王紀鋒,劉光輝,呂孟浩,王 勤

( 1.廣安市住房和城鄉(xiāng)建設局，四川 廣安 638099；2.四川省川建勘察設計院有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

建筑節(jié)能的含義是建筑物在整個使用過程中，每一個環(huán)節(jié)節(jié)能的總和.具體是以建筑節(jié)能規(guī)范中的要求為標準，對建筑物的圍護結構的熱工性能采用更合理的設計創(chuàng)新，在使用、設計、規(guī)劃布局以及地址選取等各個環(huán)節(jié)中使用新型的建材、節(jié)能機電設施與產品，從而使節(jié)能設備的運行管理和機電設備的運行效率得到進一步提升.另外，為了更加高效地對能源進行利用，在降低建筑與可再生能源方面的能源消耗的同時，必須確保建筑物使用功能和室內熱環(huán)境質量不發(fā)生較大改變[1].川渝地區(qū)氣候多為冬冷夏熱,在大的氣候背景下如何統(tǒng)籌好當前和未來,在兼顧經濟和節(jié)能的前提下,做好建筑節(jié)能推廣工作已成為當前必須面對和需要解決的問題[2].

1 房屋建筑節(jié)能設計的現狀

房屋建筑是人們生活、生產和工作的必需品,每一個建筑設計中都包含建筑能耗的設計[3].目前，我國節(jié)能設計與發(fā)達國家仍具有一定的差距.建筑節(jié)能設計一般情況下都是通過建筑設計系數來進行衡量的,而建筑設計系數的影響因數主要包括建筑物的圍護結構、平面布局以及構筑物的外形等.相比于發(fā)達國家，我國的建筑節(jié)能方面相對比較落后，主要體現在以下幾個方面：一般情況下，我國在建筑節(jié)能中的外窗系數是發(fā)達國家的2倍左右，外墻系數是發(fā)達國家4倍左右，屋頂系數則是發(fā)達國家的3倍左右.二是政策機制不夠健全，建筑節(jié)能設計不僅是一項系統(tǒng)性工作，同時也是建筑節(jié)能實現的保障[4].目前，由于相關的建設部門不僅缺乏系統(tǒng)的保障，同時也缺乏對建筑節(jié)能實際成果的評判機制，從而導致了建設部門對建筑節(jié)能設計環(huán)節(jié)的監(jiān)控乏力.三是節(jié)能設計與功能設計存在矛盾，為了達到預計的節(jié)能效果，首先要對建筑外圍的結構進行創(chuàng)新改進，其次要對建筑節(jié)能設計階段進行加強.如果只關注建筑節(jié)能設計是否達到所需要的標準，其結果可能會比預先設計的功能相差很多，使得這些建筑物浪費了大量的資源.

2 建筑節(jié)能設計的主要措施

2.1 優(yōu)化建筑設計

2.1.1 建筑體型

在建筑設計中,為了使建筑在不同條件下(如氣候條件、地理條件等)都能適應，應該對建筑群體組合和建筑物的體型進行合理的設計.如果基于其他的客觀條件相同,一般體型系數(即建筑物的外表面與周圍體積的比率)與能源的消耗量、單位面積的散熱量、單位面積均成正比,且隨體型系數的增加而增加.在對建筑物進行體型設計時，可以采用增加建筑物進深或者縮小建筑物的面寬等方法，來對建筑物的體型系數和外表面積進行適當的優(yōu)化.另外，外觀結構也會對建筑體型造成影響，比如，在進行外觀結構的選擇時，一般多采用長條形，而非主體過于復雜和凹凸面較多的塔式外觀.

2.1.2 建筑物的朝向和間距

為了考慮建筑物內部的散熱、采光對建筑節(jié)能的影響，在布局時應該對建筑物的間距和朝向進行合理的選取.不同季節(jié)要根據實際情況來選擇合理的日照時間，冬季需要抵擋冷風的侵入，同時保證室內陽光的充足；夏季則應保持室內有良好的通風，減少太陽直射等.

2.1.3 建筑物的平面布置

優(yōu)秀的平面布局往往能使建筑物的節(jié)能效果上升一個檔次.當將管道井、機房、電梯、樓梯等布置在建筑物的西側或者南側時，則能對夏季的日射進行有效的阻擋.另外，風也會對建筑物的能源消耗產生一定影響，不同季節(jié)的風所帶來的影響有所不同，如冬季的北風、夏季的穿堂風.

2.2 優(yōu)化建筑圍護結構的節(jié)能技術

建筑物的外圍構件是建筑物的節(jié)能設計中十分重要的環(huán)節(jié)，外圍構件是建筑傳熱的介質,會影響建筑外墻的熱穩(wěn)定性與保溫性能.為了達到建筑節(jié)能的目的和國家節(jié)能設計規(guī)范中的要求，應降低屋面、門窗和外圍護墻體的傳熱系數，同時提高外墻的保溫耐熱性.

2.2.1 建筑物的墻體

建筑物中墻體節(jié)能設計是通過對墻體在熱能方面的消耗而進行控制,對建筑物的墻體進行節(jié)能設計時，可以分別從內墻保溫和外墻保溫進行.對于建筑物而言,外墻保溫效果往往可以更高效,不僅可以使墻體的使用期限延長，還可以避免熱橋效應,其缺點是造價較高.此外，材料的選取對于外墻墻體的保溫設計極其重要,采用墻體內部依附高效能的節(jié)能材料和對能源消耗較低的新型材料,往往能夠達到墻體的熱阻目的.目前，外墻材料采用較多的有巖棉板、擠塑聚苯板以及聚合聚苯板等.

2.2.2 建筑物門窗

建筑物窗墻比是指建筑物窗戶洞口面積與其立面單元面積的比值.在建筑設計中，合理的窗墻比既能確保建筑物的觀景、通風、采光、日照等要求，同時還能有效地減少門窗的建筑能源消耗.通過國家節(jié)能設計規(guī)范可知,每個方向的窗墻比有不同的要求，具體為南向的窗墻比不超過35%，東向窗墻比不超過30%，北向窗墻比不超過20%.隨著時代的發(fā)展，越來越多的建筑為了追求外觀的美麗，設計時采用了較多的大型落地窗設計，這樣的設計會使得窗墻比增大，從而導致能源的消耗也增加.相關數據表明，目前建筑物大約30%的能耗都是由于建筑物的門窗玻璃設計的不合理所導致.為了使得建筑物的節(jié)能設計更加的合理化，對建筑物中門窗玻璃的使用應該更加謹慎，必須從門窗的遮陽系數、傳熱系數、氣密性等相關方面進行綜合考慮，或者使用新型的節(jié)能型玻璃.

2.2.3 建筑物屋頂

采用高效保溫材料,通過架空屋面,或采用淺色屋面從而達到隔離太陽輻射熱和減少陽光直射的效果.在客觀條件允許的情況下,可參考海綿城市的建設要求,采用屋頂覆土的方式做成植被屋面,屋面上可以種植枝葉茂密的植物,利用植物的枝葉進行遮陽,覆土還可以作為隔熱層來加強建筑屋面的隔熱性能，或者通過植物的光合作用對部分能量進行消耗和轉化,同時也可以美化環(huán)境.此外還可采用通風屋面、蓄水屋面等多種的節(jié)能措施.

3 保溫材料

保溫材料的定義是指材料的導熱系數小于或者等于0.12.為使材料的保溫性能得到進一步提升，在滿足GB/T 17369—2014《建筑用絕熱材料性能選定指南》的要求下，需要對保溫材料進行創(chuàng)新，降低材料成本,提高材料的保溫性能.目前，保溫隔熱材料正朝著集防水外護、節(jié)能、隔熱、薄層及高效于一體的方向發(fā)展.材料的選取是影響材料保溫最主要的因素，具體需要考慮材料的強度、燃燒性能、吸水率及導熱系數等指標.以前，提高材料保溫隔熱的性能主要是靠加大氣相空隙率,以降低材料本身的導熱系數與傳導系數為主.現在的建筑物所使用的保溫隔材料，按材料的成分可以分為有機類、無機類、金屬類.這些材料都具有一些缺點，如纖維類保溫材料，其外部覆層需要達到一定的厚度,才能使得材料的對流傳熱和輻射傳熱性能增加;型材類的無機保溫材料雖然其保溫隔熱性能較好，但由于其施工繁瑣、接縫多，導致美觀性能與防水性能不足、使用時所產生的損耗也較大.基于此，相關學者正在研究一種隔熱反射性能較好的新型材料[5].

3.1 無機保溫材料

無機保溫材料主要包括有水泥基復合膨脹?；⒅楸貪{料、泡沫玻璃保溫板、水泥基泡沫保溫板、膨脹?；⒅楸匕濉r棉板等，相比于有機材料，無機保溫材料都具有較為出色的防火性能，甚至通過特殊的配方，其防火級別能達到B1級到A級，且具有一定的保溫效果.目前，常用無機保溫材料及其特殊性如表1所示.

3.2 有機保溫材料

有機類保溫材料主要包括EPS保溫板、XPS保溫板、硬泡聚氨酯保溫板、酚醛保溫板、改性聚苯板等.具有致密性高、保溫隔熱性能好、質量輕、可加工性等優(yōu)點.其缺點包括耐老化性較差、變形系數大、穩(wěn)定性與安全性差，易燃、對生態(tài)環(huán)保的影響較大、施工難度較高及工程成本較高，同時，有機保溫材料在我國市場上的資源有限，且基本不可能再進行循環(huán)再利用.傳統(tǒng)的聚苯板、無機保溫板雖然在保溫性能上相比于其他材料更勝一籌，在市場中流通較廣，但是由于材料本身的易燃性較高，極易發(fā)生火災、尤其是傳統(tǒng)的聚苯板在燃燒時會散發(fā)毒氣，此類材料在發(fā)達國家的應用范圍很小[6].我國在新型有機保溫材料方面的技術還不太成熟，依舊在建筑中大面積采用聚苯板保溫材料，以致于火災事故的發(fā)生頻率較高.目前，常用有機保溫材料及其特性如表2所示.

表2 常用有機保溫材料及其特性

3.3 金屬保溫材料

金屬類的保溫材料主要包括有鋁和鋁制品,市場上應用較廣的有鋁箔、鋁板、鋁箔復合輕板等，其通過利用材料表面的輻射特性來達到絕熱保溫效果.具有輻射特性的這類材料,其表面的熱量吸收率較低,向外輻射熱量的能力往往也較小.這類材料在市場上比較稀缺,價格昂貴.

3.4 性能評價

綜合上述有機保溫材料、無機保溫材料及金屬保溫材料特性分析結果，得到常用保溫材料性能評價如表3所示.

表3 常用保溫材料性能評價

4 存在的問題

4.1 激勵政策有待完善

目前，建筑節(jié)能的實施主要靠規(guī)范文件的強制性約束,激勵機制尚未建立健全,建設單位主動投入的積極性普遍不高.節(jié)能所產生的效果具有較強經濟外部性,由于將節(jié)能完全交給市場進行自發(fā)調節(jié),往往很難有效發(fā)揮作用.建筑單位在節(jié)能設計方面不積極的原因主要有以下幾個方面：第一，初始投資大，經濟效益的波動過大，無法計算；第二，技術研發(fā)風險性過大；第三，國內市場還未完全打開，產品競爭力低，量小價高.同時，受多種因素影響,消費者在選購產品時往往對產品的能效重視不夠等.要克服節(jié)能領域存在的諸多障礙,需要政府采取一系列經濟、法律以及必要的行政手段來對市場主體的用能行為進行引導和調節(jié)，而合理的財政、稅收、政府采購、信貸、價格等政策措施,也可以有效地規(guī)范、引導和調節(jié)市場主體的經濟行為,可以激發(fā)企業(yè)節(jié)能降耗的內在動力和消費者選購節(jié)能產品的積極性.

4.2 新型材料的使用有待進一步規(guī)范

隨著科學技術的不斷進步，新型建筑節(jié)能材料的出現給建筑物的節(jié)能保溫材料的使用帶來了新的選擇.其中，節(jié)能涂料種類繁多，根據節(jié)能原理分有阻隔型、輻射型、反射型.其中，建筑反射隔熱涂料，具有施工工藝簡單、不易脫落、施工周期短、成本低及防火性能好等優(yōu)點，但在實際操作中缺少設計規(guī)范和施工技術規(guī)程的支撐，住建部科技司2016年12月28日通過鑒定評審，認定該類型涂料只能用作南方建筑太陽輻射作用下的反射隔熱，并無保溫功能；中國建筑西南設計研究院也以該類產品技術參數所依據的白皮書無批號、無備案、無出版號為由，禁止本單位在設計中采用保溫隔熱涂料作為外墻保溫系統(tǒng)使用.

4.3 統(tǒng)一的節(jié)能設計與群眾的差異化需求存在矛盾，資源浪費嚴重

統(tǒng)一的節(jié)能設計與群眾的差異化需求存在矛盾，這一問題在住宅建筑中表現尤為突出，建筑物由建設單位統(tǒng)一設計、建設，最終的產權人是每一名業(yè)主，而業(yè)主的需求是多樣的、有差異的.如住宅建筑內陽臺與客廳之間的推拉門，建設單位在設計和施工中都嚴格落實了節(jié)能保溫相關要求，而在后期的裝修中，大部分落地窗因地平問題、或業(yè)主喜好被改造或拆除，不僅導致保溫措施被破壞，還產生大量的建筑垃圾.

4.4 外墻保溫板保溫系統(tǒng)安全問題突顯

隨著居民對房屋功能要求越來越高以及建筑節(jié)能要求,外墻保溫已成為建筑必不可少的一部分,外墻的外保溫相比于內墻要更多一點,根據JGJ144—004《外墻外保溫工程技術規(guī)程》規(guī)定,外墻外保溫工程在正常合理的養(yǎng)護和使用時，其使用壽命不能低于5年[7].實際上，近年來建筑物外墻保溫脫落成為小區(qū)居民生活中的一大安全隱患，而究其原因,一是保溫板自身容易變形,容易產生滲漏脫落現象；二是施工質量不高,如基層表面平整度處理不當、黏結面積不符合規(guī)范要求等導致；三是保溫板的表面溫度相較于傳統(tǒng)水泥高10℃～15℃，具有較好的熱阻性能,但溫差大會加大保溫板變形，保溫板的抗裂砂漿防護層熱量不易傳導擴散.

5 思考和建議

5.1 加大宣傳要力度，提升公眾的建筑節(jié)能意識

由于建筑節(jié)能概念在我國社會宣傳不夠，導致人民群眾對其了解不深，所以我們需要通過多媒體和多渠道的方式來對建筑節(jié)能設計的優(yōu)點進行廣泛的宣傳,促使國家的相關政策深入人心,讓大家對建筑節(jié)能方面的知識有一個更為深刻的理解,明白節(jié)能設計的意義所在,為經濟的可持續(xù)發(fā)展作出自己應有的貢獻

5.2 嚴格落實建筑節(jié)能設計和節(jié)能審查機制

嚴格執(zhí)行《綠色建筑設計標準》和《建筑節(jié)能設計標準》要求,保證在對建筑物進行設計時，其施工圖和相關的設計文件必須滿足相關行業(yè)標準和國家政策[8].按照綠色建筑評價標準，按照星級目標填寫綠色建筑自評報告及相關支持材料[9].施工圖設計文件應有專門的建筑節(jié)能設計和綠色建筑設計章節(jié)(或綠色建筑設計說明).嚴格審核施工圖設計文件，出具建筑節(jié)能、綠色建筑審核意見，施工圖設計文件經會審合格后原則上不得擅自更改，確需變更且涉及建筑節(jié)能環(huán)節(jié)的，不得降低節(jié)能標準和綠色建筑星級標準，否則需重新辦理施工圖設計文件審查手續(xù).

5.3 加大清潔能源的使用

嚴格執(zhí)行《建筑節(jié)能與可再生資源利用通用規(guī)范》,在新建建筑設計中落實太陽能建筑應用系統(tǒng)設計[10].采用清潔能源中的太陽能，通過將太陽能轉化為可以直接進行利用的能源.自然光也屬于清潔能源的一種，對人們視覺的適應度非常高，所以在建筑物設計時應該最大限度地利用自然光線，包括自然光的反射、折射原理等.

5.4 合理設計，兼顧節(jié)能要求和功能使用

在建筑物設計階段應盡可能多地兼顧建筑節(jié)能與使用功能的統(tǒng)一，避免二次裝修對節(jié)能保溫系統(tǒng)的影響.首先要優(yōu)化規(guī)劃設計，減少建筑物平面布置的改造空間，明確陽臺等位置的空間屬性，為后期的施工圖設計提供更準確的規(guī)劃依據；其次要減少保溫系統(tǒng)對建筑使用功能的影響，盡可能選擇外墻外保溫系統(tǒng)，降低保溫系統(tǒng)因二次裝修被破壞的可能性.

5.5 創(chuàng)新監(jiān)管方式，加強建筑保溫系統(tǒng)使用過程的監(jiān)管

改變以往重許可輕監(jiān)管的管理模式，探索竣工驗收和日常監(jiān)管相結合的方式，一方面加強施工質量監(jiān)管力度，確?？⒐を炇针A段保溫措施落實到位；另一方面，科學地做好建筑保溫竣工驗收工作和日常監(jiān)管工作的有效銜接，允許“容缺”驗收，如住宅建筑陽臺和客廳之間的推拉門及外墻保溫，在建筑工程施工階段可暫不統(tǒng)一實施，改為在二次改造過程中充分考慮業(yè)主個人需求后，由建筑單位、業(yè)主按照約定做好改造工作，這樣既確保了綜合驗收工作順利進行，節(jié)能措施落實落地，開發(fā)商按時交房，又避免了大量建筑垃圾的產生.