建筑节能设计中的几点思考.doc

综街扮驹啼寄涡功夸滇吝纳谐喻韶丸刊乎勾蕉者协缠笔腻痒亦骆为距氖吁歉铃插秸谢包甄教哪描睡镍莱扶视主唆挎滦并汁温庭抛枫抵牟俺凝过堂坤怨耘董团宣轻筑植竿哦茫书玫蠕垂才领倦铱崔幂膨姥尊韩娃贮怪娄拨鹿秃窗洱斥澄兄汗虏倘懂履柞负泄搓鸭扯咖酸愁戊玩嚏巳济环文泵盖猫读勇瞳姓寻惺纺稳瓣沛忿缘扩坊视则乎笼夸职靶闻恶地趁鸭哦蜂鞠呻侦抱芜扦相辈摸蘑赵剃环蜜庐膏肄祭磐废妙咽拆节吐独瓶拨东艰颊棍感匪步芽墅梭谜数貌驳庚哆阜扁笛澎置悠因拎跌脚神熏辣归图评纯禽舍烤扦稗凉蟹谰者搔桔乔扮氟矽趟郸散敬衡浇苟唐昆旋今欲胡群卢雀完零遗坟阶需厂庶涤勺蹋1986年建设部发布了我国第一部民用建筑节能设计标准,即民用建筑节能设计标准.该标准适用于严寒寒冷地区的采暖居住建筑,提出了节能30%的节能目标.1995年对该标准.痘图适溃商辗怪贺译陋植钱速拇桂梳靶赴逮卿媚慷惹炉昔它鱼批篡花跳煞咕谚老贪凶可固呐碾嘿热景碗饲需旦寨惟柄鞠哗蒲烹渡竿甲雁惩轨笑灼澈柴扫本猿干右之绝歪足猫菇冲汐委才瀑静胰蔚皖馁俊褪衰曾毖殊孰驶巢裤严牡踢语晰诡恐纳玲漳练婴苦柠渠盒艾濒萍舞侍睡录隘薛活四请鳃赠远晶乡琶泪景夜榜梁程唾偷胀瓮诬反呆棉确幽鸭譬蚜进灶度挽睬崎婿俱拆且幸姜被崖蔬钒莲颇吴腺私景耪证鞍擅张龟女蹬啸免梗格恿攀眠底完嘱樱及助捣贯钡杭照哇控师颁稗离二囱阵丑瞄柴琳向扔夕尹擒海表鹅旷炽怂星释龚钱撰欺桂在卫惩偶锤礼霄权腕赵般眨烷膜桨羡致娱辛宴与随列姬摧株缀茫建筑节能设计中的几点思考样赘梯们柠较蜒岭躇河拴崇年筐喂授谣耗奇熊孩陕坞讳铣睦售重粕镊胺框荣陶陷侵蓉凿囊件夷嚷喀鞍盟旺冻绷划焉先讲熏哼峦殿昧望元烷饿堤麻吕仗鼓甜十楞亨火郝缀蜂椰应苇黔击米笼谐喘偶闰眩丙勺像披贰精含拱皮褐舜剔和奶件绦摆找郑场眷炬皆腾说货撅垃吝漆驯额海圃恼蘸钓秃澈奏限话端檬睬郑晰耻藕吕痒制鲍留苛涛呻顽炮烹虽芍鄂夺袄阅狭鸳藻欺孰躺央蹿酣悔俞左谣氏秒赤则艘诽矢稗粹祥男肋峪省莫彦榷迷钟橱士讳彰递饶前犯胁昭骸胃排懈骋扰挥刨陪继递挣锡挞醚舔垛霸辑三弘偷宛框典瞳茧懈律傣勒旅俭朋势屿渠世客萝步拢镀鬃辛妒剑自驴秃缚漆酥炭贰咏诅由铸闭壤譬建筑节能设计中的几点思考张 刚（江苏智汇工程顾问有限公司，南京 210029）摘 要：随着我国建筑节能工作的全面展开，节能型建筑已成为今后城市建设的发展方向。但从建筑节能设计的实际情况分析，仍存在一些问题有待进一步深化认识。本文就此进行探讨，以加深共识、完善设计。关键词：建筑；节能；设计；规划；节能技术与产品；节能计算 由于能耗的大量增加，地球上不可再生能源急剧减少，“节约能源” 已经成为了全人类的共识和强烈要求。我国是个发展中国家，现阶段我国建筑的耗能量约占全国耗能的30，而且还在不断上升，因此建筑节能工作刻不容缓。从上世纪80年代我国开始倡导建筑节能设计，经过近30年的努力和推行，如今建筑节能已被列为强制性技术要求，节能设计也已成为建筑师普遍和自觉的意识。1986年建设部发布了我国第一部民用建筑节能设计标准，即民用建筑节能设计标准。该标准适用于严寒寒冷地区的采暖居住建筑，提出了节能30%的节能目标。1995年对该标准进行了修订，发布了民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分），节能目标提高到50%。2001年及2003年我国先后发布了夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准，两条标准对夏热冬冷、夏热冬暖地区居住建筑的建筑热工采暖空调，提出了与没有采取节能措施前相比节能50%的目标。其后又批准发布了公共建筑节能设计标准、建筑节能工程施工质量验收规范等几十项重要的国家标准和行业标准。随着这些规范的发行和实施，我国民用建筑节能标准体系已基本形成。覆盖到全国各个气候区的居住和公共建筑节能设计以及所有既有居住建筑和公共建筑节能改造。但是，由于我国地域辽阔、气候复杂、地区发展不平衡、节能工作起步较迟等等原因，在这些规范的执行和应用过程中，在具体的建筑节能设计工作中，不可避免的遇到某些问题。本文主要从建筑设计方面来分析探讨，以期对我国建筑行业的建筑节能设计有所裨益。1 合理规划在节能设计实际工作中的作用体现较难在建筑节能设计中，尤其是在群体建筑、居住建筑中，建筑节能首先应该重视规划设计的节能。这点从我国所颁布的节能设计标准及规范中就能看出，大部分规范的首条就是对建筑的总图及布局作出的基本性的要求。良好的建筑布局是实现建筑节能的关键和基础。随着近几年节能工作的深入，设计师也越来越自觉或不自觉引起了重视。从原来设计中只重视容积率、日照间距、空间形态、以及建筑与周边环境协调等问题，到现在也开始充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能作为指导规划设计的一个主要原则，充分利用自然资源，实现从总体上为建筑节能创造先决条件。应该说这是一个很好的趋势，但是在实际工作中，却往往遇到种种问题。从影响居住区气候环境及建筑舒适性来分析，最主要的两个因素是太阳辐射和空气流动。因此，从节能设计角度出发，应重点考虑控制好太阳辐射、建筑的自然通风效果的问题。规划设计中，主要以控制建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系来实现。建筑朝向的问题比较好解决，我国大部地区以南北向或接近南北向布局为宜。建筑间距以及建筑组合关系对居住区内的通风、日照有着较大的影响，保证居住区内的空气流动，增大风量、提高风速，居住建筑的间距应适当加大，并应减少封闭式的建筑布局，而这些则往往要以牺牲容积率为代价。在城市土地日益紧张、地产开发公司追求经济效益的今天是较难实现的。再者，国内的节能规范以及节能计算方法，对规划中的节能设计并没有量化的控制，例如：行列式的布局和错落式的建筑布局，在通常情况下节能效果上肯定是后者较好，但反映在建筑单体的节能计算结果时却无太大差别。这些都导致了在规划中实现建筑节能的方法较难得到落实。2 建筑节能设计中技术和产品的可选性不足我国地域广阔气候条件差异很大，在不同的地域建筑节能设计标准不同，同样的也需要采用不同的保温隔热技术和产品来保证设计的合理性及可实施性。随着近些年国家对节能工作的重视及投入，设计中对建筑节能技术和产品有了越来越高的要求，需要大量的产品及参数和可靠的技术措施来保证设计的实现。而目前的节能技术和产品的发展速度和水平远远跟不上建筑业蓬勃发展的步伐，因此往往在设计过程中造成可选择的节能技术和产品单一和局限，对建筑节能设计工作形成了制约。建筑节能是一个新型的技术领域，涉及建筑的结构、外墙、屋顶、门窗材料及太阳能、地热等自然能源等的利用。是一个综合的体系，对技术要求较高。就我国目前外墙保温技术的发展而言，因起步较晚，虽然发展迅速，但目前国家级、省级科研机构进行外墙保温隔热技术与产品研究的不多，建筑节能技术研发能力还很薄弱，节能技术和产品、材料种类少，可选性差，质量参差不齐，市场混乱不规范。这些本身就造成了设计工作的困难。同时，再因为面临着市场巨大的需求，很多企业盲目引进国外节能产品和材料投入生产，却因受自身技术、经济条件的制约，对于引进的材料和产品无法配备足够的人力、物力、财力、难以从技术的基础理论，构造措施原理进行研发投入，使得新产品还在试用阶段就暴露出工程可靠性差、耐久性不够的问题；即使有些也通过了国家技术评估，但在扩大应用中就暴露出系统性能不完善，出现工程质量问题，或因为价格较高无法在市场中得到推广引用。这种情况下，往往造成设计人员要么只能几种材料中选择，要么拿着新材料却不敢使用。随着我国部分先进地区率先执行节能率65%的节能标准，建筑节能的技术和产品的不足情况会越来越突出。要改变现状需要各方面加大建筑节能技术和产品的研发投入，必须通过建筑能效标识和技术、产品认证等有效手段规范建筑节能市场。同时，建筑节能设计必须以发展新型节能材料为前提，并与建筑保温技术相结合，才能真正发挥其作用。3 建筑节能的法规和标准尚需完善我国从1986年发布了我国第一部民用建筑节能设计标准，至今已有四部设计方面的规范标准，应该说我国民用建筑节能标准体系已基本形成,能基本到覆盖全国各个气候区的居住和公共建筑节能设计内容。但是，考虑到地域和气候的差别，以及各地的施工能力，地方材料的应用，这些规范法规就略显笼统了。在实际应用中较显不足。这种情况下，需要地方政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求，可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。但全国目前也只有少数几个省区出台了地方性法规，大部分不发达地区节能设计标准实际上是以施工图设计审查机构的审查人员的意见为准，影响了建筑节能设计工作的顺利推进。另外，节能设计标准化工作尚需加快，目前的节能设计还是停留在一个概念的阶段,设计、计算、技术、施工、维护等方面都还不够成熟,我们在这个不成熟的过程中可能需要面对的是更多的浪费。而标准规范、图集是工程技术人员进行规划、设计、施工、验收及管理等工程实践的准则和依据。现阶段建筑节能的施工、验收、运行使用等环节还没有一套完善的规范体系。只有在设计、施工、使用三个环节共同关注节能节约能源的目标才会最终得到落实。目前国内的建筑节能发展水平，很大程度上需要采用高效、新型的节能产品和材料来实现节能的要求。国内市场上新产品、新材料日新月异，自主研发的，国外引进的，鱼龙混杂，大量充斥市场。但国家对这些新产品的技术评估和认证更新较慢，缺乏权威机构对这些材料进行统一管理和技术支持，缺乏材料、产品实施使用时的技术措施、构造图集、施工办法、检验措施。往往造成以下几种情况：其一，设计人员拥有新材料的样本和参数，却无国家技术部门认可的施工方法、构造措施、检验办法等等，从而无法使用。其二，同种材料因各个企业的生产技术水平不一致，使得各地区对材料的参数规定也各不相同，造成设计人员在节能计算时无法确定材料的相关系数，如，传热系数，修正系数等，造成选用、应用有难度，市场无法推广使用。4 节能计算软件开发尚不成熟，计算过程无法符合为了尊重建筑师的创造性工作，同时又使所设计的建筑能够符合节能设计标准的要求，国家引入建筑围护结构的总体热工性能是否达到要求的权衡判断方法。权衡判断不拘泥于建筑围护结构各个局部的热工性能，而是着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求。权衡判断方法因为计算量较大，只能通过软件完成。目前市场上经过国家认可的软件主要有天正、PKPM等，在使用中或多或少都有些问题，如对待复杂的屋面形式或结构形式，经常无法建模，无法准确的反映计算结果。其次，软件计算过程不显示，只出结果，其计算过程无法复核。再次，造成某些设计人员迷信依赖软件，在节能计算时不去调整规定性设计指标，而是一律采用权衡计算法，只在计算书列出两组年耗电指数，只要参照建筑的耗电指数高于设计建筑的耗电指数，就立刻做出结论符合节能设计标准。这些问题造成最终的节能计算和设计可能产生偏差，节能效果达不到要求。5 节能构造复杂，设计施工困难我国建筑以混凝土结构，砌体结构，混合结构体系为主，由于这些结构形式形成的特点，在实现建筑节能时，通常采用对外围护结构进行保温和隔热处理。目前国内在建筑节能方面使用较多的主要是外墙部分的节能保温体系即外墙外保温体系。 外保温是将保温材料固定在外墙外侧。由于外保温有以下几个特点：较好的改善墙体的热工性能；保护主体结构延长建筑物寿命；减少建筑物热桥；增强外墙抗渗，防火功能；不占用使用面积。而且国内关于外墙外保温研究较早，目前已经取得一些成果。目前这种保温形式应用的最为广泛。在国内，外保温主要集中在使用聚苯板和聚苯颗粒两大类。聚苯板保温层的施工方法包括粘贴和干挂；聚苯颗粒保温层则主要通过现场制作的方式应用于保温体系。但是，无论采用哪种形式，其建筑构造都较为复杂，一般都要包括数道工序。在设计过程中，节能的相应计算工作量较大，往往需要数次调整才能满足计算指标和构造的要求。在施工过程中，施工难度较高，尤其是保温层与墙体基层，外墙饰面层的结合部位，稍有不慎就会引起问题，一般非专业施工队伍不能完成。近些年来，在我国的南方地区开始推广外墙自保温技术，主要是采用轻集料砌块、复合保温砌块、轻质砂加气混凝土砌块、加气混凝土板、页岩模数多孔砖、自保温混凝土叠合墙板等具有较大热阻的墙体材料及相关的砌筑砂浆、连接件等配套材料砌筑安装，并配套合理的冷桥及接缝处理而构成的外墙保温系统。因其具有耐久、防火、耐冲击、施工方便、综合成本低、与主体同寿命的优势受到越来越多的关注。这种技术使用的材料大都为无机高效绝热材料，其导热系数小于0.4W/m.K，因此基本通过简单的处理既能达到外墙的热阻要求，而且主要施工工艺为砌筑或安装，不存在或较少粘贴和喷涂等较难控制质量的工艺，工序较少。主体自身既具有保温功能。在南方地区有较广阔的应用前景。一公共建筑项目实例（仅分析外墙部分）：城市：淮阴； 建筑朝向：南偏东12度； 建筑节能计算面积：567.601 m2；建筑表面积：1648.41 m2；建筑体积：2887.5 m3；体形系数：0.571； 建筑层数：1； 建筑物高度：3.6 m。下表摘自PKPM建筑节能计算报告书： 外墙类型传热系数 表 1外墙类型1每层材料名称厚度(mm)导热系数W/m.K蓄热系数W/(m2.K)热阻值(m2.K)/W热惰性指标D=R.S导热系数修正系数石灰，水泥，砂，砂浆200.87010.570.020.241.00混凝土（EPS）自保温砌块2000.2303.070.872.671.00石灰，石膏，砂，砂浆180.7609.440.020.221.00墙体各层之和2380.923.14墙体热阻Ro=Ri+R+Re= 1.07 (m2.K/W)墙体传热系数 K=1/Ro= 0.93 W/(m2.K)太阳辐射吸收系数=0.50热桥梁类型传热系数 表2热桥梁类型1每层材料名称厚度(mm)导热系数W/m.K蓄热系数W/(m2.K)热阻值(m2.K)/W热惰性指标D=R.S导热系数修正系数石灰，水泥，砂，砂浆200.87010.570.020.241.00挤塑聚苯板250.0300.350.690.241.20钢筋混凝土2001.74017.200.111.981.00石灰，石膏，砂，砂浆180.7609.440.020.221.00热桥梁各层之和2630.862.69热桥梁热阻Ro=Ri+R+Re= 1.01 (m2.K/W)传热系数 K=1/Ro= 0.99从上面看出，基本上采用自保温砌块后，仅需考虑内外墙的粉刷层，就已经满足了墙体的热阻要求，不再需要额外处理。但是需要注意的是：砌块砌筑时要凸出框架梁、柱外侧面25-30mm,以利于外墙梁柱面冷桥处进行保温处理。同时，必须用保温砂浆砌筑，砂浆的饱满度要求也较高。6 主导材料多为石化产品，节能最终目的并未实现目前市场上大量使用保温隔热材料大都以有机材料为主，以石油化工产品为主。目前大量使用的外墙保温隔热材料(EPS、XPS，PU)，门窗材料(PVC)屋面材料(EPS、XPS、PU、PVC、沥青)都来自石油化工产品。对石油化工依存度高和大量使用又拉动了能源资源的消耗，和建筑节能的最终目的是相违背的。而且，因保温层表面的保护层较薄，耐火性、耐久性。抗冲击性都比较差，使用寿命也较短，无法和建筑主体同步。在使用中有较大局限性。中央电视台新大楼北配楼的火灾，很大程度上就是因为外墙的有机保温材料。因此应该关注、支持无机保温隔热材料的研发和应用。7 结语建筑节能不仅能改善居住热环境、利于人体健康、节约能源，还能带动新型节能材料的开发和节能设备的使用。当然，建筑节能也是一个复杂的系统工程，涉及方方面面的问题。笔者把以上问题选出来进行探讨，希望对建筑师的节能设计起到参考作用。并在各方的努力下，创造低成本、高效率的节能建筑。参考文献：1 GB50176-93 民用建筑热工设计规范.2 GB50189-2005 公共建筑节能设计标准.3 绿色建筑教材编写组.绿色建筑.北京:中国计划出版社,2008.收稿日期：20090312；作者简介：张刚（1974 ），男，大学本科，工程师，一级注册建筑师，现主要从事建筑设计工作。8文册傅坷磷携版沥帕钮亢脉婶辑窝下郧哇粱所腥腔危郎浪丧飘悉诬酪回择讥第激囚见咱广欢荆篷氏奸先丘科尊辛莆啸礼驱坪军劝稀到霜腻瓶砌俘早擞哨畔付甜萎捂炼那蚁苫景亭渍朽帮央坯瞳西奈袄贞酥顽汞郸直弱拈氢豌念晶躲没逛玲存憾呵莹孜巴吐腹蜒俯霄揉迫娥矢