北方节能住宅设计及应用研究

杨晔琳 刘月云

[摘要]通过对北方住宅节能设计理论及应用的阐述,向建筑设计工作者介绍节能住宅设计的基本方法,使读者对节能型住宅有一个初步的认识。

[关键词]节能住宅 热工设计 节能措施

一、前言

我国是能源短缺的国家,人均能源占有率不足美国等发达国家的1/5。同时能源浪费又十分严重,能源使用不合理。具体表现为外墙、屋顶耗能为发达国家的4倍,门窗为2倍,空气渗透为5倍。为此,建设部近年来大力推广住宅的节能技术,下面就北方节能住宅设计及应用做一些介绍。

二、外墙的热工设计

1.外墙主体部位的传热系数

墙体的主体部位传热系数的计算用下式:

外墙平均传热系数的计算用下式:

式中:Km——外墙的平均传热系数,W/㎡.k;Ki——外墙墙体主体部位的传热系数,W/㎡.k;Ψ璱——外墙平均传热系数的修正系数。外保温取0.91,夹心墙保温取0.8,内保温取0.71。

2.外墙周边热桥的传热系数外墙周边热桥部分的传热系数包括窗台上边、下边部分的传热系数,窗台上部、下部热桥的面积计算,楼板部分热桥传热系数。外墙的传热系数限值为寒冷A区≤0.50w/㎡k,严寒B区≤0.45w/㎡k,严寒C区≤0.50w/㎡k,计算外墙的平均传热系数,若外墙的传热系数小于以上限定值,则符合设计要求。

3.屋顶热工设计屋顶传热系数的限值为寒冷A区≤0.45w/㎡k,严寒B区≤0.35w/㎡k,严寒C区≤0.40w/㎡k。算出屋顶的面积。

4.地面热工设计地面传热系数的限定值为≤0.35w/㎡k。

5.窗和门的热工设计

外门窗的传热系数根据窗墙面积比最高限定值为≤2.8w/㎡k,门窗传热系数均应符合要求,计算各朝向的外门、外窗面积。把空气渗入耗热量等计算后,得出单位面积耗热量指标。

6.设计建成后要通过热工测试检验

检测内容是:(1)建筑物单位耗热量;(2)建筑物室内平均温度;(3)建筑物围护结构传热系数;(4)建筑热桥部位的内表面温度;(5)建筑物的热工缺陷等。

三、住宅建筑的节能措施

1.外墙保温效果更好

目前国际上的节能建筑都已在墙体采用了外保温技术,我国建筑也正在由传统的内保温转为外保温。外保温墙由具有相当厚度的保温板、墙体中间的流动空气层组成,因而能有效地达到保温和隔热作用。

2.大开间小进深

发展商为了节约土地资源、增加利润通常会趋向于窄面宽、大进深的规划设计。这样的住宅难免会以牺牲一些房间的采光为代价。选择开间进深比例适中的住宅,这样的房子采光好,而南北朝向的板式设计能达到最佳的节能效果,并且能最大限度地做到通风透气。

3.明厨明卫最重要

节能住宅由于最大限度地采用了自然光照明,因而大大节约了电源。设计师往往会巧妙地把客厅、卧室、厨房甚至厕所布置在总平面四周,让所有房间都能享受到明媚的阳光。厨房和卫生间是病菌容易聚集的地方,黑厨黑卫就会带来健康隐患。

4.选择节能玻璃窗能让室内温度稳定

一般住宅的玻璃窗采用普通玻璃,虽然造价便宜,但保温效果较差,选择高质量的玻璃能让室内温度稳定。目前节能玻璃有双层甚至三层隔热隔音功能的中空镀膜玻璃,中空层厚度达12毫米,这样的玻璃四季坐在窗前不会感觉到明显气候变化,是较理想的节能玻璃。

5.窗墙比例大小适中

目前大落地窗在住宅建筑中十分流行,但窗户并不是越大越好,窗户过大与节能建筑的理念是相悖的,由于人们的节能意识差,大玻璃窗已成为卖点。应对的办法是限制窗墙面积比,特别要对北向的窗墙面积比采取强制性措施,减少住宅能耗。从保温性能看,选择适当开窗的住宅,比选择房间全部采用大落地窗的要舒适。

6.新风系统有利空气新鲜

由于城市空气质量不好,长时间开窗会使有害气体进入室内;开窗户还会有交通噪声。室内新风系统就能解决关上窗户也让室内空气新鲜的作用。新风系统采用一套空气转换系统,能把室外的新鲜空气过滤后传入室内,往往比开窗效果还佳。由于开窗少,室温也更不容易变化。

7.浅色住宅更节能

色彩越重的颜色越容易吸热,有的楼盘为了醒目,选用了极鲜亮的色彩,这就使室温容易升高。所以,选择浅色住宅更节能。

8.绿地面积要大

小区内道路水泥路面过多而绿化过少,楼盘中会产生热岛效应。我国小区绿化标准要求小区绿地面积不能少于30%,而且要有不同层次的植物绿化。

9.强制性安装热计量表

新建住宅的供热系统虽然采用了新双管系统,一户一个系统便于热计量,但是安装热计量表的住宅凤毛麟角。其结果是外围护结构保温越好,室内越燥热,开窗时间越长,花了钱得不到效益,功亏一篑,外墙保温的积极性也就越来越低了。应对的策略是尽快出台供热收费政策和热计量收费标准,强制性安装热计量表。

在建设节能新住宅的同时,必须对既有建筑进行节能改造。我们提出以下三点来保证节能改道的质量:

1.免费进行供热系统改造,也就是说政府或单位拿钱把旧系统改为新双管系统,以便进行分户计量。

2.住户自费增加一道外窗,政府采购统一安装,节能标准按65%考虑一次到位。已经安装铝合金窗或塑钢窗的,增加一道单框单玻塑钢窗。把安装外窗作为外墙保温施工的先决条件,以督促住户。

3.统一进行外墙外保温和屋面保温工程。根据估算,其造价大约占住宅总造价的3%左右。在进行屋面保温工程时,要同平改坡结合起来;坡屋面又要同太阳能集热器一起施工。

当然做好建筑物的节能工作,在结构、采暖系统、照明等方面都有大量的工作要做。在这里只介绍热工、功能方面的设计工作,供建筑工作者参考。

参考文献:

[1]全国民用建筑工程设计技术措施(节能专篇).中国建筑标准设计研究院,2007.

[2]龙惟定.国内建筑合理用能的现状及展望.能源工程,2001,(02).