住宅外墙的节能设计专项研究

住宅外墙的节能设计专项研究 综合论述：我国的人口众多住宅建筑工程量世界最大，资源相对不足，但耗能日巨，能源问题已经成为制约经济发展的主要因素，节约能源刻不容缓。建筑节能和人们生活休戚相关，人们每天生活工作在建筑物内，建筑室内环境直接影响着人们的生活，建筑节能设计恰恰是保障室内环境的重要因素。住宅建筑是和人们生活关系最密切的建筑物，在住宅建筑节能设计中，外墙作为建筑物重要组成部分，成为住宅节能设计的重点。目前在住宅设计中往往到施工图阶段才会考虑节能设计问题，设计初期仅仅是根据经验设计了外墙外保温厚度，这样导致外墙节能设计呈现单一性、没有连贯性和统一性。因此提出住宅节能设计应该采用不同的节能设计方法，达到住宅节能设计目的，减少能源消耗，积极利用新能源。我们应该考虑到外墙保温设计、体形系数、窗墙面积比、节能外窗设计对住宅节能设计的相关影响。作为建筑师应该使节能设计贯穿在整个住宅设计过程中，将节能设计作为住宅设计的一部分，使其成为住宅的有机组成。 外墙节能设计仅仅是住宅节能设计的一部分，除此之外还有其他围护结构的节能设计，包括屋顶、外门窗、不采暖楼梯间、不采暖地下室顶板等等，因此做好外墙节能设计只是住宅节能设计迈出了一小步。另外一个好的节能住宅需要各方面的综合设计，尤其是建筑和其它各专业的配合，而且良好的设计并不能成就一个真正的节能住宅，还需要施工、监理甚至使用者的共同努力才能将设计落到实处，达到住宅节能设计的最终目的。第一篇：我国住宅建筑节能要求与现状第一节住宅节能要求 近十多年来，随着我国建筑节能工作的不断推进，在学习和引进国外先进技术的基础上，也加强了外墙保温技术的研究开发工作，期间也推出了各种不同材料和构造做法的外墙保温技术。目前，对住宅建筑节能设计已作为建筑设计单位是否达标的重要考核项目。住宅建筑设计必须严格执行有关建筑节能的技术标准，因地制宜地推广并应用各种保温性能合理的节能建材，结合墙体改革，大幅度减少使用实心粘土砖，积极采用空心粘土砖、空心砌块和加气混凝土等外墙材料,积极开发利用发泡聚苯乙烯、玻璃棉和膨胀珍珠岩等高效保温材料，改革传统外墙，提高其保温隔热性能，发展节能型外墙体系。此外，各地区职能部门都在落实和加强对住宅建筑节能工作的领导和管理，并将住宅建筑节能纳入日常的监督考核工作。第二节 发展现状 我国与气候条件相近的发达国家相比，我们的住宅单位能耗为他们的45倍 。在住宅建筑标准上，近20 年来，发达国家每修订一次标准，都将节能要求提高一步。如法国现行标准已是第三个节能25% 的标准，又如英国标准在能源危机前外墙传热系数为l.6 W (m2K)，经过三次修订标准后，现已降至0.45 W (m2K)；而我国采暖居住建筑第一阶段的（外墙）节能标准北京地区才降至1.16W(m2K) ，上海降至1.00 W (m2K )。按我国拟定的建筑节能三步走的目标：在20 世纪80 年代建筑能耗水平基础上，第一步要求新建建筑比20 世纪80 年代房屋节能30%；第二步要求节能50%；第三步实现节能65%。目前北京、天津、上海等地已经率先开始实行65% 的节能设计标准。第二篇：住宅建筑外墙保温设计住宅外墙保温节能主要是靠保温隔热材料作为建筑围护。外墙的保温方式根据保温层位置的不同分为：外墙内保温、外墙自保温和外墙外保温等三种第一节外墙内保温外墙内保温即保温材料置于外墙内侧，一般采用聚合物保温砂浆，石膏保温砂浆等，这个技术相对比较成熟。但高层建筑物外墙与内墙分别处于两个不同的温度环境。内墙及楼板处于室内的温度环境，加之内保温层厚度较大，这样使得这类建筑容易产生饰面层裂缝且占用了室内的使用空间，对室内装修也有一定的影响。第二节 外墙自保温利用墙体自身材料节能阻热的功能，如加气混凝土墙板或砌块，对房屋起到保温隔热作用。但这种方法对于高层建筑推广难度仍然不少。首先，由于自保温材料强度比较低，抵御侧向风力不很理想；随着时间的推延，墙体容易产生开裂现象；随着剪力墙结构的大量使用，填充墙的使用所占比例不高，外墙自保温系统受到一定的限制。第三节外墙外保温对外墙进行保温，无论是外保温、内保温还是夹心保温都能够提高冷天外墙内表面温度，使室内气候环境有所改善。然而采用外保温方式的效果更加良好，这是因为：（1） 外保温可以有效避免产生热桥。在采用同样厚度的保温材料条件（例如在北京使用50mm厚的膨胀聚苯乙烯板保温），外保温要比内保温的热损失减少约1/5，从而节约采暖能耗。（2） 外保温有利于改善室内热环境。在进行外保温后，由于内部实体墙热容量大，室内能储存更多的热量，是诸如太阳辐射或间歇采暖造成的室内温度变化减缓，试问较为稳定。而且由于外保温提高了外墙的内表面温度，即使室内温度有所降低，也能得到舒适的室内热环境。 （3） 从住户方面考虑，外保温 不仅增加了住宅的使用面积近2%，而且还没有对内保温住宅进行室内装修的限制。 （4） 此外，外墙外保温还可以保护主体结构，延长建筑物寿命。正是由于存在上诉一系列优越性，加上外保温方式施工工艺的不断完善、成熟，我国外墙外保温技术近几年得到了迅速的发展。适合我国住宅建筑体系的外墙外保温方式主要有以下几种方式：粘贴聚苯板外保温方式、现抹聚苯颗粒外保温方式、大模内置聚苯板外保温方式、预制外挂保温板方式。一 粘贴聚苯板外保温方式具体施工做法为，在经平整处理的外墙面上涂抹聚合物粘结胶浆，贴上预分割好的聚苯乙烯板，然后在苯板外侧面涂抹抹面砂浆并压铺增强玻纤网格布，以保证保温材料与外墙面更加牢固的连接，最后抹上面层涂料。由于采用了保温性能极佳的聚苯乙烯板，与其他保温方式相比，在相同的保温层厚度情况下，该方式具有更好的隔热性能。并且采用的粘贴方式，也有效地减少了墙体与保温材料固结而产生的热桥。此外，该技术还具有粘接强度高、防裂、水蒸气渗透性能好等优点。墙体构造图保温层厚度为4050mm，即可满足民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范中对寒冷地区的外墙热工设计要求。适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的外墙保温。二 现抹聚苯颗粒外保温方式该技术具有材料配套、施工方便，保温层连续，整体性好，施工适应性强，工程造价较低等优点。而且保温层主体材料采用的是废弃的聚苯颗粒，符合绿色环保理念。但由于该保温材料是混合砂浆聚苯颗粒，其保温性能略有下降。要达到与粘贴聚苯板相当的保温隔热效果，其保温层厚度应有所增加。墙体构造图 保温层厚度为5070mm，即可满足民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范中对寒冷地区的外墙热工设计要求。适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的外墙保温。 三 大模内置聚苯板外保温方式 该技术适用于现浇混凝土高层建筑外墙的保温，其具体做法是，将钢丝网架聚苯板放置于将要浇筑墙体的外模内侧，当墙体混凝土浇灌完毕后，外保温板和墙体一次成活，可节约大量人力、时间以及安装机械费和零配件。但不足之处在于，混凝土在浇筑过程中引起的侧压力有可能引起对保温板的压缩而影响墙体的保温效果，此外，在凝结的过程中下面的混凝土由于重力作用，会向外侧的保温板挤压，待拆模后，具有一定弹性的保温板向外鼓出，会对墙体外立面的平整度有所破坏。墙体构造 保温层厚度为4050mm，即可满足民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范中对寒冷地区的外墙热工设计要求。适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的外墙保温。四 预制外挂保温板 该技术以普通水泥砂浆为基材预制盒型刚性骨架结构，然后将保温层（聚苯板）复合与其内，可预先批量制好，待施工时，可一次性运到施工现场，通过建筑外立面的预埋件与外墙固结。该技术具有安装方便、省时省功、可灵活处理外立面装饰效果等优点。但由于预制板块大小有限制，使其对外围护结构细部节点的处理较为困难，较重的预制板在高层建筑的施工中会增加其施工难度。 保温层厚度为5060mm，即可满足民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范中对寒冷地区的外墙热工设计要求。适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的外墙保温。第三篇：体形系数对住宅节能设计的影响在民用建筑节能设计标准中对体形系数的定义是：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围体积的比值，即建筑物接触室外大气的外表面积Fo与其所包围的体积vo的比值，即S=FoV。它实质上是指每立方米的建筑所分摊到的外表面积，外表面积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。2006年北京颁布居住建筑节能设计标准DBJ 116022006明确规定：建筑形体设计应力求简单，尽量减小建筑物外表面积。高层和中高层住宅建筑的体形系数不宜大于030，多层住宅建筑的体形系数不宜大于035，低层住宅建筑的体形系数不宜大于O45。体形系数能直观地反映建筑单体的复杂程度，体形系数越大，每立方米建筑空间所分摊的外表面积越大，外表面积越大室内外热交换面越大，建筑能耗越大。建筑体积小、体形复杂的建筑，以及平房和低层建筑，体形系数较大，对节能不利；体积大、体形简单的建筑，体形系数较小，对节能较有利。因此住宅单体设计时，应该合理设计建筑面宽和进深比例，尽量降低建筑体形系数，达到住宅节能设计要求。板式住宅以一个单元(如图3一1)面积14838 m2，周长是5076m，建筑层高28m的住宅户型为例，表3-1是不同层数不同单元数的体形系数比较：由此可见，板式住宅的单元个数越多、层数越多建筑的体形系数越小，但是住宅的层数和单元数是不能随意增加的，住宅体量与规划设计条件、日照、平面布局、采光通风等有很大的关系。体形系数太小反而制约建筑师的创造，造成建筑呆板，平面布局不合理，甚至影响建筑使用功能。因此在满足规划设计条件时，充分考虑北京市的具体气候条件，冬、夏季太阳辐射强度、风环境、围护结构构造等各方面的因素，住宅体形设计尽量不要太复杂，凸凹不要太多，以达到节能的目的。在小区总体规划时，尽量在周边邻近道路或没有日照遮挡的位置布置层数高的建筑，不但能降低单体建筑的体形系数，还能增加小区的建筑面积，提高经济效益。第四篇： 窗墙面积比对住宅节能设计的影响窗墙面积比是指窗户洞口面积与立面单元面积(即层高与开间定位线围成的面积)的比值。窗墙面积比既是影响建筑能耗的重要因素，也受建筑日照、采光、自然通风等满足室内环境要求的条件制约。一般普通窗户(包括阳台的透明部分)的保温性能比外墙差得多，而且窗的四周与墙相交之处也容易出现热桥，窗越大，传热量也越大。因此，从降低建筑能耗的角度出发，必须限制窗墙面积比。由于一天中太阳照射强度不断变化，建筑四个朝向得热量大小不均，因此住宅建筑节能设计规范中，住宅四个朝向墙体的窗墙面积比限值是不同的，窗墙面积比越小，对建筑节能越有利，反之窗墙面积比越大，整个建筑的保温隔热性能就越差。北京市现阶段执行的标准是南向的窗墙面积比小于等于050；北向小于等于030：东西是小于等于015(南北向板式住宅)或小于等于030(东西向板式住宅或塔式住宅)。下面是北京市通州区通州邑景住宅小区1#住宅楼建筑的窗墙面积计算。图41北京市通州区通州邑景住宅小区1#住宅楼标准层平面图南侧：(15X 18+284X 206)IOX 13+(I5X I8+21 X23)lOX2(885X28X 10X 13+764X02X 10+764X28X 10X 2)=89215366424=024 (式3-I)北侧：(015 XO14+185X 198+06X II)X lOX 15(69X28X lOX 15)=66015+2898=022 (式32)东西侧：(06X 18X2+06X 14+07X21+06X 14X2)X 13+(06X I8X2+06X14+07X I2)X2(101 X28+06X2I+2OX28+I3X28X2)X =85476363=014 (式33)由以上计算可以看出，东西侧窗墙面积比要比南北侧小得多，实墙体在整个墙面中占的比例越大，对节能越有利。2008年严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ262008(征求意见稿)中对寒冷地区不同层数的居住建筑窗墙面积比的规定如下； 由此可见在窗墙面积比方面的规定越来越详细严格了，在高层塔式住宅中夏季太阳光西晒造成的室内温度明显提高，麻该降低西侧外墙的窗墙面积比，这样才能改善西侧墙体的节能设计。第五篇：节能外窗设计外窗设计是住宅建筑围护结构节能设计中的重要环节之一，同时由于窗户本身具有多重特性，使得其节能设计也成为最负责的设计环节。从大的方面来说，不同季节对外窗的性能要求就不一样，冬季我们要求窗户保温隔热性能好的同时，还希望其有更高的太阳能透过率，最大限度的利用太阳能，减少采暖负荷；而夏季我们则希望阻挡太阳辐射进入室内，因为即使是部分的太阳辐射透过窗户进入室内，也会造成很多的室内空调负荷，尤其是太阳辐射大的水平面和东西立面。这时，窗户遮阳的设计就显得尤为重要，入夏热冬暖地区的住宅建筑节能设计标准中都对各个朝向的窗户遮阳系数有严格的限制。有关研究还表明，不仅是夏热冬暖的地区需要解决窗户遮阳问题，其他夏季炎热地区如夏热冬冷地区，甚至寒冷地区，如北京等地区都应该对外窗设置有效的遮阳措施，以防止过高强度的太阳辐射直接进入室内，减少室内空调冷负荷。此外，遮阳的设计还需要解决室内采光与室外遮阳的矛盾，以及夏季有效遮挡、冬季避免遮挡的矛盾。发达国家是把窗户中的窗设计和窗外遮阳设计分开处理，这样便于区分两者的节能功效。另外，就窗户本身而言，窗户性能上也存在矛盾。如窗户的隔热保温性能与太阳能透过特性的矛盾。窗户的保温性能主要取决于窗户玻璃的传递热阻，窗户热阻的大小一般随着玻璃层数的增加而增加，给玻璃表面的镀低辐射膜的节能措施也可以增加窗户热阻，但同时随着玻璃层数的增加，窗户的太阳能透过也相应减少。因此，外窗的节能设计应该处理好这两方面的矛盾，如选用透过性高的玻璃，减少玻璃厚度，采用高透性Low-e膜等节能措施。展望未来，我国建筑节能降耗工作还有巨大的潜力可以挖掘。本文论述的仅是浩瀚汪洋中的一滴水，建筑节能是多方面的问题，除了外墙的节能，除了设计上还有政策、资金、开发等等各方面的问题，由于时间和精力的问题，本文只是分析了住宅外墙节能设计，这也是本文的不足之处，希望我国的建筑节能、资源节能工作会越做越好。