建筑節能設計問題分析與探討

陳　蓉

摘要：文章敘述了建筑工程項目設計中建筑節能設計易出現和忽視的問題，分析了建筑規劃、建筑單體圍護結構節能設計存在的問題及采取的措施。

關鍵詞：建筑節能設計；圍護結構；建筑規劃；溫度阻尼區

中圖分類號：TU201文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0106-02

能源問題是本世紀的熱門話題。我國是資源短缺的國家，建筑能耗量約占全國總能耗1/4，居耗能首位。近年來隨著國際能源供應日趨緊張、社會經濟快速發展和人民生活水平的不斷提高，能源緊缺成為制約我國經濟發展的主要因素。因此，建筑節能成為緩解能源緊缺矛盾、改善人們生活質量、減少環境污染、實行可持續發展戰略目標的重要環節。

總結近年來的設計項目，結合自身設計經驗教訓，認為建筑節能有一些問題是在設計中容易被忽視。本文主要對節能設計中的這些問題進行探討。

一、建筑規劃與節能設計

目前有許多住宅小區在進行規劃設計時，往往只考慮的是容積率、日照間距、空間形態、建筑物的外觀及造型上的獨特和別具一格，重視綠化景觀設計和相關配套工程的建設。過于重視圖案化，忽視規劃給住區小環境、小氣候帶來影響變化。往往把建筑的單體設計的節能措施墻體保溫、屋頂保溫隔熱、采用密閉性好的門窗等作為節能設計的重點。很少從節能的角度來指導設計。節能設計只有在單體設計時才得到重視，從而產生了許多單體在施工圖設計階段難以解決的問題。

節能建筑的設計首先應該從規劃入手，以節能作為指導規劃設計的主要原則，充分考慮建筑與外部環境的關系，從分析地區的氣候條件出發，將設計與建筑技術和能源利用有效地結合，使建筑在冬季最大限度地利用自然能采暖，多獲熱量，減少熱損失，夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件降溫和冷卻。在總體規劃上為建筑節能創造良好的先決條件。

建筑朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關系將是規劃節能設計的重點。建筑的主要朝向應迎合當地夏季的主導風向，我國大部分地區以南北向或接近南北向布局為宜一般以正南偏東、南偏西10°以內為好。同時，南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽輻射也相對東西朝向建筑要少很多，可以節省夏季空調的用量；而在冬季時，建筑受到太陽輻射的情況剛好與夏季相反，從而節約了建筑保溫所需的能耗。選擇夏季主導風向為導風口，使住區內風速流暢，從而使建筑物與空氣的熱交換增加，有效降低建筑物的溫度。

二、建筑物圍護結構的節能設計

圍護結構的節能設計主要是外墻，外門窗和屋面部分。

(一)外墻的保溫與隔熱

1．目前在建筑中常使用的外墻保溫主要有外墻外保溫、外墻內保溫和外墻夾心保溫形式。外墻外保溫較外墻內保溫和外墻夾心保溫形式優勢在于：（1）適用范圍廣。外保溫不僅適用于北方需冬季保溫地區的采暖建筑，也適用于南方需夏季隔熱地區的空調建筑；既適用于新建建筑，也適用于既有建筑的節能改造；（2）保溫效果明顯。由于保溫材料置于建筑物外墻的外側，基本上可以消除在建筑物各個部位的“熱橋”影響；（3）保護主體結構。置于建筑物外側的保溫層，大大減少了自然界溫度、濕度、紫外線等對主體結構的影響。隨著建筑物層數的增加。溫度對建筑豎向的影響已引起關注；（4）有利于改善室內環境。外保溫不僅提高了墻體的保溫隔熱性能，而且增加了室內的熱穩定性。它在一定程度上阻止了雨水等對墻體的浸濕，提高了墻體的防潮性能，可避免室內的結露、霉斑等現象，因而創造了舒適的室內居住環境；（5）擴大戶內的使用空間。與內保溫相比，采用外墻外保溫使每戶使用面積約增加1.3m2～1.8m2；（6）利于舊房改造。目前，全國有許多既有建筑由于外墻保溫效果差，耗能量大，冬季室內墻體結露、發霉，居住環境差。采用外墻外保溫進行節能改造時，不影響居民在室內的正常生活和工作。

2．近年來采取外墻外保溫技術建造了大批的節能住宅，這些節能住宅的建成推動了建筑節能產業的發展與逐步完善。但是，在外墻外保溫技術大力推廣與應用過程中，也發現了問題：由于外保溫系統處于建筑物外墻外側，直接與外界環境接觸，這樣外界環境的風雨侵蝕作用、外墻內保溫和外墻夾心保溫形式、溫度變化引起的應力、以及大氣環境中酸堿腐蝕作用等直接考驗著外保溫系統，在運用外保溫技術建成的節能住宅，不少外墻出現脫落、空鼓、開裂、室內泛潮反霜、結露等若干問題。

通過對已建項目的跟蹤調查發現，設計因素引起外保溫系統技術出現的質量問題主要表現在：（1）外墻外保溫設計的不完善或構造不合理，窗的節能節點設計不合理，存在熱橋效應或接口處理不嚴密導致滲水現象。居住建筑中碰到的窗較多的為飄窗與帶有窗套的平窗，本地區大多數建筑的窗周邊未考慮保溫，嚴格地說設計上是不合理的，因為窗周邊基本是鋼筋混凝土結構，熱橋效應較大。那么在實際施工存在兩種情況：一是窗周邊窗套應用保溫板按照規定尺寸與規格定做構件做成，粘貼安裝確保牢固，需要精心施工，窗根部上口做好滴水處理與窗下口窗臺的防水處理；二是窗周邊不做保溫，存在熱橋效應與保溫部分與非保溫部分的接口處理問題。（2）忽視外墻外保溫細節部位的設計。1）忽視結構伸縮縫的節能設計，保溫系統在此存在接口，如果施工處理不嚴密，會導致滲水現象，從而水進入保溫系統內部而造成危害。結構伸縮縫兩側的墻體，是建筑圍護結構外墻耗熱量較大的部位，也存在熱橋效應，設計時常常忽略?？p內應緊密填塞聚苯板或泡沫膠，牢固安裝好金屬蓋板。并考慮到縫的熱橋效應及保溫系統的接口處理與防水；2）忽視女兒墻內側增強保溫處理，施工處理不嚴密，導致室內頂板棚根部返霜結露，女兒墻墻體開裂，甚至女兒墻構件尺寸變化過大（女兒墻受到太陽輻射程度較大），導致外側的保溫系統破壞，繼而滲水。對于女兒墻外側墻體的保溫在設計中往往都能夠重視，保溫層延續到女兒墻的壓頂，可是設計人員常忽略對女兒墻的內側保溫。女兒墻的根部靠近室內的頂板，如果不對該部位采取保溫處理，該部位極容易引起熱橋通路，導致頂層房間的頂板棚根部受到外界溫度變化影響較大，常產生返霜結露現象。對女兒墻的內側保溫處理有利于解決這一危害，同時還保護主體結構，避免了女兒墻墻體裂紋的產生；3）忽視節能建筑底層的勒腳處保溫處理。勒腳處的保溫節點做法一是勒腳高于散水坡，二是勒腳深入到散水坡以下。前者要求不高，需要考慮在保溫層背面做防水處理，防水層至少高于基層面30cm，以防止水從地下沿著外墻找平層滲透至保溫層內部；后者除了防水層按照前者做法外，最好將深入地下的部分與高于地30cm區域保溫板改為擠塑板為好，以確保保溫層極低的吸水率與良好的抗腐蝕性而穩定持久。因為底層屬于濺水區，大雨時水常積聚且潮氣嚴重；4）忽視保溫系統與非保溫系統接口部位處理，導致接口處開裂與滲水現象。在外墻連續式的保溫系統上，常出現保溫系統部分與外墻構件的接口以及保溫系統部分收口，即出現保溫層與其他不同材質的連接，由于同一平面構造層次不同材質差別較大，如密度、彈性模量、線形膨脹系數等，保溫系統容易在接口處開裂而導致滲水現象，所以要慎重考慮該部位的抗裂措施與防水措施。

上述問題產生是由于外墻外保溫技術在我國應用時間還不是很長，建筑設計人員對于各種外保溫技術還沒有很好的掌握，導致設計與實際施工脫節，對實際施工沒有起到有效指導作用 。防治措施如下：重視這些細部處理，明確細部的節點圖構造，明確用材，確保接口處密封、抗開裂、防水抗滲；為施工創造良好條件。

（二）改善外門窗性能

外門窗是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，冷風滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風、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。有效的節能措施有：

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。

2．提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。對于寒冷和嚴寒地區的住宅如設置泡沫塑料密封條，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（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等、高低縫及縫外壓條等。

3．改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求，在門的空腹內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合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產生的冷橋，可設置雙玻璃或三玻璃，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，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

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

總之，只要按照節能新標準嚴格把好節能設計關，監督好施工節能用材關，就能有效提高居住建筑節能效率，降低建筑能源耗費，打造真正的環保節能、舒適、健康、方便的高品質建筑，為國民經濟可持續發展做出貢獻。有效地節約土地和能源，是中國可持續發展的戰略。將建筑熱工技術與恰當應用新材料、新構造相結合，搞好節能建筑設計，促進建筑節能和利用自然能的進一步發展和建筑熱功能的進一步改善，是我國建筑師進人21世紀的重要任務。

作者簡介：陳蓉（1963－），女，安徽肥東人，深圳市清華苑建筑設計有限公司建筑師，國家一級注冊建筑師，研究方向：建筑設計。