建筑設(shè)計中部分節(jié)能問題的探討

文/張玲梅 北京中航筑誠機場建設(shè)顧問有限公司 北京 100000

1、節(jié)能設(shè)計中存在一些容易忽視的問題

1.1 建筑布局及造型設(shè)計中的問題

常規(guī)的建筑設(shè)計，一般是基于規(guī)劃意見書，盡可能的滿足甲方對創(chuàng)意的需求及規(guī)劃管理部門的硬性要求，包括功能需求及排布、容積率、建筑密度、綠化率、停車指標(biāo)等。出于對建筑藝術(shù)創(chuàng)作的熱情，建筑師一般會對外觀造型及內(nèi)部空間效果等予以更多關(guān)注。但是節(jié)能相關(guān)的一些技術(shù)性內(nèi)容有時恰恰與建筑藝術(shù)創(chuàng)作相矛盾，如建筑朝向、體形系數(shù)、窗墻比（含屋頂）等。大面積玻璃幕墻的應(yīng)用，會給設(shè)計建筑提供現(xiàn)代、大氣、簡潔、實力的體現(xiàn)。但是，從節(jié)能的角度講，玻璃的傳熱系數(shù)相比實墻要高很多倍，意味著內(nèi)外部能量交換要高很多倍。雖然用采暖空調(diào)系統(tǒng)也能解決內(nèi)部空間使用對舒適性溫濕度的要求，但是能耗的散失已經(jīng)發(fā)生。再如，一些設(shè)計中，為了追求空間視覺體驗，進行了高大空間的設(shè)計。中國是個地域廣闊的國家，南北方緯度跨度大，氣溫差異大。尤其在冬季，南方氣溫可能在20℃，北方氣溫會達(dá)到-25～-30℃，適用于南方的高大中庭設(shè)計，在北方嚴(yán)寒寒冷地區(qū)就不太適用。由于冷熱空氣的密度差異，熱上冷下的空氣流動形成的煙囪效應(yīng)，使得中庭大廳的地面溫度難以達(dá)到舒適要求。

1.2 節(jié)能材料選擇問題

節(jié)能材料選擇，大多數(shù)設(shè)計師以為司空見慣，那么多保溫材料隨便選就可以了。其實不然，針對不同的飾面，材料的選擇還是有限制的。幕墻內(nèi)的外保溫，出于安全考慮不能選擇A級以外的材料。但是，市場上A級的材料，除了巖棉能廣泛使用外，其他如發(fā)泡水泥板、膨珠板、泡沫玻璃板等或者因保溫性能不佳、價格偏高，強度不能保證等實際工程中大面積采用的很少。而幕墻內(nèi)的巖棉保溫板也需要考慮因幕墻漏縫進水而對巖棉耐久性及保溫效果的影響。對于非幕墻體系涂料飾面的外保溫材料，因為巖棉板外基本是很薄的聚合物砂漿，如果施工時不能完全封閉，或者因磕碰或日久外保護層龜裂，巖棉外露后容易吸水脫落。雖然大家都知道外保溫效率好，但不是哪里都適合用外保溫。南方地區(qū)，因為多雨潮濕，就不適合采用外保溫，否則容易吸水霉變開裂脫落，從而影響節(jié)能及外觀效果。所以，設(shè)計過程中對節(jié)能材料的選擇要仔細(xì)斟酌。

1.3 節(jié)能構(gòu)造問題

節(jié)能設(shè)計不僅包含建筑物的體形系數(shù)、窗墻比、節(jié)能材料選擇等，還包含各種節(jié)點構(gòu)造設(shè)計。合理的節(jié)點構(gòu)造設(shè)計是節(jié)能設(shè)計的完整性表現(xiàn)，只有注重節(jié)點設(shè)計才能有力的保證最終整體的節(jié)能效果。如，外保溫材料的安裝錨固要求，保溫層外的防水防裂設(shè)計，窗洞四周的節(jié)能構(gòu)造及冷熱橋部位的節(jié)點控制，以及門窗的防結(jié)露設(shè)計等。只有做好相關(guān)這些外圍小節(jié)點及工程實施類的落地設(shè)計，才能保證整體的節(jié)能效果。

2、部分節(jié)能設(shè)計問題的應(yīng)對策略

2.1 建筑創(chuàng)作與節(jié)能要求兼顧

針對建筑創(chuàng)作過程中容易忽略的節(jié)能問題，在滿足硬性條件的前提下，設(shè)計人需要注意以下問題。 1.盡量減小體形系數(shù)。比較小的體形系數(shù)會減少建筑的外表面，從而更多的減少建筑物外表面的冷熱交換。2.盡量降低窗墻比，包含屋頂?shù)奶齑芭c屋面面積的比。節(jié)能性能再好的玻璃窗、玻璃幕墻，與實墻相比，冬季窗玻璃的熱量散失都會大大的增加，而夏天會有相當(dāng)多的熱量會進入室內(nèi)，這與我們節(jié)能的初衷是相違背的。3.合理選擇遮陽系統(tǒng)。對于南方、北方，以及不同朝向，遮陽的有效性是不同的。立面設(shè)計時，需要兼顧遮陽對立面的影響。在功能上，最好選擇可變遮陽系統(tǒng)，以滿足冬天采光，夏天遮陽的需求。4.北方地區(qū)慎重設(shè)計高大空間。高大空間的首層，冬季因煙囪效應(yīng)會使大廳環(huán)境溫度太低無法達(dá)到設(shè)計溫度，以致于無法滿足正常功能使用。

2.2 綜合選擇環(huán)保節(jié)能材料及全壽命技術(shù)

隨著科技的進步，新型材料的研發(fā)也在不斷探索中，能夠研制出高效耐久的保溫隔熱材料顯得很迫切，而材料的環(huán)保性能也是需要重點考慮的，不能因節(jié)能帶來污染，從而影響到人們的健康。在設(shè)計過程中，內(nèi)保溫的材料首選環(huán)保型。對于建筑高度在50m以下涂料外飾面的建筑，外保溫優(yōu)先選擇聚苯板加防火隔離帶的做法。因巖棉強度不高容易破損、吸水率偏大，經(jīng)常使建筑外保溫失效。對于幕墻外包體系的建筑，則首選巖棉，但須做好表層防水。這兩種是大面積使用的情況，對于其他情況，則需要根據(jù)不同地區(qū)、不同建筑、不同節(jié)能要求，有針對性的研究，慎重的選擇合適的外保溫材料。因保溫材料的壽命一般為25年左右，而建筑的壽命為50-70年，選擇全壽命周期的保溫材料也是一個方向，各地也在推行，如山東省的蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土砌塊。像河北省EPS模塊現(xiàn)澆混凝土剪力墻等保溫結(jié)構(gòu)一體化產(chǎn)品，技術(shù)成熟后，從全壽命周期的角度考慮更應(yīng)作為首選。

2.3 節(jié)能構(gòu)造幾個關(guān)注點

優(yōu)秀合理的節(jié)能設(shè)計還需要關(guān)注構(gòu)造細(xì)節(jié)。以下幾點需要關(guān)注：1.因南北方氣候原因，北方適合選用外保溫技術(shù)，而南方適合選用內(nèi)保溫技術(shù)。2.外保溫要注意處理好安裝錨固及表層的各種整體粘結(jié)包覆性做法，尤其表面要設(shè)置防水層，以保證外保溫的使用效果。3.保溫層外盡量不粘貼重量稍重的外飾面材料。如果使用面磚，規(guī)格需盡量小，從安全角度考慮，層數(shù)高的建筑盡量少用或不用面磚外飾面。4.冷橋部位及玻璃，要注意內(nèi)表面溫度的計算，確保使之高于當(dāng)?shù)氐穆饵c溫度。5.low-e中空玻璃的鍍膜層，北方一般在從外向內(nèi)數(shù)的第3層，南方則在第2層，不能裝錯位置。6.地下室與首層的保溫層，可能的情況下盡量做到首層樓板上，耐久且便于施工。7.窗洞四周及窗框與洞口間做好保溫材料封堵。凡此種種，類似以上問題關(guān)注到了節(jié)能問題會帶來很大的改善與保證。

結(jié)論：

經(jīng)驗一步步積累，技術(shù)在進步。經(jīng)過十幾年的節(jié)能建筑設(shè)計，建筑節(jié)能的經(jīng)驗在慢慢成熟。只要建筑師和各專業(yè)工程師，在設(shè)計源頭把好設(shè)計關(guān)，在建筑創(chuàng)作、節(jié)能材料選擇，節(jié)能節(jié)點設(shè)計等環(huán)節(jié)細(xì)心體會、精心設(shè)計，一定會使節(jié)能問題的解決變得越來越有針對性，問題會越來越少，結(jié)果越來越合理，成效會越來越好。