綠色科技住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

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摘要：結(jié)合工程實際，對我國夏熱冬冷地區(qū)綠色科技住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計和施工進行了研究，并提出了相應(yīng)的解決措施。示范項目的應(yīng)用表明，該優(yōu)化設(shè)計方案具有良好的節(jié)能效果，對類似建設(shè)項目具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：綠色科技住宅；圍護結(jié)構(gòu)；節(jié)能；優(yōu)化

隨著經(jīng)濟的快速增長與物質(zhì)消費水平的提升，住戶對于其居住的建筑空間質(zhì)量和室內(nèi)環(huán)境舒適度也提出了更高的要求。綠色科技住宅體系適應(yīng)市場變化和需求升級，在強調(diào)環(huán)保節(jié)能和可持續(xù)性的綠色建筑理念的基礎(chǔ)上，圍繞建筑中人的需求，提出營造“以人為本”的健康、舒適、智慧的空間感受和生活方式。其中，提高建筑圍護結(jié)構(gòu)及構(gòu)件熱工性能的優(yōu)化設(shè)計和施工改良，是綠色科技住宅體系建立和實現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。從工程實踐來看，綠色科技住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的技術(shù)難點主要集中在提高其系統(tǒng)性和高效性等方面，具體體現(xiàn)在墻體保溫和節(jié)能門窗的適應(yīng)性選材、氣密熱橋施工保障、綜合遮陽利用技術(shù)、土建裝修一體化以及建筑信息平臺構(gòu)建等方面。南京海玥名都項目位于江蘇省南京市，屬夏熱冬冷地區(qū)，該地區(qū)夏季悶熱，冬季陰冷。因此，確保建筑外圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能是提升房屋居住空間品質(zhì)的重中之重。

1綠色科技住宅圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計

1.1節(jié)能性與美觀性的綜合考量

建筑體形系數(shù)對建筑節(jié)能的影響主要體現(xiàn)在建筑物與室外大氣接觸的外表面積的大小。規(guī)整建筑平面設(shè)計以及減少建筑形體的凹凸變化，可以獲得較小的建筑體形系數(shù)，并在一定程度上減小建筑外表面積，從而防止不必要的傳熱損失。市場上常見的綠色住宅普遍通過減少建筑立面的異形變化，以盡可能降低建筑體形系數(shù)，因而造成建筑立面開洞形式機械平庸，缺乏韻律，失去美感。南京海玥名都綠色科技住宅項目，建筑層數(shù)均在16層以上，其中住宅單體的建筑體形系數(shù)最大值控制在0.29，低于JGJ134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定的當建筑層數(shù)≥12層、體形系數(shù)為0.35的設(shè)計限值。但是考慮到消費者對于建筑外形的審美要求和彰顯藝術(shù)品味的需求，在設(shè)計和施工中依然保留了陽臺、凸窗等造型設(shè)計，通過采用熱傳導(dǎo)效率較低的高性能保溫材料和根據(jù)動態(tài)節(jié)能計算加大保溫層厚度（達到100mm），同時對薄弱的關(guān)鍵位置進行加強處理，在保證該綠色建筑外圍護結(jié)構(gòu)熱工性能有效性和系統(tǒng)性的前提下，平衡了綠色科技住宅美觀性與節(jié)能性的矛盾，營造了美觀大方、品質(zhì)高端的立面造型，深受南京高端客戶的喜愛，也獲得了南京房產(chǎn)同行的贊譽和認可。

1.2“溫控箱”式一體化保溫系統(tǒng)

室內(nèi)空氣密閉、室內(nèi)外溫差較大、冷熱空氣頻繁接觸、材質(zhì)導(dǎo)熱不均勻等都會在圍護結(jié)構(gòu)保溫薄弱的地方產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，造成諸如內(nèi)墻結(jié)露、霉變甚至滴水等房屋破壞，嚴重影響了住戶的居住使用和身體健康。建筑門窗通常不可避免地會存在裝配縫隙，室內(nèi)外壓強差會使得空氣發(fā)生流通交換，出現(xiàn)熱能耗和冷能耗的損失。綠色科技住宅對熱橋控制、氣密性保障等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計優(yōu)化和施工管控要求的標準更高。案例項目對建筑樓棟采取整體性考量，高效節(jié)能建筑圍護體系結(jié)合屋頂嚴密熱阻隔系統(tǒng)，即外墻、屋頂均設(shè)厚100mm熱固型改性聚苯板增厚保溫層，“溫控箱”式傳熱阻斷方式，從樓基到樓頂形成嚴密的隔熱保溫體系。所有保溫層均包裹至陽臺內(nèi)墻部位，公共區(qū)域頂面貼保溫板，與室內(nèi)鄰近管井內(nèi)貼保溫板，杜絕熱橋。此種方式不僅保持了住宅內(nèi)部的獨立性，而且能有效防止能量流失。同時，針對綠色科技住宅屋面保溫要求高、屋面設(shè)備多、管線復(fù)雜等特點，決定采用半倒置式上人保溫屋面，即2道防水分別設(shè)在結(jié)構(gòu)層上方和保溫層上方。此種方式保證了“溫控箱”式一體化保溫體系的連續(xù)性和完整性。綠色科技住宅的外墻保溫系統(tǒng)施工并非僅對單一的保溫板鋪貼工序進行質(zhì)量控制，而是通過對外圍護體系施工的整體質(zhì)量把控，將外圍護體系的整體熱工性能控制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，為綠色科技住宅打造合適的“外衣”。其外墻圍護施工包含結(jié)構(gòu)墻體施工、螺桿洞封堵、副框安裝及窗邊處理、外墻粉刷、外墻保溫系統(tǒng)施工、外墻飾面施工。項目打破常規(guī)外圍護保溫材料厚度的限制，采用了厚100mm以上的熱固型改性聚苯板外墻保溫新技術(shù)，在施工中采取加長強化斷熱橋錨栓固定保溫板，每3層且不大于10m設(shè)置1道鍍鋅鋼托架。托架采用膨脹螺栓固定在梁、墻等混凝土構(gòu)件上，膨脹螺栓水平間距不大于600mm，解決了超厚外墻保溫層易變形開裂和剝離脫落的質(zhì)量隱患問題。氣密性施工包含了外墻圍護系統(tǒng)氣密性、樓層層間氣密性、樓層內(nèi)戶內(nèi)與公區(qū)氣密性三大控制板塊。建筑、裝飾技術(shù)標準制定后應(yīng)選取房間試做首套樣板，對首套樣板進行氣密性試驗，驗證整體技術(shù)措施可行性。通過熱成像儀、發(fā)煙器、干冰煙霧檢測法找出漏風(fēng)點位，確定關(guān)鍵工序控制點，建立管控體系。所有技術(shù)標準、保障體系確認無誤后，方可大面積施工。

1.3高性能保溫外窗遮陽一體化設(shè)計

設(shè)計中往往具有較高的窗墻面積比，通過增大門窗洞口采光通風(fēng)的面積，來營造通透明凈的室內(nèi)外空間效果，減少了日間室內(nèi)人工照明量的需要。但窗墻面積比較高，使得太陽輻射大量進入室內(nèi)，從而加熱室內(nèi)空氣，在夏季會造成室溫過高。因此，門窗的選材和性能對科技住宅的節(jié)能設(shè)計尤為重要。而建筑遮陽也是建筑節(jié)能行之有效的措施之一。建筑遮陽系統(tǒng)可進行物理阻隔，有效減少輻射熱的射入，從而降低室內(nèi)空氣得熱，減少空調(diào)負荷，達到節(jié)能目的；遮陽措施可以調(diào)節(jié)可見光，防止眩光和光污染，保護人體身心健康。對遮陽采光與保溫隔熱進行措施整合和優(yōu)化提升，使得二者發(fā)揮協(xié)同作用，是綠色科技住宅系統(tǒng)品質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)性能提升的關(guān)鍵。案例綠色科技住宅在高窗墻面積比的前提下，進行高性能保溫外窗遮陽一體化設(shè)計，采用中空充氬氣LowE玻璃＋節(jié)能窗框，引入中置百葉玻璃窗系統(tǒng)，打破市場常見綠色技術(shù)體系的設(shè)計局限和性能矛盾，順利實現(xiàn)了科技住宅飄窗系統(tǒng)。該斷熱鋁合金內(nèi)置遮陽一體化窗中空玻璃系統(tǒng)，門窗氣密性達到6級，窗戶K值為1.95，遮陽系數(shù)為0.18，有效阻擋太陽直輻射和漫輻射，實現(xiàn)外窗調(diào)整采光、隔聲、保溫隔熱等多重功能。這種方法減少了外遮陽措施對外圍護結(jié)構(gòu)主體構(gòu)造層和保溫層的破壞，杜絕了外遮陽構(gòu)件老化造成墜落的安全隱患，解決了外置遮陽難以維護而成本奇高的難題；同時倡議住戶不使用窗簾布幔等遮陽產(chǎn)品，減少揮發(fā)性有機化合物等對室內(nèi)空氣環(huán)境的污染，遵從國內(nèi)外綠色健康建筑評價體系倡議的生活方式。

1.4內(nèi)裝飾土建一體化設(shè)計

近年來，從商業(yè)住宅到保障性住房，精裝修交付的要求在全國多個地區(qū)已經(jīng)逐漸全面實施。綠色科技住宅集成了地源熱泵系統(tǒng)、置換新風(fēng)、天棚/地板輻射末端等技術(shù)形式，各類管線預(yù)埋或盤結(jié)于圍護結(jié)構(gòu)的樓板和墻體內(nèi)部，盤管損壞后的維修成本較高。土建裝修一體化，從設(shè)計源頭事先統(tǒng)一對建筑圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行孔洞預(yù)留以及固定件預(yù)埋的定位和安裝，避免了在裝修施工階段隨意打槽、穿孔等行為對已有建筑墻體保溫系統(tǒng)和科技系統(tǒng)設(shè)備管線的結(jié)構(gòu)性破壞。同時，土建過程的質(zhì)量控制也是施工的關(guān)鍵所在。案例項目末端采用混凝土樓板輻射系統(tǒng)，即在混凝土樓板中預(yù)埋PE-RT管，每個空調(diào)房間設(shè)置一回路，主要通過輻射及對流進行換熱。采用內(nèi)裝飾土建一體化設(shè)計，主要體現(xiàn)在圍護結(jié)構(gòu)樓板內(nèi)天棚輻射盤管預(yù)埋前的深化。管線走向的深化主要結(jié)合精裝修圖紙，避開燈具、天花板龍骨的碰撞螺栓等。吊頂施工時原則上樓板輻射區(qū)域不建議吊頂，一方面是為了確保輻射換熱效果，另一方面是防止膨脹螺栓對盤管造成損壞。如需吊頂，在預(yù)埋前需在圖紙中明確膨脹螺栓的點位，在預(yù)埋過程中根據(jù)定位點預(yù)埋φ20mm塑料套管供今后膨脹螺栓使用。在預(yù)埋過程中實行嚴格的質(zhì)量控制。由于PE-RT材料較為柔軟，在進行盤管固定時嚴禁采用扎絲等金屬材料進行綁扎，而需采用尼龍綁扎帶進行固定，而在盤管穿梁處，應(yīng)通過增加塑料套管進行保護。在動火作業(yè)過程中需對已完成的盤管采用濕石棉布覆蓋。以上措施能夠很好地防止因管材柔軟、不耐高溫所造成的質(zhì)量問題，最后在施工完成后將各回路進行連通，在混凝土澆筑前，需進行充氣打壓，確保壓力30min內(nèi)不下降后，帶壓澆筑混凝土，并持續(xù)保壓，之后的施工階段需定期檢查保壓情況。

1.5全產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期信息平臺支持

項目開發(fā)并運用BIM技術(shù)，開展住宅小區(qū)級的建筑信息模型化，搭建了貫穿設(shè)計、施工、質(zhì)量監(jiān)管、運維等全生命周期各個環(huán)節(jié)的信息交換平臺，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息技術(shù)平臺支持，最大化發(fā)揮綠色科技住宅，包括圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、科技系統(tǒng)體系等在內(nèi)的綜合效能和集成優(yōu)勢。

2綠色科技住宅項目案例實施效果

南京海玥名都綠色科技住宅項目的高效節(jié)能建筑圍護體系，可使建筑全年負荷降低22.49%，使其制冷取暖能耗大大低于傳統(tǒng)住宅，用電量是常規(guī)空調(diào)的40%～50%，完全滿足JGJ134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》規(guī)定的圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計限值，遠優(yōu)于普通住宅建筑節(jié)能標準，最大限度地降低能耗。室內(nèi)環(huán)境濕熱體感良好，其參數(shù)控制可達到夏季溫度不高于26℃，冬季溫度不低于18℃，濕度范圍為30%～70%，為客戶提供了更為健康、舒適、綠色、人性化的居住體驗。海玥名都成為江蘇省首個獲得英國BREEM綠色住宅認證的項目，同時也獲得了國家二星級綠色建筑設(shè)計標識，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

3結(jié)語

綠色科技住宅圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計能為使用者提供更加健康舒適的空間環(huán)境品質(zhì)，促進居住者全面身心健康，實現(xiàn)建筑性能的全面提升，從而達到生命滋養(yǎng)、人與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。相信在不遠的將來，隨著綠色科技住宅的理念深入人心，其投入回報比和品牌忠誠度的價值會愈加顯現(xiàn)，綠色科技住宅體系及技術(shù)為打造綠色健康人居而得到更廣泛的推廣和應(yīng)用。

作者：施群 劉曦 陳棟 尹月 單位：上海建工房產(chǎn)有限公司