探討現(xiàn)代住宅節(jié)能計(jì)算分析
關(guān)鍵詞:住宅節(jié)能；能耗因素；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；保溫材料
1住宅節(jié)能
2001年建設(shè)部發(fā)布的《居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001），要求居住建筑通過(guò)采用增強(qiáng)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能和提高采暖、空調(diào)設(shè)備能效比的節(jié)能措施，在保證相同的室內(nèi)熱環(huán)境指標(biāo)的前提下，與未采取節(jié)能措施前相比，采暖、空調(diào)能耗應(yīng)節(jié)約50%。按照節(jié)能規(guī)劃，全部新建(在建)住宅建筑和部分公共建筑實(shí)行新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。住宅內(nèi)部發(fā)熱量相對(duì)較低，體形比偏小。因此，此類建筑的熱能就更多地依賴于外界氣象環(huán)境。我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)氣象條件差異很大，要在低能耗的條件下獲得較好的室內(nèi)冷熱舒適，所需要采取的措施也大不相同，絕不是簡(jiǎn)單地只是采用外墻和窗保溫等措施就能解決的，還要在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、材料與部品選用、施工圖設(shè)計(jì)、采暖空調(diào)系統(tǒng)選擇等每一個(gè)環(huán)節(jié)都做深入細(xì)致的工
作，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)確定最適宜方案。我國(guó)從北到南大致可分為5個(gè)熱工區(qū)，不同區(qū)域?qū)δ芰亢挠玫脑O(shè)計(jì)要求有所不同[1]。
針對(duì)以上分區(qū)中，具體的住宅應(yīng)按要求因地制宜，制定合理的保溫措施，這是外因。從內(nèi)因方面來(lái)看，住宅是否節(jié)能、節(jié)多少能，決定于住宅單體本身的屬性，包括建筑外形、建筑朝向、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置（如窗墻比）、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱慣性、通風(fēng)、采光、太陽(yáng)能的利用等多方面的因素所決定的。
�。�1）建筑體形對(duì)能耗的影響。體形系數(shù)的定義為單位體積的建筑外表面積。直接反映了建筑單體外形的復(fù)雜程度。一般來(lái)講，建筑物體形系數(shù)每增加0.1，建筑物的累計(jì)耗能量增加10%～20%。因而在設(shè)計(jì)中要盡可能地減小體形系數(shù)，減小能耗的影響。
�。�2）建筑物朝向?qū)δ芎牡挠绊�。我�?guó)由于地處北半球，大部分房屋坐北朝南，可綜合考慮冬季日照和防風(fēng)，夏季防曬和自然通風(fēng)、降雨、利用地形和節(jié)約用地等方面因素時(shí)，按最佳或者適宜朝向來(lái)布置，以達(dá)到節(jié)能目地。表2取一些有代表性地區(qū)（城市）作參考[1]。
（3）窗墻比對(duì)能耗的影響。要求住宅中北向、東西向和南向的窗墻比應(yīng)分別低于25%、30%或35%，但由于現(xiàn)在人們往往追求大窗戶，以使住宅更加通透明亮。因而如果超此上限，則考慮減小窗戶的傳熱系數(shù)，減小外墻的傳熱系數(shù)，對(duì)夏季炎熱地區(qū)并考慮設(shè)計(jì)室外水平遮陽(yáng)或室內(nèi)遮陽(yáng)，達(dá)到節(jié)能目地。
（4）熱慣性對(duì)能耗的影響。由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量和溫度波動(dòng)與外擾波動(dòng)幅度之間會(huì)存在一定的衰減關(guān)系，衰減的程度取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱能力。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱容量愈大，蓄熱能力就愈大，衰減和滯后就愈明顯。一般來(lái)說(shuō)，厚重的材料其蓄熱能力就越大，由該材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性就好，房間溫度相對(duì)抵抗外擾波動(dòng)的能力就越強(qiáng)。這對(duì)減少建筑能耗有著重要意義，尤其是對(duì)于晝夜室外溫差變化較大的地區(qū)，在夏季的夜間，利用自然通風(fēng)將冷量蓄存在室內(nèi)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)里，白天可以降低房間的自然室溫約2～3°C,大大地延長(zhǎng)了非空調(diào)時(shí)間，同時(shí)也降低了白天的空調(diào)峰值負(fù)荷，節(jié)能效果非常明顯。此外即使是相同材料組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不同的采暖空調(diào)運(yùn)行模式對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料順序的設(shè)置要求也是不同的。連續(xù)運(yùn)行模式，希望房間的溫度波動(dòng)盡可能的小，因此在圍護(hù)結(jié)構(gòu)里則應(yīng)選用蓄熱能力大的厚重
材料，將輕質(zhì)保溫材料外置于外墻，減小采暖能耗。相反對(duì)于間歇運(yùn)行的采暖或者制冷，則要求房間的冷熱反應(yīng)要快，要求內(nèi)側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱要低，降低耗于內(nèi)側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能量。
�。�5）通風(fēng)對(duì)節(jié)能的影響。建筑物內(nèi)通風(fēng)十分必要，其決定人們健康和舒適的重要因素之一。通過(guò)有效的可控住宅通風(fēng)，降低室內(nèi)氣溫和相對(duì)濕度，促進(jìn)人體汗液蒸發(fā)降溫，可以有效地降低建筑物運(yùn)行能耗。因而合理設(shè)計(jì)窗門(mén)的位置，建筑物之間的位置，引導(dǎo)自然風(fēng)或者利用熱壓（如天井、煙囪）實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，從而節(jié)約能耗。
（6）采光對(duì)節(jié)能的影響。天然光是一種無(wú)污染，可再生的天然優(yōu)質(zhì)光源，具有照度均勻、無(wú)眩光、持久性好等特點(diǎn)。天然光為人們提供健康的室內(nèi)光環(huán)境。合理利用天然光可減少全年住宅能耗約10%，可見(jiàn)合理的住宅采光對(duì)節(jié)能起比較大的作用。而在照明方面盡可能采用節(jié)能高效燈，達(dá)到節(jié)能的作用。
（7）利用太陽(yáng)能對(duì)節(jié)能的影響。太陽(yáng)能作為可再生資源，既環(huán)保，又取之不盡，用之不竭。可用太陽(yáng)能電池蓄電用，或制冷、制熱、供暖、利用太陽(yáng)能被動(dòng)式通風(fēng)降溫等多種方式。目前在住宅中最常用的是用太陽(yáng)能加熱水，作為生活洗澡、洗滌用途，代替電加熱或者燃?xì)饧訜幔彩且环N很好的節(jié)能手段。
2圍護(hù)結(jié)構(gòu)分析
對(duì)于住宅來(lái)講，除以上講到的節(jié)能對(duì)其影響外，則對(duì)其本身而言就是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫節(jié)能了。所謂圍護(hù)結(jié)構(gòu)是指屋面、外墻、門(mén)窗、分戶墻、樓板等隔離設(shè)施。能量傳遞的3種方式：傳導(dǎo)，涉及所有結(jié)構(gòu)；輻射，涉及窗；對(duì)流，涉及門(mén)與窗的氣密性。因而，需要采取的有效節(jié)能保溫措施來(lái)對(duì)付通過(guò)上述3種方式的損失的能量。以基準(zhǔn)建筑和節(jié)能建筑來(lái)作對(duì)比�；鶞�(zhǔn)（Baseline）建筑：是指未采用節(jié)能措施的建筑作為比較能耗的基礎(chǔ)，稱為“基準(zhǔn)建筑”。以夏熱冬冷地區(qū)為例來(lái)分析[2]。
《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2001）要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)規(guī)定如表4所視[4]。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻應(yīng)按下式計(jì)算：
Ro=Ri+R+Re
式中：
Ro-圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻[(m2.K)/W]；
Ri-內(nèi)表面換熱阻[(m2.K)/W]，取0.11(m2.K)/W；
Re-外表面換熱阻[(m2.K)/W]，取0.04(m2.K)/W；
R-圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻[(m2.K)/W]。
傳熱系數(shù)K=1/R。
筆者以某工程實(shí)例來(lái)闡述圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能計(jì)算分析。該工程規(guī)模為181542m2，其中住宅占145740m2，由35幢房屋組成，小高層（11+1）占12幢，多層占23幢。保溫重點(diǎn)部分為窗、門(mén)、外墻，其次為屋頂、地板、分戶墻。下面以其中的一幢小高層來(lái)分析。技術(shù)指術(shù)：層數(shù)為11層加頂層復(fù)式層，層高全部為2.9m，兩個(gè)單元組成，配有電梯一臺(tái)及人行樓梯，建筑面積為6240m2，每層面積約為520m2，建筑物寬14.6m，長(zhǎng)40m，高36m。建筑物外圍結(jié)構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)分析保溫節(jié)
