住宅建筑节能设计分析

薛莉

（上海总泉置业有限公司 上海 200336）

1 工程概况

上海某住宅项目某标段的总建筑面积为8.4万m2，主要包括3层的联排别墅和18层的高层公寓，高层公寓房型主要为两房和三房。为了可以达到住宅建筑的节能要求，需要对建筑进行节能设计，文章以本工程为例，对建筑节能设计进行分析和探讨。

2 住宅节能设计重要性

这些年来，因为各种燃料的燃烧对环境造成了非常严重的损害。空气中的污染物质主要包括SO2、悬浮颗粒、氮化物等污染物质，这些物质都主要与保暖烧煤有关，特别是在将煤炭作为主要取暖物质的情况下会有更严重的污染。在每年到达供暖时期，许多城镇进行了对空气环境等的实施检查，得到的结果有很大差距；与不在取暖期指标进行比较，检测出相应的几个指标都不符合要求，且大大地高出规定要求。因此，建筑节能是达到改善人民居住环境、建设低碳经济、节能减排、保持经济可持续发展的重要措施[1]。

另外，随着人们生活质量的不断提高，舒适且温暖的环境已逐渐成为人们生活中不可缺少的部分。在全球气温变化的当下，要享受到舒适环境一定是建立在消耗能源的基础上。中国许多地方都是夏热冬冷的环境，舒适的室内温度通常依靠人为调节空调的冷暖控制，但会耗费许多的电能。当前能源缺少，地球气候改变，因此，在保证提高建筑舒适性的前提下，唯有合理使用能源、不断提高能源利用效率才是最佳途径。

3 建筑的节能设计

3.1 围护结构设计

住宅的建筑围护结构部件主要包括了内外墙、屋顶、门窗、地基、隔热材料、密封材料、遮阳设施等；其设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户所处的视觉和热舒适环境有根本影响。因此，加强围护结构的保温隔热能力，会提高建筑节能效率。

根据上海住宅节能建筑节能设计标准，建筑围护结构的传热系数（K）应满足下述要求：外墙≤1.5K；屋面≤1.0K；外窗≤4.7K；户门≤3.0K。通过建筑各单体的节能设计软件分析计算，并与造价指标相结合，联排别墅的外墙采用发泡水泥板保温、高层公寓采用聚苯颗粒内外保温的方式。联排别墅墙体的构造从外到内的主要为5mm厚的水泥砂浆+发泡水泥板（厚度按单体计算）+12mm厚的水泥砂+200mm厚的轻质蒸压灰砂空心砌体，外墙装饰主要采用文化砖及文化石；高层公寓墙体的构造从外到内的主要为5mm厚的水泥砂浆+30mm厚的水泥基无机保温砂浆Ⅰ（墙外保温）+12mm厚的水泥砂+200mm厚的轻质蒸压灰砂空心砌体+10mm厚的水泥基无机保温砂浆Ⅰ（外墙内保温），外墙饰面主要为基座干挂石材和真石漆涂料。外墙外表面材料在色彩上选用了浅色系，这样减少了墙面在夏季太阳的辐射吸收。

为了防止居住在最顶层的住户受到夏季酷暑冬季寒冷的影响，住宅建筑屋面也运用了隔热的保温方法。本项目联排别墅主要采用了发泡水泥板（厚度按单体计算）、高层公寓为发泡混凝土（厚度按单体计算）的屋面保暖措施。联排别墅屋面为坡屋顶的造型，其构造层由上至下逐次为西班牙筒瓦+细石混凝土保护层+防水层+保温层+找平层+屋面钢筋混凝土顶板。高层公寓为平屋面，除最上层不是筒瓦外，其它构造基本同联排别墅。

在外门窗（含阳台）的设计方面，主要运用了双层中空low-e玻璃，南向外门窗更是采用了断桥隔热铝型材门窗框。户门则主要使用了具有保温、防盗窃等多功能的钢质乙级防火防盗门，双层门板中间填充了15～18mm的矿棉板。

3.2 建筑能耗设计

3.2.1 建筑物耗热量、耗冷量及耗电量的设计

建筑物耗热量指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内平均计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备提供的热量（单位：W/m2）。建筑物耗冷量指在空调降温期室外平均温度条件下，为保持室内平均计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的需由空调设备提供的制冷量（单位：W/m2）。建筑物耗电量指由建筑物的耗热量或耗冷量指标根据设备能效比，计算得出的单位建筑面积的电能耗数（单位：W/m2）。

建筑物耗热量、耗冷量及耗电量通过建筑节能综合指标计算，本项目设计建筑的采暖和空调年耗电量小于等于参照建筑的采暖和空调年耗电量，达到了上海市《居住建筑节能设计标准》（DB11/891-2012）的节能要求。

另外，建筑中使用的采暖、空调降温设备，也应采用能效比高的热泵冷暖两用空调，取代能效比低的电暖气级其他设备；建筑中公共部位照明采用节能型管型荧光灯和白炽灯。

3.2.2 新型能源利用的设计

新型能源的利用包括了太阳能热水、地源热泵、光伏及空气源热泵等系统。本项目联排别墅采用了太阳能热水系统。

（1）太阳能热水系统的定义

太阳能热水系统的是指利用太阳能集热器采集太阳能量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备[2]。

（2）实际项目运用情况

太阳能是取之不尽、用之不竭的自然能源，但自身也受制于自然气候的影响，在高端用户对热水使用舒适性、保障性的较高要求情况下，存在着不足。本项目采用“太阳能+燃气炉”别墅热能中心系统，既解决了太阳能优先利用、最大化利用的目标，又将燃气炉与太阳能系统有机结合起来，在任何气象条件下，都能保证热水源源不断的供应。通过建筑前期设计，在结合外立面效果的前提下，在屋顶设置集热板，并在设备平台上放置集热水箱。

本系统的储水箱底部盘管与太阳能集热器循环，为储水箱主热源，辅助热源为燃气热水器，水箱水温不够时，水箱出水进炉子继续加热至设定温度，水箱水温满足用水要求时，水箱出水直接至用水点，热水转换通过转换装置自动控制。太阳能水箱进水口处需预留冷水补水接口，在水箱热水出水口处需预留热水管接口，此热水管另一端预留至燃气壁挂炉冷水进口接口下方，室内生活热水从燃气壁挂炉热水出口处接至各用水点。如图1所示为燃气炉+太阳能热水中心系统运行原理示意图。

4 结束语

综上所述，在进行建筑节能设计时，需充分对地区现有的自然条件和自然资源进行利用，在不断对人们居住环境进行改善的同时，将建筑节能潜力充分发掘出来，进而达到降低能源消耗，实现住宅建筑持续化发展的目的。

图1 燃气炉+太阳能热水中心系统运行原理示意图

[1]《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）[S].中国建筑工业出版社，2010.

[2]杨雪玲.住宅建筑节能设计的可控性[J].新型建筑材料，2003（05）：53～55.