居住建筑中建筑专业节能设计

刘 彤

1 推进居住建筑节能设计势在必行

据统计，我国建筑能耗已达到社会能源消耗量的32%[1]。建筑对能源的严重消耗已经成为约束我国经济发展的关键问题。因此，设计、建造、使用节能建筑有利于国民经济持续、快速、健康发展。建筑节能是可持续发展概念的具体化，同时又是建筑科学技术的一个新的增长点。建筑行业全面节能势在必行，其中节能设计是一个重要环节。

我国建筑节能工作开始于20世纪80年代，多年来政府颁布了一系列建筑节能的相关政策、法规：

1986年建设部发布的 JGJ 26—1986 《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）[2]正式启动了国内的建筑节能战略，并于1986年到1995年间先后数次发文提出了建筑节能控制指标；2005年建设部发布《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》[3],要求到2010年，全国城镇新建建筑实现节能50%，北方和沿海经济发达地区和特大城市新建建筑实现节能65%的目标。2013年1月1日起正式实施的北京市地方标准 DB 11/891—2012 《居住建筑节能设计标准》[4]在国内首次提出建筑节能设计75%的要求，高于国内相关国标和行标，同发达国家水平相当。

1997年人大常委会发布《中华人民共和国节约能源法》[5]明确了“节能是国家发展经济的一项长远战略方针”，首次给节能赋予法律地位；2000年建设部发文《民用建筑节能管理规定》[6],对违反建筑节能要求的行为明确了处罚措施。

2006年实施《民用建筑节能管理规定》修订版，大力鼓励发展建筑节能新技术和产品、施工工艺、管理技术及可再生能源的开发利用，为推动民用建筑节能工作指出了明确的发展方向。

2009年公安部发文《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》公通字【2009】46号文[7]，对民用建筑的外保温系统及外墙装饰材料防火设计提出了详尽的要求。

2011年住建部发布《“十二五”建筑节能专项规划》[8]，提出到“十二五”末，建筑节能将形成1.16亿 t标准煤节能能力，城镇新建建筑执行不低于65%的节能标准，完成4亿 m2的既有建筑改造任务，开始实施农村建筑的节能改造试点。2012年财政部、住建部在《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》[9]中指出2012年在建筑节能方面的投入将超过40亿元，提高绿色建筑在新建建筑中的比重。到2014年政府投资的公益性建筑和保障性住房全面执行绿色建筑标准，到2020年绿色建筑占新建建筑的比重超过30%。

2015年住建部再次发布新版GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》[10]，并要求于2015年10月1日起实施。

上述一系列政策、法规表明，随着时代的发展，政府对建筑节能的要求越来越高，越来越严，标准越来越明确，工作越来越深入、具体。

建筑节能就是节约建筑物的能源消耗，减少能源损失，提高能源利用率。作为建筑设计者，要以节能设计的理念反思传统理念，利用新技术、新材料、新产品，把建筑功能和美学与提高能源利用效率有机结合，达到降低能耗的目的。

2 居住建筑节能设计的途径

2.1 提高法制观念

认真严格执行国家和地方政府出台的政策、法规以及建筑节能设计的标准、规范和规定，以此作为设计的依据。

2.2 建筑节能设计要因地制宜

我国土地辽阔，根据气候特点的不同，共分为七个气候区域，设计时要针对当地气候特点，选择适合的设计策略，达到最大化利用区域气候的潜在优势。

2.3 建筑节能规划与设计

建筑师从整体综合设计观念出发，与其他专业设计人员紧密配合，做好节能规划与设计。

2.3.1 采取合理的外部环境设计

重视利用自然环境（如湖泊、绿地、地形、地貌），可在建筑周围布置树木、植被、水面、假山、围墙等，创造良好的建筑室外微气候来改善室内微环境，尽量减少对建筑设备的依赖。

2.3.2 建筑避风、朝向设计

规划设计中，避开不利风向，减少冷空气对建筑物的渗透。建筑朝向应以南北向或接近南北向为好。主要房间宜设置在冬季背风和朝阳部位。寒冷区域务必注意应用日照原理，多吸收太阳热能，增加舒适感[11]。

2.3.3 建筑间距、体型设计

建筑间距应保证住宅室内获得一定的日照量，并结合通风、省地等因素综合确定。建筑体型宜采用体形系数小，冬日得热多，夏日得热少，日照遮挡小，利于避风的平整、简洁、美观大方的建筑形态[11]。

2.3.4 室内平面布置设计

建筑平面布局应遵循有利于节能的原则进行内部空间合理的分隔与布置。

2.4 建筑围护结构节能设计

2.4.1 墙体节能

墙体是建筑围护结构的主体，它的节能设计直接影响到建筑的耗能。常见的墙体设计方式为：内保温、外保温和复合保温墙3种。

1）内保温墙体。保温材料位于墙内侧，承重材料为砖、砌块和混凝土。高效保温材料可为聚苯板、岩棉板或玻璃棉板、充气石膏板、水泥膨胀珍珠岩板、保温砂浆等。内保温墙，易于安装施工，但应注意对构造柱、楼板、隔墙等周边部位“热桥”的构造处理。还应注意内保温墙面面层产生裂缝、发霉问题，为此，应采用合格的材料和正确的构造做法。

2）外保温墙体。在承重外墙外表面上粘贴或吊挂聚苯板或岩棉板后，贴上网格布或拉钢筋网增强，再做抹灰层。外保温要注意墙体保温材料的选择，保证所选材料的防水、防火以及保温效果。此类墙体的优点是：由于储热能力较强的主体结构位于室内一侧，有利于热稳定性，减少室温的波动；消除或减弱“热桥”的影响，有效防止墙面面层产生裂缝；避免二次装修对保温层的损害，提高经济效益。因此，外保温墙体是墙体节能技术的发展方向。

3）夹心复合保温墙体。它是将保温层夹在墙体中间，墙体采用混凝土空心砖或砖砌筑在保温材料两侧，保温材料可以采用岩棉板、聚苯板、玻璃棉板或袋装膨胀珍珠岩等，并在主墙施工时砌入。这种墙应用联合钢筋拉结，并做防锈处理。穿过保温层的拉结钢筋会造成“热桥”降低保温效果。

4）采暖与非采暖房间隔墙可采用抹珍珠岩保温颗粒等做法进行节能处理。

5）我国正在大力开发和推广节土、节能、利废、多功能的墙体材料和利于环保的高效、经济保温材料，并研发切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、密闭性能。

2.4.2 屋面节能

屋顶产生的室内外温差、传热、耗能量比外墙大，因此要针对不同型式屋顶在屋面采取措施以提升建筑屋面保温、隔热功能。

1）平屋顶屋面。目前常用高效保温材料屋面和倒置式保温屋面。屋面保温可采用板材、块材、整体现喷聚氨酯保温层等。倒置式保温屋面是把保温层放在防水层上面，采用“憎水性”保温材料。保温材料具有保护作用，使防水层避免了室外温度剧变、紫外线辐射作用及施工人员踩踏等带来的损害，施工简单，不受气候条件影响，比普通保温屋面优越性较大。此外，还有架空屋面，宜在通风较好的建筑物上采用。

2）坡屋顶屋面。可在坡屋顶屋面铺设保温层，也可顺坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡，还可喷、铺玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料。

3）种植屋面。种植屋面应根据地域气候、建筑环境、建筑功能等条件选择相应的屋面构造形式，覆土种植后使屋面免受夏季阳光曝晒烘烤而显著降温。采用种植屋面要注意屋面荷载问题；种植土、容器采用轻质材料；种植层高度要适当[12]。为防止浇灌植物用水肥呈一定酸碱性，对屋面防水层产生腐蚀作用，可在防水层上抹一层厚度1.5～2 cm的火山灰硅酸盐水泥砂浆，这种水泥具有耐水性、耐腐蚀性、抗渗性好及喜湿润等优点。

2.4.3 门窗节能

衡量外门窗性能的指标为：隔热保温性能、日照采光性能和空气渗透性能等。外门窗能耗占住宅总能耗的比例较大，所以在设计外门窗时要采取有力措施。

1）设计合理、适当的门窗位置及开启方式。进行窗墙比设计时，要根据设计标准规定考虑周全，将比例控制在室内采光、通风允许条件内。

2）由于玻璃的传热能力比外墙大许多，研制和采用高效节能玻璃已成为建筑节能技术发展的方向。目前有下列几种：中空玻璃、吸热和热反射玻璃、低辐射玻璃。首先要增加窗玻璃层数，并在内外层玻璃之间形成封闭空气层，阻挡室内与室外空气的热传导；在窗玻璃上贴透明聚酯薄膜，其具有改变原有玻璃性能的作用，包括玻璃色调、透光性、透热性（太阳辐射、室内物体辐射）、防紫外性、眩光度、安全性等一种或多种性能，也是个有效节能方法；还有一种Low-E玻璃能够让60%以上的自然可见光透过，并阻隔70%以上的太阳热能，可大大减少能源消耗；利用硅气凝胶，一种硅氧聚合的轻质透明坚硬物质，类似有机玻璃，可在今后节能领域发挥作用。采用封装玻璃和绝热性能好的塑料窗框、塑钢复合窗框、断桥铝合金窗框，可改善门窗绝热性能。

3）为提升住宅外窗的气密性，避免冷空气渗透，可采用一系列措施：采用新型的、密封性能优良的门窗材料；门窗框和墙间的缝隙用弹性松软型材料、密封膏和边框设灰口等密封；框和扇的密封采用橡胶、橡塑以及高低缝回风槽等；框和玻璃之间的密封采用多种弹性压条等。

4）户门、阳台门的保温措施。户门采用夹层内填充保温材料；阳台门在门芯板上加贴保温材料。

2.4.4 建筑底层及楼层地面节能

1）若底层与土壤接触的地面热阻小，地面的传热量就大，地表面就易产生结露和冻脚现象，必须分地区按相关标准对底层地面进行节能设计；若房间下部土壤温度变化不大，但与室内空气相邻的边缘地下温度变化却相当大，冬季将有较多热量由此散失，夏季高温、高湿的空气与低温的地面接触，则产生结露，应在首层地面外面周围边缘设置一定宽度的炉渣带，有利于保温隔热。

2）底面接触室外空气的架空板或外挑楼板、空调室外机搁板等，由于存在二维或三维传热，致使传热量大，应按相关标准规定进行节能设计。

3）分隔采暖与非采暖房间（或地下室）的楼板存在空间传热损失。住宅户式采暖，因邻里不用（或暂无人居住），楼板保温性能差，导致用户的能耗增大，也必须按相关标准进行节能设计。

2.5 适当的外遮阳布置，可减少日照射热量

各种遮阳板、建筑物遮挡、窗户侧檐、屋檐等外遮阳布置可减少日照射热量。如智能外遮阳控制系统的设计，根据每天不同时刻太阳光角度的不同，自动控制叶片角度，适时调整通光量，从而控制热量从室外通向室内，以实现节能目的。

3 居住建筑节能设计前景展望

促进建筑与能源协调发展已成为时代要求。

1）我国政府出台并不断完善的法律、法规，明确的规划目标，严格的惩罚政策，积极的财政支持、激励措施，以及具体的规范、措施发布，是建筑节能事业不断发展的基本保障和有力导向。为确保建筑节能的实施，国家和地方政府均采取了一系列政策、措施：在设计上制定并完善了多种建筑规范与标准；要求设计、施工图审查、施工、监理、竣工验收、房屋销售核准等环节应严格执行居住建筑节能设计标准；制定了各种建筑节能检测标准；健全了管理机制，加强节能监管等等。这一系列举措不断加大了建筑节能工作的推进力度。

2）绿色建筑、节能建筑作为一种设计理念被广泛应用于建筑物的设计中。2016年，北京市政府常务会通过了《北京市“十三五”时期民用建筑节能发展规划》。未来5年北京将开展不少于30万 m2超低能耗建筑示范，其中政府投资的项目中建设不低于20万 m2超低能耗示范项目。北京市将提升高星级绿色建筑比例，如在绿色建筑示范区、重点产业功能区内的新建民用建筑，按照绿色建筑二星级及以上标准建设的建筑面积达到40%以上[13]。

3）我国既有建筑面积已超过500亿 m2，其中90%以上是高耗能建筑。对既有建筑阶段没考虑节能的老建筑进行节能改造，不仅为政府所关注，也逐渐成为人们的愿望。从北京市情况来看，《北京市“十三五”时期民用建筑节能发展规划》显示，未来5年将全面完成城镇及农村既有非节能居住建筑节能改造：其中城镇非节能居住建筑节能改造完成3 000万 m2。农民住宅将在未来5年继续节能改造，实行“整村推进”，全面完成既有农民住宅的抗震加固和节能改造[13]。

4 结语

节能建筑设计理念的诞生是我国当代建筑设计的一次改革。这对当代建筑师来说，既是一个重要任务，也是一个必然发展的要求，同时也是人类为顺应自然与社会发展所必须承担的社会责任。所以，建筑师不仅需要以可持续发展的思想反思传统的设计理念，还需要掌握多层次、多专业、多学科的整体设计模式，提高利用新技术、新产品、新材料的能力，不断打造建筑节能设计技术的多样性、经济性和高效性。

[1]杨日新, 罗文龙. 屋面建筑节能设计措施探讨[J].浙江建筑, 2006,23(10):75, 77.

[2]JGJ 26—1986 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 1986.

[3]关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见[J]. 建设科技,2005(12):8-10.

[4]DB 11/891-2012 居住建筑节能设计标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[5]中华人民共和国节约能源法(1997年)[EB/OL]. 法律图书馆, 1997-11-01[2016-05-08]. http://www.law-lib.com/law/law_view.asp?id=364.

[6]《民用建筑节能管理规定》10月1日开始施行[J]. 墙材革新与建筑节能, 2000(3):11.

[7]民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定关于印发《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》通知[J]. 建筑节能,2010(8):6-7.

[8]住建部发布“十二五”建筑节能专项规划意见[J]. 中国建材资讯,2012(2):19.

[9]关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见[N/OL].中华人民共和国财政部, 2012-04-27[2015-02-09]. http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/tongzhigonggao/201205/t20120507_648962.html.

[10]GB 50189—2015 公共建筑节能设计标准[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2015.

[11]刘彤. 营造“健康住宅”的发展趋势[J]. 林产工业, 2015, 42(4):56-58.

[12]董鑫. 副中心超低能耗建筑实现恒温[N]. 北京青年报, 2016-09-12.

[13]北京市住房和城乡建设委员会. 北京市发展和改革委员会关于印发《北京市“十三五”时期民用建筑节能发展规划》的通知[EB/OL].首都之窗, 2016-12-12[2017-02-09]. http://zhengwu.beijing.gov.cn/gh/dt/t1461300.htm.