌所开发建设的健康住宅项目，在其系统构成中，用于节能方面的子系统并不明显。笔者认为，“健康住宅”是“以人为本”发展住宅建设的必然结果，它以可持续发展的理念保障居住者生理、心理和社会等多层次的健康需求，营造出舒适、安全、卫生、健康的人居环境，这必然就提出了包括节约资源、降低能耗等内容的课题。为了减少“概念性住房”，增加住户对产品的了解，本文试对健康住宅的节能问题进行探讨，期望健康住宅能够在实施节能方面取得好的效果。健康住宅与节能的关系健康住宅与绿色、生态住宅的关系人们在改善提高居住生活质量的同时，也对环境造成了不同程度的破坏和污染。一方面住宅建设消耗大量的原材料，而且有的材料还对人体有害；另一方面，住宅每天在消耗大量的资源，同时排出大量废气、废水和垃圾，对周围环境带来影响。因此，提出了建设“绿色住宅”，强调住宅建设应最大限度的减少对环境污染，保护环境。随着环境污染程度的不断加深，地球的生态环境逐渐遭到破坏，动物植物种类也在减少，“生态住宅”理念应运而生。生态住宅运用生态学、建筑学的基本原理及现代科学手段，合理安排并组织住宅建筑与其他相关因素之间的关系，使住宅和环境等成为一个有机的结合体。其目标是节约资源、维护生态平衡、保护生物多样性。绿色住宅、生态住宅与健康住宅一样都关注人们的生理健康。健康住宅从广义的住宅健康安全出发，更多地强调心理健康、道德健康和社会适应性健康。绿色或生态住宅从人、住宅与自然的和谐共生出发，强调节约资源、减少污染、保护生物多样性。所以，他们的目标不同，侧重点也不一样［2］。因此，一般认为，绿色住宅和节能住宅强调的是资源的利用，注重人与自然的和谐共生；而健康住宅强调的是居住者的健康，是与人们的生活质量密切相关。健康住宅的内在关系1）健康要素和基本要素之间的关系住宅建设有四个基本要素，即适用性、安全性、舒适性和健康性。适用性和安全性属于第一层次，而随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对舒适性和健康性的要求逐渐凸显。健康住宅建设理念之所以在住宅建设中提升健康的要素，就是为了推动从健康的角度研究住宅，以适应住宅转向舒适、健康型的发展需要。同时，提升健康要素，也必然会促进其他要素的进步。2）健康要素和居住环境之间的关系“健康”的概念应当包括生理、心理、道德和社会适应等4个层次，对健康广义的理解，使人们对居住环境提出更高的要求，健康住宅更由居住环境的健康性拓宽至社会环境的健康性。居住环境健康性包括住区环境、住宅空间、空气环境、热环境、声环境、光环境、水环境、绿化环境和环境卫生等方面，社会环境健康性包括住区社会功能、住区心理环境、健身体系、保健体系、公共卫生体系、文化养育体系、社会保障体系、健康行动和健康物业管理等方面，反映出居住者对健康的全面需求。3）健康要素和可持续发展之间的关系健康住宅强调在节约资源和保护环境的同时，要考虑健康要素相互协调发展，走可持续发展的住宅建设模式。健康住宅建立在以人为本、以环境为源、以健康为先的理念基础上。是以居住者需求作为出发点，紧紧抓住对居住者影响最大的人居环境和自然环境，通过优先解决居住者多样化需求中最基本最普遍的健康需求，以及减少对人类赖以生存的自然界的负面影响，来达到居住健康、住区和谐，生态保护和资源节约的目的，促进住宅建设可持续发展。所谓可持续发展，就是指应当在住宅开发的同时提升健康要素，满足居住者对健康的需要，尽力使房产开发与居住环境、社会环境相协调，避免、防止建筑有害因素的出现而对居住者产生不利影响，使维持生命所必需的自然生态系统处于良好的状态，保护生态环境与自然和谐共生，节约资源，保持资源环境的可持续性。本文认为，健康住宅在把握了建设健康的居住环境基础上，本身并不应该将其应有的节能功能剥离开来，一个所谓的“健康住宅”甚至“健康住区”，节能是其应有之义，健康住宅的理念包含着建筑节能，从这点上看，健康住宅是比绿色、生态住宅等具有更丰富的内涵。这在健康住宅的建设和实施时应该引起更多的关注。健康住宅的节能指导思想[3]1）因地制宜，抓住重点。我国幅员辽阔，各地四季的气候变化很大，因此在建筑设计（包括热工设计、节能设计等）时要与地区气候适应。严寒地区，必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热；寒冷地区，应该满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热；夏热冬冷地区，必须充分满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温；夏热冬暖地区，应该充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温。2）建筑节能要采取综合措施，而不仅仅是围护结构的保温隔热或采暖空调设备的安装使用。应同样注意住区外部环境质量，包括日照、通风、绿化等；单体建筑设计，要注意体形、窗墙比，维护结构保温隔热、窗户遮阳等。3）对于国家推进建筑节能的战略要全面理解，要认真执行国家节能设计标准和相关标准，应该在强制性条文和主要指标上达到甚至优于现行节能设计标准的规定能耗的影响因素1）室外热环境的影响各种气候因素，通过建筑的围护结构、外门窗及各类开口直接影响室内的气候条件。与建筑物密切相关的气候因素为：太阳辐射、空气温度、空气湿度、风、降水及外墙面外窗的热传导等。2）采暖区和采暖度日数采暖区是指一年内日平均气温稳定低于5C的时间超过90d的地区。采暖区与非采暖区的界限大体为陇海线东、中段略偏南，西延至西安附近后向西南延伸。3）太阳辐射强度冬季晴天多，日照时间长，太阳入射角低，太阳辐射度大，南向窗户阳光射入身深度大，可达到提高室内温度，节约采暖用能的效果。4）建筑物的保温隔热和气密性建筑围护结构的保温隔热性能和门窗的气密性是影响建筑能耗的主要内在因素。围护结构传热的热损失约占70%~80%；门窗缝隙空气渗透的热损失约占20%~30%。加强围护结构的保温，特别是加强窗户，包括阳台门的保温性和气密性，是节约采暖能耗的关键环节。5）采暖供热系统热效率采暖供热系统是由热源热网和热用户组成的系统。采暖供热系统热效率包括锅炉运行效率和管网运送效率。锅炉运行效率是指锅炉产生的可供有效利用的热量与其燃烧煤所含热量的比值，一般为55%~70%。在不同条件下，又可分为锅炉铭牌效率和锅炉运行效率。室外管网输送效率是指管网输出总热量与管网输入总热量之比值，一般为85%~90%。即剩余的47%~63%的热量供给建筑物，成为采暖供热量。技术体系健康住宅推进建筑节能，除明确的理念和科学的指标外，还应该有支撑的技术体系。这些体系包括了对现有建筑包括生态建筑、绿色建筑等的节能技术加以利用并完善和提高，使其成为健康住宅的成套技术，从而带动相关材料、部品的发展。从建筑能耗的影响因素看，住宅节能的技术主要包括建筑设计、围护结构设计、设备系统设计三方面［4］。实际上，节能首先应该从设计做起，而设计中又应先从建筑设计做起。一项研究显示，新建建筑理想的最大节能效果可以达到节能50％左右，其中建筑围护结构的节能潜力约有20％，建筑设备系统的节能潜力约30％［5］。但所谓的节能建筑应该树立整体观念，不能仅仅依靠围护结构采取了节能措施或选用了节能材料，要把居住者、建筑物和设备系统统一起来，兼顾三者之间的相互关联和相互影响。从纯技术的角度考察，健康住宅的节能技术主要有：1）太阳能利用对住区建筑进行全面日照分析，使住区的健康住宅建筑能够最大限度地获得日照，应用楼顶蓄热材料储备太阳的热能，推广太阳能热水系统，充分利用清洁的、免费的太阳能源。2）外墙保温技术建筑外墙保温技术具有以下几方面的优点：适用范围广（多层、中高层、高层都可应用）；对主体结构起保护作用；基本消除热桥影响；墙体潮湿情况得到改善；有利于室温保持稳定；墙体气密性得到提高；改善室内热环境质量；可增加房屋使用面积。为此应大力推广采用外墙保温技术。一个效果不错的作法是：采用无溶剂硬质聚氨酯泡沫和膨胀型聚苯乙稀泡沫保温板作保温层，用胶粉聚苯颗粒保温浆料作找平层，用耐碱玻璃纤维网格布和抗裂砂浆作面层以及用柔性耐水腻子和高弹性耐候涂料作装饰面层的外墙保温系统。该系统具有自重轻保温隔热性能好，稳定性强，抗裂性和耐候性好等优点［6］。3）屋面和地面保温隔热技术屋面采用自重轻、导热系数小、保温隔热性能好的材料如挤塑型聚苯板和硬质聚氨脂泡沫板作屋面保温层，用膨胀型聚苯乙烯泡沫板作地板保温隔热层，既有利于楼板保温隔热，也有利于楼板的隔声。4）高效节能门窗健康住宅建设中通常采用导热系数小，保温隔热性能好，抗风压、水密性、气密性以及隔声性能良好的塑钢中空玻璃窗；外窗采用优质型材平开上悬塑钢窗，有利于安全清洗和室内通风换气。住宅分户门采用聚苯板夹心保温门，为保温、隔声、防火、防盗的“四防”安全门。5）低温地板辐射采暖技术像水暖两用欧洲名牌燃气水暖两用壁挂炉及PE-X过氧化物胶联管作低温地板辐射采暖系统，它具有独立供暖、分户计量、一步到位、自主调节、使用寿命长（一般可以达到40-50年）、高效节能、不占室内面积（可增加3％室内使用面积）的特点。与节能建筑配套应用，运行费用低，用户可以依据自己生活习惯自主控制采暖时间和温度；地板采暖热量由下而上辐射，使人体感到舒适并有利于身体健康。以上节能配套技术，主要从围护结构的保温隔热方面，来改善其节能状况，从而既提高了居住建筑的功能和居住环境的舒适度，同时，又降低了住户采暖、制冷等方面的费用。对于设备系统的节能，主要集中在建筑空调、热泵以及建筑供热节能等方面，目前应用比较成熟的有空调用制冷装置的节能技术、变风量空调技术、蓄冷空调技术、太阳能空调、太阳能供热、热量回收技术、自然通风技术、热电联产技术、热泵应用技术等［7］。这些技术的应用，在进行健康住宅单体设计时就应综合考虑，控制好建筑物的体型系数，使其小于的对建筑节能有利的控制界线，并坚持建筑选址的向阳、通风、遮阴、减少能量需求等原则，做好住区总平面的节能设计［8］。健康住宅的节能效益分析分析方法健康住宅的节能效益主要是通过建筑物的节能效益来进行评估的，衡量的指标有节能效果、节能率和回收期三项［8］。其中，节能效果是通过计算从太阳辐射建筑所获得的热量Q1和建筑失热Q2的情况，比较二者的平衡关系来评价建筑利用自然能量的效果，如果Qi>Q2，则表示得热过剩，可以加强储热体，以吸取多余的能量为夜间所用，如果Qi<Q2，则表明建筑物虽然采取了节能技术措施，但无法从自然提供的能量中来满足室内的温度要求，需要通过辅助热源达到舒适条件，如果q1=q2，则表明通过技术措施，利用自然能源能满足室内温度要求，室内舒适条件良好；节能率是评价健康住宅通过各种技术措施所节约的能量与相同类型建筑能耗的比值，节能率越大说明建筑节能效果明显、措施得当，反之则节能得益较差，目前可参照《民用建筑节能设计标准》，通过计算健康住宅耗煤量来计算其节能率；回收期则反映了健康住宅用于节能措施所增加的一次投资，通过若干年能量节约的费用，到一定期限达到平衡，该期限即为回收期，回收期是一项评价健康住宅节能技术措施合理性、经济性的重要指标，成为了节能决策的依据，其指标计算的方法一般有不考虑资金时间价值的静态法和考虑资金时间价值的动态法［9］。控制标准节能是以建筑设计如调整平面构成、加强节能意识、尽量通过建筑手法达到节能的目的，就必然导致增加工程造价，如用于加强围护结构保温隔热，则要增加一些节能技术措施的工程造价。目前，针对我国国情及建筑节能的实际情况，健康住宅的节能项目在投资、回收期方面应加以控制，如投资的增加率一般控制在7~10%，超过此范围，则会由于投资过大，给其建设带来不利；回收期控制在8年左右为宜，这样不会因为回收期过长而造成维修费用过大而影响节能收益的情况［8］。促进健康住宅节能的有效性策略技术层面1）合理控制建筑物的体形系数和窗墙比，使建筑物围护结构达到优良的节能效果。对于中高层和高层建筑，其体形系数控制在之间；窗墙比，南向房屋控制在之间，北向房屋控制在之间，东向和西向的房屋控制在之间，这样对建筑节能有利［6］。2）屋顶、外墙和门窗的热阻尽可能大（1）屋面的保温隔热性能从设计和施工上比较容易达到标准规定的指标，但要注意在施工中和在正常使用中，确保保温隔热材料的干燥，避免保温隔热材料受潮，降低其热工性能。（2）公共建筑的外围护结构的材料比较丰富、建筑功能及构造形式多样，设计时要着眼于热工性能是否满足节能标准的要求。表1和表2分别为目前应用较多的新型墙体材料加气混凝土砌块的热物理参数和承重粘土空心砖墙体热工性能。表1加气混凝土砌块的热物理参数热物理参数容重与含水率500(kg/m3)700(kg/m3)06%12%18%06%12%18%导热系数W/（mk）比热[kJ/(kgAK)]导温系数（m2/h）蒸汽渗透系数［g/（mhmmHg）］X10-2X10-2表2承重粘土空心砖墙体热工匚性能品种总热阻（m2K/W）传热系数［W/(m2K)]测试值计算值测试值计算值36孔承重空心砖墙48孔承重空心砖墙33孔承重空心砖墙26孔承重空心砖墙（3）采用遮阳措施，如墙面垂直绿化、浅色饰面（浅色粉刷、浅色涂层）。表3是一些遮阳的形式和构造，应参照建筑特点和设计要求综合选择。表3遮阳的形式和构造类别形式构成效果组成范围水平整体板式钢筋混凝土薄板，轻质板材遮阳效果好，但影响采光，会影响冬季日照与建筑整体相连南立面固定百页钢筋混凝土薄板，轻质板材遮阳同时可导风或排走室内热量，较少影响采光与建筑整体相连南立面拉篷高强复合布料，竹片，羽片遮阳效果好，对通风不禾"，适用范围广，要维修建筑附加构件南立面，东西立面可调节羽板钢筋混凝土薄板，轻质板材，PVC塑料，竹片，吸热玻璃遮阳好，不影响米光，导风佳，适用广，宜推广与建筑整体相连，建筑附加构件任何立面垂直整体板式钢筋混凝土薄板遮阳效果不好，但利于导风与建筑整体相连西立面可调节羽板钢筋混凝土薄板，轻质板材，吸热玻璃遮阳好，利于导风，不影响视觉与采光，宜推广与建筑整体相连，建筑附加构件东西立面格子整体固定钢筋混凝土薄板遮阳效果好，影响视觉与建筑相连任何立面局部可调节竖向固定遮阳极好，造价高与建筑相连（亚）热带横向固定遮阳较好，易干导风与建筑相连较少采用面板整体固定钢筋混凝土薄板遮阳较好，不利采光，影响通风与建筑相连西立面自然绿化水平绿化，垂直绿化东西南立面4）选择可见光透过率和遮阳系数高一些的玻璃，如使用膜层具有遮阳功能的Low-E玻璃，使用颜色玻璃、镀膜玻璃与无色的Low-E玻璃组成中空或夹层使用，以达到既能遮挡太阳辐射热量又能提高室内的采光效果。（5）重视幕墙材料性能质量和施工质量，施工安装工作大部分可在室内进行，最后的耐侯胶施工可由室外吊蓝进行。另外，耐侯密封胶质量对幕墙水密性和气密性的影响也是一个重要的因素，采用外部耐侯密封胶和三元乙丙胶条施工法，有利于提高幕墙的气密性和水密性。（6）提高窗用型材的规格尺寸、准确度、尺寸稳定性和组装的精确度，以增加开启缝隙部位的搭接量，减少开启缝的宽度从而减少空气渗透。要改进密封方法，对于框与扇和扇与玻璃之间的间隙处理，目前国内均采用双级密封的方法，国外在框——扇之间已普遍采用三级密封做法，通过这一措施，使窗的空气泄漏量降到1m3（m・h）以下，而我国同类窗的空气渗透量却为1.6m3（m・h）左右管理政策层面1）加强对建筑节能设计审查的备案管理对项目的建筑节能进行审查是提高新建建筑节能标准执行率的重要保障。审查合格的工程项目，需在项目受管辖的建筑节能办公室进行告知性备案，并由其发给统一格式的《民用建筑节能设计审查备案登记表》。2）建立相关控制机制，营造出在法律规范、经济激励、行政命令、考核奖励、技术认证、社会参与等的比较完善的节能控制机制［10］，推动健康住宅节能事业的发展。3）严格控制设计及施工图审查，选择适当可靠的技术措施，优先选用投资少、节能效率高的技术。4）充分发挥质量监督站的控制作用。加大对施工质量监督的力度，例如，对未按照节能设计进行施工的，要责令改正，整改所发生的费用，由施工单位负责，可以给予警告，情节严重的，处工程合同价款2%以上4%以下的罚款，两年内累积三项工程未按照符合节能设计标准要求的设计