锦湖名苑建筑节能65%设计与实践

    一、概况 
    从上世纪八十年代初提出建筑节能，到目前已经历了节能30%和50%两个阶段，如何在节能50%的基础上进一步提高节能率，是形势需要必需研究的新课题。我国从1978年至2000年国民经济总产值翻两番，能源消耗翻一番。能源消耗没有按比例增长的原因，是与抓好节能工作分不开的。十六大提出全面建设小康社会，提高人均居住面积，加快城镇化进程，住宅需求量增加，随着生活水平提高，采暖温度也有提高趋势，这些都将增加能源消耗。按着我国可持续发展战略的需要，减少建筑耗能的增长速度，继续提高建筑节能率是必需的。 
齐齐哈尔市地处北纬46度，冬季采暖期182天，最冷月平均气温-19.4℃，最热月平均气温22.8℃，采暖期度日数5132℃d，是我国最北方的冬有严寒夏有酷暑的城市。建筑节能工作在省建设厅和市建设局的领导下，取得了较大成绩。目前市区每年竣工100多万平方米商品住宅全部都是节能住宅，建筑节能设计、施工和管理水平全面提高。 
    二、锦湖名苑设计
    1.锦湖名苑概况
    锦湖名苑地处齐齐哈尔市西北部，位于城市冬季主导风向的上风向。规划用地面积96000平方米，规划总建筑面积129000平方米，其中住宅面积122000平方米。锦湖名苑共29栋住宅楼，分为四个园，分别为恬水园、秀水园、丽水园和碧水园。建筑基本为一字型，正南朝向(除丽水园5、6、7号，碧水园l、2、3号向西南偏29度以外)。每栋住宅楼均设有半地下室和阁楼。住宅楼采用全现浇钢筋混凝土清水大模板结构体系。附近有浏园燃煤供热站，但容量已满，不具备给该小区供热条件。按市政府建设生态园林城市的要求，锦湖名苑决定采用电散热器供热。 
    2.电采暖与建筑节能 
    1）黑龙江省为富电地区，且电采暖电力来源广泛，主要有煤电、水电、核电、风电，其成本分别为0.2元/KWh、0.06元/KWh、0.15元/KWh、0.6元/KWh。水电、核电、风电等清洁可再生能源的比例在逐步提高。 
    2）电热联产是城市供热的主要方向。大型的集中式的燃煤发电模式综合能效为30%—40%。而先进的燃煤发电机组其最高发电效率可达45%-50%。单纯发电的电站通过大型的冷却塔，将约60%—40%能量作为废热给释放掉。我们把能对发电过程中所产生的废热加以利用的技术称之为热电联产，热电联产的综合能效最高可达90％以上。 
    3）电力输送线损率在6%左右，而温水热力输送损耗在10％左右。电力输送更容易一些。 
    4）电热采暖室温容易控制，不存在温水采暖的水力失调问题，有利于节能。 
    5）节能率65％是由供热系统和建筑物共同承担的，本工程虽然没有供热系统，在解决好建筑物节能率时，即可用于有供热系统住宅建筑的推广。 
    3.结构体系的选择 
    结构体系决定墙体建筑构造、建筑造价和施工可行性，决定墙体材料的产生耗能和运输耗能。墙体改革是我国可持续发展的重要措施，吉林省虽然没有全面禁止使用黏土空心砖，但基本形式已确定。目前作为墙体改革的过度阶段，如何从材料使用和结构体系选择上找到一个适合本地情况的解决方案，为全面禁止黏土实心砖做好研究、设计、施工和管理准备，是本小区需要一并解决的。
    经多种结构体系比较，结合本地区材料供应和施工技术水平，决定采用全现浇清水混凝土大模板结构体系。该体系具有建筑自重轻、抗震性能好、室内净面积大和施工可行性好等优点。内外承重墙均为140厚C30钢筋混凝土清水墙体，户内部分间墙采用GRC空心板条。基础采用墙下钢筋混凝土条形基础或垡片基础。按现行的《大模板多层住宅结构设计与施工规程》进行设计。钢筋混凝土墙体隔蒸汽阻值高，是砖墙的6.6倍，即相当于900厚砖墙的隔蒸汽阻值，有利于阻止水蒸汽转移，提高复合保温饰面层的耐久性。 
    该结构体系要求住宅平面设计简洁，户型种类不宜过多，否则模板投入量大，施工困难，施工成本过高。在规划设计中考虑流水作业特点，相同户型集中布置。采用清水混凝土，内外墙面和天棚不需抹灰，施工速度快，施工质量好。齐齐哈尔市地处嫩江冲积平原，地基承载力低，采用全现浇清水大模板结构体系，建筑自重仅有砖混住宅的2/3，有利于大幅度减少基础投资，降低工程造价。 
    4.节能65％的建筑节能率和系统节能率 
    l）齐齐哈尔1980年住宅建筑耗热量为33.7W/m2，采暖总耗热量指标： 
G=qH/(η1η2)=33.7/(0.85×0.55)=72.1 W/m2    
    2）节能65%采暖总耗热量指标： 
G65%=G×0.35=72.1×0.35=25.2 W/m2 
    3）如果采暖系统效率不提高，则建筑物耗热量和节能率为： 
qH65%=G×0.9×0.68=15.4 W/m2 
a1 65%=1－15.4/33.7=0.54=54% 
    4）如果采暖系统锅炉热效率由68%提高到72%，则建筑物耗热量、建筑物节能率和采暖系统节能率为： 
qH65%=G65%×0.9×0.72=16.3 W/m2
a1 65%=1－16.3/33.7=0.52=52% 
a2 65%=l－(0.85×0.55)/(0.9×0.72)=0.28=28% 
    三、节能构造、措施及计算 
    1.综合节能措施和耗热量比例分析 
    采用综合节能措施。规划布局采用南向和接近南向布置。建筑面积为一字型，无过多的凸凹变化。体型系数为0.24至0.29。单元入口设置门斗。对户间楼面和地面设置保温措施。将楼梯间和阳台作为温度过度区，提高节能效果。小区建筑加权平均耗热量为15.46 W/m2，加权平均节能率为54%。随着节能率的提高，建筑各部分的耗能比例也在变化。以秀水1号住宅为例，建筑耗热量为15.5W/m2。在不考虑换气耗热量情况下，维护结构耗热比例为：屋面为5%，地面为4%，墙面为33%，门窗为59%。在考虑换气耗热量情况下，建筑耗热量比例为：屋面、地面、墙面为26%，门窗为29%，换气为45%。从上述耗热量比例看，墙体、屋面和地面耗热量比例较小，耗热量主要是门窗和换气，门窗和门窗缝隙的控制是节能的主要措施。 
    2.墙体设计 
    外纵墙采用100厚EPS板(K=O.383W/m2K)，山墙采用120厚EPS板(K=O.324W/ m2K)。饰面采用玻璃丝网格布薄抹灰，刷浮雕型弹性涂料。首层在薄抹灰上贴磁砖，增强饰面层强度。EPS板从条型基础上开始铺设。混合砂浆砌筑的砖墙的蒸汽渗透系数是钢筋混凝土的6.6倍，因此140厚混凝土墙体相当于900厚砖墙的隔汽效果，墙体构造更加合理。 
    3.屋面和地面设计 
    屋面采用200厚EPS板保温(K=O.199W/m2K)，半地下室地面采用50厚EPS板保温，楼面采用30厚EPS板保温。按本小区工程计算，楼面面积占户与户之间传热面积的70%至84%，楼面加10厚EPS板保温，较好地解决了户间传热和地面撞击隔声问题。 
    4.门窗设计与选型 
    门窗耗能约占围护结构传热耗能的59%，是节能设计的重点。本工程除北侧阳台窗外，全部采用三玻65系列海螺型材塑钢窗，实测传热系数为K=1.89W/m2K。比二玻型材塑钢窗(K=2.6W/m2K)提高保温性能38%。三玻型材塑钢窗为三道密封胶条，空气渗透性为0.48m3/hm，达到GB7107第5级标准。清水混凝土外墙施工，窗洞口施工精度较高，塑窗安装采用后塞口施工。窗与洞口之间留10毫米空隙，并用发泡聚氨脂胶填充。外贴EPS板与塑钢窗搭接20毫米，减少窗口热桥。阳台门采用防寒木门，上部为双层玻璃，下部为双层9层胶合板夹30厚苯板。  [Page]
    5.楼梯间保温及耗热计算问题 
    1）楼梯间耗热量的控制，是节能设计的关键因素，使用过程中含有很多不确定因素。分户门采用高级步阳牌三防门(K=2.6W/m2K)，此门为三道密封胶条，在热压及风压作用下的冷空气渗透得到了有效控制。楼梯间外门设门斗，双层门均为双层玻璃全玻璃门，外层门设电子锁。楼梯间窗洞口为1200×1200，三玻塑钢窗。楼梯间内横墙采用40厚EPS板保温。电采暖形式下的分户供暖，楼梯间无采暖设备。  
    2）楼梯间耗热计算： 
    ①按规范方法，即采用温差修正系数，本计算采用n=0.5(7~30层建筑)。建筑耗热量16.06 W/m2，节能率52%。规范计算方法中没有对楼梯间外墙保温性能、外门保温性能、外窗保温性能和内墙保温、分户门保温性能提出要求。 
    ②按着由楼梯间内墙传入楼梯间热量等于楼梯间向外墙传出热量的原理，当楼梯间外墙、外窗和外门保温性能不变时，楼梯间内墙和分户门随着热阻提高，楼梯间温度下降，内墙和分户门的热阻值决定了楼梯间的温度。提高楼梯间内墙和分户门的热阻值，降低楼梯间的温度，则楼梯间对外的耗热量随着降低，达到节能目的。 
按上述方法计算楼梯间温度，在不考虑换气情况下，楼梯间温度为11.3℃，在考虑换气情况下，楼梯间温度为7.8℃。本住宅为一梯二户住宅，每单元为10户至12户，人员活动较少。单元门为全玻璃电子门，分户门为三道胶条三防门，楼梯间密封较好。上述两点说明楼梯间冷风渗透较少。 
上述方法实现了楼梯间不设采暖设备，降低楼梯间温度，达到节能目的。建筑耗热量15.5 W/m2，节能率54%。 
    6.阳台设计及耗热量计算 
    二至六层客厅采用飘窗，解决南侧大阳台洞口过大，散热量大问题。北侧阳台栏板采用100厚EPS板保温，单框双玻塑钢窗。北侧阳台做为温度过度区域，具有较好保温效果。由室内传向阳台的热量使用阳台温度升高。本计算采用由室内向阳台传热量等于阳台向室外传热量方法，计算出阳台的耗热量。 
    7.电散热器安装位置 
在设计电散热器位置时，考虑了电散热器位置对节能的影响，将散热器设在靠近外墙的横墙上。冬季用较厚的窗帘对窗和外墙进行保温时，如将电散热器设在窗下，将不利于电散热器散热，或由于窗帘外侧温度较高而不利于节能。    ． 
    8.节能计算分析 
    l）窗的实测传热系数K=1.89 W/m2K，考虑测试窗型洞口尺寸为1500×1500，实际窗型种类较多，可能与测试数据存在误差，因此在耗热量计算中采用K=2.0 W/m2K。 
    2）在耗热量计算中，楼梯间耗热量采用两种方法，前一种采用差温差修正系数法，直观，有据可查；后一种采用通过传热量相等的方法，计算楼梯间温度。后一种方法在1997年齐齐哈尔市繁荣小区9号、10号住宅中采用，在节能测试中的测试结果与计算结果基本一致。这一方法还需进一步研究，以获得理论支持。楼梯间的使用也是非常重要的，取决于业主的素质和物业管理水平。对于锦湖名苑中高档住宅来说楼梯间的使用是没有问题的，但可能不适用于低档住宅。在使用过程中，还应对楼梯间的温度进行跟踪测试，其中也包括阳台。因此，采用后一种方法做为计算结果。 
    3）推广大型城市供热站和供热分产控制，供热系统节能率能够进一步提高，在计算中考虑锅炉热效率提高4%，建筑物耗热量为16.3 W/m2，节能率为52%。如不考虑供热系统对节能率提高的贡献，建筑物耗热量为15.4W/m2，节能率为54.3%。锦湖名苑采用后一种计算方法做为计算结果，建筑耗热量15.46W/m2，节能率54.1%，基本达到了不考虑供热系统节能率提高的贡献时，建筑物的节能率。 
    四、绿色能源利用 
    1.采用太阳能热水器供应生活热水，是节能的另一重要部分。三北地区太阳能资源丰富，日照时间长，阴天时间少，是应用太阳能的最佳地区。随着管道防冻、水位控制等技术的成熟，为大量推广·使用太阳能创造了条件。采用分户供水太阳能热水器，维护和管理简单。太阳能热水器集中布置，并与屋面色彩协调。户内设太阳能热水器管路管道井，并配置专用供电插座。太阳能热水器给水管和溢流管与卫生间管路统一布置。太阳能热水器容量每3至4人使用考虑，选用130升。 
    2.130升太阳能热水器，水箱净容量107升，有效储水量100升。冬季12月份每日升温24度，夏季7月每日升温67度。按日照率70%计算，每台太阳能热水器全年得热1352KWh。小区共1004台太阳能热水器，折合每平方米居住建筑建筑面积得热11.1KWh。按节能前建筑耗热量计算（147.2KWh/m2），太阳能节能率为7.5%，建筑物节能率加太阳能节能率之和为61.8%。 
    五、开发管理 
    建筑节能是一项系统工程，涉及楼盘开发的全过程，哪一个环节产生问题，都将影响到节能效果。开发公司作为小区的建设单位，控制着小区开发建设的全过程，要抓好每个环节。 
    1.抓好设计过程控制。优化节能设计，落实好关键部位节能措施，处理好节点构造。要根据大模板施工的特点，设计主体结构。注意水、电、智能综合布线与结构的配合。 
    2.抓好施工环节。制定好施工方案，大模板流水施工是控制施工的主线。研究好关键工序的施工措施，做到建设单位、监理单位和施工单位全部掌握。选择好模板加工厂家，确定模板加工方案。 
    3.做好关键材料及半成品的采购工作。对影响外保温的聚苯乙烯泡沫塑料板、玻璃丝网格布和胶必须严格把关。对影响饰面效果的涂料必须选用高档弹性涂料。对门窗的采购要考虑传热系数、气密性和五会配件的质量。对电散热器和太阳能热水器的选购要考虑性能、价格、质量和售后服务。 
    4.做好使用中的节能宣传。我们将对楼梯间、阳台、飘窗等与使用有关的节能措施和冬季室内换气方法等写入用户手册中，帮助用户在日常使用中节能。 
    六、经济可行性分析 
    开发单位应按国家的产业政策搞好墙体改革、建筑节能和绿色清洁能源利用。做为企业，它的宗旨还要以盈利为目的，否则企业将无法生存下去。齐齐哈尔市是落后的老工业基地，经济水平不够发达，人均收入较低，房价偏低，开发企业利润不高。锦湖名苑工程造价比普通住宅提高近200元／平方米。增加的建筑投资一是降低开发利润，二是在楼盘的推广中加强卖点的宣传，一是大模板结构较砖混住宅提高使用面积12%至15%，用使用面积计算房价时房价不但没有提高，反而降低了许多。二是高节能率住宅采暖费用低于包烧费，计算出每户实际可能支出的采暖费，让用户买得放心。三是宣传结构的安全抗震性能。通过上述三个卖点的宣传，快速销售，快速回笼资金，实现企业快速发展。 
    七、结束语 
    技术进步需要付出很多代价，需要开发单位、设计单位、监理单位、施工单位及材料供应商的大力配合，还需要房屋使用者即业主的配合。但从目前地区的技术和经济水平看，还存在很大差距，需要发单位付出很多艰苦的努力。
    ■  吉林科龙装饰工程有限公司