◎ 宜春市建筑設(shè)計院 李兆春

住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)指建筑物及房間各面的圍擋物，如墻體、門窗、屋頂、地面等，其中直接與外界空氣環(huán)境接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)稱為外圍結(jié)構(gòu)，如外墻、外窗、屋頂?shù)龋环粗礊閮?nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如內(nèi)墻、樓地面等。降低能耗的前提是滿足居民的居住舒適度的要求，在建筑設(shè)計的角度，就是有效控制能量的無端消耗，最大條件下的節(jié)約使用能源。

1 建筑物的平面布置及體形系數(shù)應(yīng)滿足節(jié)能需要

建筑體形系數(shù)是建筑熱工特性的一個重要指標(biāo)：根據(jù)外國建筑物理研究所的研究成果，體形2 系數(shù)每降低0.1%，建筑能耗可下降8kwh/(m?a)，圖1 及圖2 分別顯示了兩種典型的住宅平面形式，圖1 是明廚暗廁式設(shè)計，圖2 是明廚明廁式設(shè)計，在相同建筑面積的情況下，圖2 建筑的體形系數(shù)較圖1 高0.032，很明顯從體形系數(shù)方面圖1 型式的建筑平面優(yōu)于圖2。因此，在滿足建筑諸多功能要素的條件下，應(yīng)盡量減少建筑體形的凹凸或錯落，降低建筑物體形系數(shù)。（如圖1、圖2）

圖1 明廚暗廁式設(shè)計示意

圖2 明廚明廁式設(shè)計示意

2 住宅建筑墻體結(jié)構(gòu)節(jié)能措施

目前，在建筑中常用的外墻保溫主要有：內(nèi)保溫、外保溫、內(nèi)外混合保溫等方法。外墻內(nèi)保溫就是外墻的內(nèi)側(cè)使用聚苯板、保溫砂漿等材料，從而使建筑達(dá)到保溫節(jié)能的作用。外墻內(nèi)保溫一個明顯的缺陷就是：結(jié)構(gòu)冷熱橋的存在是局部溫差過大導(dǎo)致產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。由于內(nèi)保溫保護(hù)的位置僅僅在建筑的內(nèi)墻及梁內(nèi)側(cè)，內(nèi)墻及板對應(yīng)的外墻部分的不到保溫材料的保護(hù)，因此，在此部分形成冷（熱）橋，冬天室內(nèi)的墻體溫度與室內(nèi)墻角（保溫墻體與不保溫板交角處）溫度差約在10℃左右，與室內(nèi)的溫度差可達(dá)到15℃以上，一旦室內(nèi)的濕度條件適合，在此處即可形成結(jié)露現(xiàn)象。而結(jié)露水的浸漬或凍融及易造成保溫隔熱墻面發(fā)霉、開裂。

內(nèi)外混合保溫是在設(shè)計與施工中，外保溫施工操作方便的部位采用外保溫，外保溫施工操作不方便的部位作內(nèi)保溫，從而實(shí)現(xiàn)對建筑保溫節(jié)能的施工方法?；旌媳乜梢蕴岣呤┕に俣?，對外墻內(nèi)保溫不能保護(hù)到的內(nèi)墻、板同外墻交接處的冷（熱）橋部分進(jìn)行有效的保護(hù)，從而使建筑處于保溫中。然而，混合保溫對建筑結(jié)構(gòu)卻存在著嚴(yán)重的損害。外保溫做法部位使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室內(nèi)溫度的影響，溫度變化相對較小，因而墻體處于相對穩(wěn)定的溫度場內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力也相對較??；內(nèi)保溫做法部位使建筑物的結(jié)構(gòu)墻體主要受室內(nèi)環(huán)境溫度的影響，室外溫度波動較大，因而墻體處于相對不穩(wěn)定的溫度場內(nèi)，產(chǎn)生的溫差變形應(yīng)力相對較大。局部外保溫、局部內(nèi)保溫混合使用的保溫方式，使整個建筑物外墻主體的不同部位產(chǎn)生不同的形變速度和形變尺寸，建筑結(jié)構(gòu)處于更加不穩(wěn)定的環(huán)境中，經(jīng)年溫差結(jié)構(gòu)形變產(chǎn)生裂縫，從而縮短整個建筑的壽命。保溫節(jié)能措施中采用內(nèi)外保溫混合使用的做法是不合理的，比作內(nèi)保溫的危害更大。

外墻外保溫則是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，使建筑達(dá)到保溫節(jié)能的目的。由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側(cè)，從而使主體結(jié)構(gòu)所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對結(jié)構(gòu)墻體起到保護(hù)作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結(jié)構(gòu)壽命的延長。

3 外門窗節(jié)能措施

建筑物耗熱量是由圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量及門窗空氣滲透耗熱量兩部分組成，通過本地區(qū)多層住宅試驗(yàn)分析，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量約占總量的73%～77%，空氣滲透耗熱量占23%～27%，由此可以看出外圍護(hù)結(jié)構(gòu)是節(jié)能設(shè)計中的主體，而在傳熱耗熱量所占的份額中，外墻約占23%～34%；窗戶約占23%～25%；樓梯間隔墻約占6%～11%；屋頂約占7%～8%；陽臺門下部約占2%～3%；戶門約占2%～3%；地面約占2%；將窗的傳熱耗熱量與其空氣滲透耗熱量相加，約占全部建筑耗熱量的50%，由此得出的結(jié)論是一棟好的節(jié)能建筑，采用保溫性能及密封性能優(yōu)異的門窗是至關(guān)重要的。

此外，外門窗作為住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風(fēng)滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風(fēng)、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風(fēng)滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量，其建筑設(shè)計過程中的節(jié)能措施有：

1）控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴(yán)格的規(guī)定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應(yīng)超過20%、30%、35%”。

2）提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設(shè)置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料、彈性密閉型材料、密封膏以及邊框設(shè)灰口等密封；框與扇的密封可用橡膠、橡膠或泡沫密封條以及高低縫、回風(fēng)槽等；扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等；扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

3）改善住宅窗的保溫性能。戶門與陽臺門應(yīng)結(jié)合防火、防盜要求，在門的空腹內(nèi)填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能；窗戶最好采用鋼塑復(fù)合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產(chǎn)生的冷橋，可設(shè)置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃；縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少西歐窗扇，擴(kuò)大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當(dāng)增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

4）設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”。所謂溫度阻尼區(qū)就是在室內(nèi)與室外之間設(shè)有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風(fēng)的直接滲透，減少外墻、外窗的熱耗損。在住宅中，將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來，外門設(shè)防風(fēng)門斗，防止冷風(fēng)倒灌，樓梯間設(shè)計成封閉式的，對屋頂上人孔進(jìn)行封閉處理等措施均能收到良好的節(jié)能效果。

4 屋面節(jié)能措施

在不斷改進(jìn)建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進(jìn)一步加強(qiáng)屋面保溫隔熱的研究。屋面節(jié)能措施的要點(diǎn)，其一是屋面保溫層不宜選用密度大、導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；其二是屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料以防屋面濕作業(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應(yīng)設(shè)置排水孔以排除保溫層內(nèi)不易排出的水分。

現(xiàn)在，高效保溫材料已經(jīng)開始應(yīng)用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規(guī)的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規(guī)作法的諸多缺點(diǎn)。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環(huán)境；芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優(yōu)越性。其主要技術(shù)指標(biāo)，表觀密度為110kg/m3～150kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)為0.04W/m?K～0.06W/m?K；蓄熱系數(shù)為0.09m2?K～0.11m2?K?？箟簭?qiáng)度大于0.2MPa；吸水率小于0.01%；蒸汽滲透系數(shù)為2.18×10-7g/m?n?Pa。這些指標(biāo)充分體現(xiàn)了膨脹珍珠巖密度小，導(dǎo)熱系數(shù)較低，而且吸水率和蒸汽滲透系數(shù)也都很低。這是保溫性能好的材料所必須具備的。

此外，屋頂綠化已成為許多現(xiàn)代城市住宅的節(jié)能選擇，既美化了屋頂，又能起到良好的節(jié)能效果，且環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。

5 其它節(jié)能降耗措施

1）降低夏季空調(diào)能耗

夏季室內(nèi)外溫差較小，根據(jù)人們在非寒冷季節(jié)通風(fēng)換氣的生活習(xí)慣，窗的開啟面積要適當(dāng)，保證衛(wèi)生需求，應(yīng)不低于1.0 次/h。當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時，應(yīng)該主要依靠通風(fēng)換氣排除室內(nèi)產(chǎn)熱能和進(jìn)人的太陽輻射熱。試驗(yàn)表明，增大通風(fēng)換氣次數(shù)對降低夏季空調(diào)耗效果明顯，而且達(dá)到10 次/h 通風(fēng)換氣并不困難，只要建筑平面布局合理，窗的開啟面積適當(dāng)，是完全可以滿足的。

2）充分利用太陽能資源

太陽能作為一種天然的潔凈能源，也是住宅建筑設(shè)計上廣泛推廣的節(jié)能設(shè)計之一。從近年來的能源使用和發(fā)展情況來看，煤、電、油的供應(yīng)緊張已經(jīng)不容忽視，太陽能應(yīng)該由補(bǔ)充能源向“代替能源”發(fā)展。特別是太陽能熱水器經(jīng)過20年的發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)日趨成熟，越來越受到消費(fèi)者的青睞。另外，從使用效果和居衛(wèi)的淋浴費(fèi)用和投資回收周期來看，太陽能熱水器也具有較大的成本優(yōu)勢。

然而由于各方面原因，目前太陽能熱水器仍以一家一戶的零散安裝使用方法為主，存在破壞建筑結(jié)構(gòu)、熱水溫度不穩(wěn)定等因素。要解決這些問題就必須將太陽能利用裝置納入到建筑設(shè)計規(guī)范當(dāng)中，在設(shè)計時將太陽能熱水器設(shè)備納入到建筑設(shè)計之中預(yù)留太陽能設(shè)置位置，特別是在廚房衛(wèi)生間內(nèi)。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應(yīng)用，就可以大大節(jié)省常規(guī)能源，也是建筑節(jié)能的發(fā)展方向。

6 結(jié)語

綜上所述，建筑物作為一個完整的系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)高效率地利用資源，最低限度造成對環(huán)境的影響是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)?？傊灰凑战ㄖ?jié)能設(shè)計新標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格把好建筑節(jié)能設(shè)計關(guān)，監(jiān)督好施工節(jié)能用材關(guān)，就能有效提高居住建筑節(jié)能效率，降低建筑能源耗費(fèi)，節(jié)約居家生活成本，為住戶打造真正的環(huán)保節(jié)能、舒適、健康、方便的高品質(zhì)住宅，為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。