天津地区公租房保温节能设计优化研究

□文/阳建华 史 津

天津市在国民经济和社会发展的“十二·五”规划建设中指出：未来五年，天津市要加强政策调节，改善住房供应结构，推进公租房、经济适用房、限价商品住房等保障性住房建设，扩大住房保障覆盖面。在“十一·五”期间，天津市累计新建各类保障性住房2 400万m2，33.5万套，占全市住宅建设量的30%。在接下来的5 a里，天津将新增保障性住房40万套。目前全国和天津地区并无保障性住房节能的相关标准，只是在参照相应的居住节能设计标准。

在住宅所耗费的诸多能耗中，通过建筑围护结构散失的供暖制冷系统能耗在整个建筑能耗中约占65%。

天津地处寒冷地区（B）区，居住建筑采暖能耗是建筑能耗的主体，尽管夏季也有空调降温需求，但是，天津地区有4个月连续采暖的需求，通过围护结构散失的采暖能耗仍然是占主导地位。因此，围护结构的热工节能主要从保温出发考虑。目前天津地区是以外墙外保温作为建筑物的主要保温节能方案。

1 指标分析比较

1.1 耗热量指标优化

建筑物外围护面积的多少直接影响采暖能耗损失程度，反映外围护面积大小的一个重要指标就是建筑物的体形系数S。它是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其外表面积所包围的体积之比，即S=F/V。外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间内墙及户门的面积。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著，建筑物的平立面出现过多凹凸，体形系数越大；反之，体形系数越小，外围护结构的传热损失越小。从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较小的水平上。

天津市大量保障性住房的基本特点是：点式高层，塔式住宅且楼栋种类较少、容积率高；一梯多户的中小套型；小区总建筑面积数很大，同时在规划与总图阶段，规划用地位置早已选定；总平面布置后由日照分析软件得出最优方案，但不一定对节能有利；平面设计时，由于套型数量多而很难做到每户有良好的自然通风和天然采光；有些主要房间东西晒等。和这些被动式设计因素相比，体形系数的控制相对要容易一些。

比较一个典型的公租房（一梯10户）户型，暂不考虑对标准层面积和套型的影响，在其他设计均不改变的情况下，通过局部平面和层数的改变对比体形系数与耗热量指标，见图1。

图1 典型公租房户型

计算时使用中国建筑科学研究院开发的PKPM建筑节能分析软件2010版，计算采用的天津气象参数见表1。

表1 天津地区（寒冷B区）居住建筑节能计算气象参数

对比结果见表2。

表2 对比体形系数与耗热量指标

由表2可知，通过对标准层平面局部的适当调整，体形系数分别为0.32、0.28；单位耗热量分别为12.67、12.07 W/m2，体形系数的降低可以有效地减少建筑物的单位耗热量。

当然，体形系数大小不仅仅是对外建筑物围护结构的传热量损失有影响，还与建筑造型、平面布局、采光通风等有着紧密的关系。体形系数过小，将制约建筑师的创造性，造成设计方案的单一性，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此，在天津地区，设计时如何合理确定保障性住房的建筑形状，必须结合当地的气候条件，相应季节的太阳辐射、风环境、围护结构构造等其他因素。设计时应尽可能地减少建筑物的外围护面积，权衡利弊，凹凸面不要过多，以达到节能的目的。

1.2 经济性优化

设计过程中，为了达到基本相同的节能标准可以采用不同的外墙保温材料层组合。由于每一种材料的物理指标不相同，尤其是直接反映保温性能的导热系数指标λ差别较大。以图1b为例，其他设计做法不变，比较使用不同厚度、不同保温材料和住宅总建面积所得出的结果见表3。

表3 不同外墙外保温材料与建筑面积造价指标

由表3看出，相似单位耗热量，由于选用不同外墙保温材料时的厚度不同，总建筑面积约有1 700 m2的差异。但同时增加了保温材料的总造价和降低了保温材料的总用量。因此，本文建议：

1）如果建设的保障性住房是需要市民以单价形式购买的经济适用房，从让利于市民的角度出发，建议优先选用总建筑面积偏小的方案三；

2）如果建设的保障性住房是需要市民以按套型的月租形式租住的公租房，从经济性角度出发，建议优先选用总造价偏低的方案一；

3）从节能的角度出发，建议优先选用保温材料总用量小的方案三。

1.3 安全性优化

消防部门对保温材料的防火性能越加的重视。公消[2011]65号文指出，在新标准发布前，从严执行《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》第二条规定，民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料。目前能够达到A级的只有岩棉、玻璃棉、无机保温砂浆等无机保温材料，而在今后要想使用EPS、XPS等有机保温材料，则需要厂商对材料生产技术进行改进，使之达到规定的燃烧性能级别。让外墙外保温材料既要符合节能指标，也要符合防火安全指标，不能偏向任何一方。

2 结语

通过上述的优化与比较可以得出，在方案设计阶段对体形系数的适当降低可以有效地减少建筑物的单位耗热量，从而达到节能目的；在方案深化阶段中可以根据不同的房屋类型正确选用相对应的外墙保温方案；在施工阶段中施工单位采购合格的保温材料以及生产厂家生产出达到国家标准的保温材料可以有效防止安全隐患的发生。

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