浅谈上海高层住宅设计中的节能控制要点

詹欢

（上海陆家嘴金融贸易区联合发展有限公司 上海 200000）

随着能源日益紧张，建筑节能已成为建筑设计研究的重要方向。我国已陆续出台一系列建筑节能设计标准，而上海目前采用上海市工程建设规范《居住建筑节能设计标准》（DGJ08—205—2015）（后简称“标准”），以指导上海的居住建筑节能审查。若在方案阶段就将有意识地控制节能效果，将对后续设计工作的开展非常有利。本文结合近期项目经验，从规划与建筑设计层面探讨上海高层住宅设计中的节能控制要点。

1 规划设计层面

1.1 控制体形系数

不论公共或是居住建筑，控制体形系数已成为设计师的共识。节能意义上，就是用尽量小的建筑外表面来围合尽可能大的建筑空间，减少热量流失途径。针对上海高层住宅建筑为通风采光而设置凹口的平面方式，“标准”对12层以上（目前上海新建住宅以高层产品居多）的居住建筑体形系数要求≤0.4。近年来住宅建筑立面公建化的流行，无形中对体形系数的控制起到了积极作用。笔者近期参与的住宅项目也大多平面齐整，体形系数控制在0.4以内。

1.2 避免建筑“东、西”朝向

建筑朝向对维护结构的能耗影响很大。在“标准”表4.0.6备注中，对节能概念上的朝向定义为：“东、西”向指从东/西偏北30°（含30°）至偏南60°（含 60°）的范围；“南”指从南偏东 30°至偏西 30°的范围。而东西向的因此在规划设计时应尽量保证南偏东/西的角度不超过30°，这也是“标准”控制朝向的初衷。

在张江75地块住宅项目（后简称“本项目”）中，规划设计为保持建筑与主要道路方向平行，塔楼设计为南偏东33°。日照条件能够满足，但后续节能计算时，塔楼的主朝向被判定为东向，对窗墙比、外窗遮阳系数等的要求都比南向高。无奈方案已经公示无法调整建筑角点，只能通过缩小窗户、提高外窗性能、增加外遮阳等方式满足节能。若在设计初期便对节能敏感，将其与日照、规划间距等综合考虑，塔楼往南向转回3°~4°，则后续设计上的限制会少许多。

2 建筑设计层面

单体围护结构的传热性能与建筑的节能效果关系重大。在墙体、楼板等传热系数满足的情况下，采暖和空调的能耗主要通过外窗传递，因此重点分析与外窗相关节能要点。

2.1 控制朝向窗墙比

“标准”中单一立面窗墙比要求北向≤0.35，东、西向≤0.25，南向≤0.5，否则需要进行权衡判断。因夏季太阳辐射在东、西向最大，所以窗墙面积比限制较严。本项目主朝向被判定为东向，而受户型及立面设计制约，在已经缩了部分窗宽的情况下，窗墙比实际值仍达到0.37，高于限值0.25，必须进行权衡计算，且须在外窗传热系数≤2.2的要求下，方可权衡。若方案初期即将塔楼角度校正为南向，则朝向窗墙比满足要求。

2.2 慎用凸窗

不同朝向窗墙比对应不同的外窗传热系数要求，若采用凸窗，传热系数要求更高。从节能角度，居住建筑不宜使用凸窗，但从上海住宅市场来看，设置凸窗的产品仍然受到购房者青睐。这归结于上海用地紧张与住宅单价的上涨，户型设计越来越紧凑，而设置凸窗能从某些程度上增加使用面积、提升室内空间感受。

本项目亦以紧凑户型为主，凸窗较多，其外窗传热系数比平窗的限值要求低10%。为满足节能要求，项目最后采用热工性能较好的三玻双腔中空玻璃窗（玻璃类型：5中透光Low-E+9Ar+5+9A+5，外窗传热系数达到1.8），但同时也增加了造价。从建设方角度，应综合考虑项目定位、造价情况、造型效果选择合理的外窗类型。建议对于舒适型、套均面积较大的项目，可尽量采用平窗，节能效果较凸窗更佳。

2.3 控制开间窗墙比

开间窗墙比与外窗遮阳系数及外遮阳要求相关，“标准”中表4.0.6对此做了相关规定：当住宅开间窗墙比大于0.35时，需要考虑外遮阳；其中东西向开间窗墙比大于0.3，南向开间窗墙比大于0.35时，均需设遮阳。本项目主要朝向（东）多为起居空间，采光通风要求高，最不利开间窗墙比达到了0.41，因此东、西都需要遮阳（无南向卧室/起居室），并使外窗综合遮阳系数≤0.35。

从上海户型设计趋势看，外窗面积越来越大，多数住宅南向开间窗墙比均大于0.3，从节能角度需通过外遮阳解决，而遮阳可能会影响立面效果。对于立面风格古典、实墙较多的项目，在满足采光要求的前提下，建议尽量保证南向开间窗墙比≤0.35，只需在东西向卧室/起居室外窗设置外遮阳；若能保证≤0.3，则无需设置外遮阳。

2.4 外窗遮阳与立面一体化设计

建筑遮阳意识由来已久，中国传统民居中的挑檐、欧式建筑中的外廊都有利于遮阳。随着建筑设计思想的演变和建筑技术的成熟，遮阳从功能性的外挂构件慢慢变成建筑整体造型的一部分。

目前上海对外窗遮阳的规定较为严格，按“标准”表4.0.6，开间窗墙比＞0.3就要考虑：东西向外窗宜设置遮住窗户正面的活动外遮阳，南向外窗宜设置水平遮阳或遮住窗户正面的活动外遮阳。因此近几年新建项目很难避免外窗遮阳，较常见的遮阳方式有几种：

一种是活动外遮阳。活动外遮阳可以解决夏季遮阳，降低空调能耗，而冬季遮阳设施收起则可将阳光引入室内。在节能审查中，活动遮阳可视为自动满足遮阳系统要求，无须进行遮阳计算，只需满足外窗玻璃遮阳系数≥0.6即可。因此，目前较多项目采用可调节的中空玻璃内置百叶窗，如大宁金茂府、融创壹号公馆等高端住宅，通过调节内置百叶达到节能目的，且不影响房间通风采光。但内置百叶也有其缺陷：①造价偏高，②维修不便（需要把玻璃拆维修或更换窗户）。主打节能科技的楼盘中鹰·黑森林，除采用由四层白玻、两层中空构成的大面积落地窗外，同时引进比利时进口的外遮阳电动卷帘系统，也属于活动外遮阳，但其所有原配件皆为进口材质，成本高，推广较难。

另一种是固定式水平遮阳。固定式外遮阳有水平式、垂直式、挡板式等几种，水平式使用较多，因其较容易实现遮阳构件与立面一体化设计，遮阳构造尺寸则通过节能计算确定。本项目采用铝板幕墙，立面强调横向线条，铝板线条可作为外窗水平遮阳。考虑到中置百叶成本高与维修不便，项目最终采用水平遮阳，也达到了东西向综合遮阳系数≤0.35。根据节能计算，作为“遮阳板”的铝板紧贴窗户顶部时，需凸出玻璃面450mm，结合立面设计并不突兀。因此，对于石材或铝板幕墙饰面的住宅来说，建筑师可充分利用立面外包厚度，达到遮阳与立面一体化设计。

当然，若开间窗墙比过大时，遮阳构造尺寸要求也大，甚至可能需要水平加垂直遮阳才能达到节能要求。这样对建筑外观和室内体验都有影响，用地紧张时也影响规划间距。所以设计单位还是需要根据项目的定位、造价及节能分析，选择适合的遮阳方式。

3 结语

随着房地产业的发展，民众对住宅节能的要求逐渐提高，政府的节能审查也日趋严格。建筑设计是综合性的工作，作为设计方，应在方案阶段综合考虑间距、节能、日照因素，并在后续阶段注意控制节能要点，才能保证日后具有良好的居住体验。