低能耗建筑节能设计的要点研究——以七宝镇古美北社区S110501单元27-01地块为例

低能耗建筑节能设计的要点研究——以七宝镇古美北社区S110501单元27-01地块为例

葛佳惠

上海新建设建筑设计有限公司

摘要：将节能建筑设计理念引入建筑工程设计中，不仅降低施工过程中的环境污染问题，而且还节约建筑资源和材料，降低施工成本，提高建设项目的经济效益。本文以七宝镇古美北社区S110501单元27-01地块为例，分析了高层建筑节能设计中存在的常见问题，最后从建筑本体、外墙保温隔热、屋面保温隔热以及建筑遮阳方面，提出高层建筑节能设计策略。

关键词：低能耗建筑；围护结构；节能设计；优化策略

1建筑节能设计的意义

在可持续发展的前提下，城市发展应当遵循低碳环保的规划和发展原则，注重环境保护，实现绿色节能的目标。建筑设计应秉承绿色环保的生态发展理念，减少施工过程中大气污染和噪声污染等环境污染，实现人与自然的和谐发展。在建筑设计过程中，为了降低能源和建筑材料的消耗，提高资源利用效率，缓解能源短缺的压力，应当遵循节能设计理念，注重建筑节能原则，合理选用节能技术和材料。

2 建筑节能设计中需要改进的问题

在现代的建筑设计领域中已经开始广泛应用建筑节能设计理念。然而，在工程设计过程中，它仍然存在一些问题。例如，新能源的利用效率不够高，这使得它无法缓解自然资源供需紧张的局面。这些问题对于建筑节能设计的推广产生了负面影响。为了推动建筑行业中建筑节能的健康发展，我们需要依靠新的技术。在建筑设计的过程中，设计师的能力对于建筑节能的效果产生着一定的影响。而新型建筑结构的不断出现导致了建筑设计的难度也在增加，因此设计师的专业知识水平是否适应建筑行业的发展和节能设计的要求会直接影响到建筑节能技术的效率，最终会影响到建筑设计的效果。然而，目前节能技术更新升级的速度相对缓慢，这导致建筑节能设计者无法获得足够的资料支持，进而导致建筑节能设计的效果不佳，不可避免地影响到经济效益。

3高层建筑节能设计案例解读分析

3.1项目概况

项目位于上海市闵行区七宝镇，地块东至星东路，西至智联路，南至平吉路,北至古龙路，其中东侧和星东路之间有10m宽城市绿化带。本项目为新建住宅小区，总投资10亿元，规划用地面积为37509m2，总建筑面积12.42万m2。超低能耗建筑申报范围为1#2#3#6#7#8#10#11#13#14#16#17#楼，一共12栋商品住宅楼；申报范围按常规容积率计算口径统计的建筑面积（包含3%容积率计算支持的面积）为8.05万m2，申请不计容建筑面积2321.74m2。均为17~18层高层住宅建筑，户型包括建筑面积89m2/99m2/147m2，采用装配整体式剪力墙结构。项目主要户型包括89m2/99m2/147m2，其中中小户型（89m2/99m2）楼栋每层4~5户，大户型（147m2）楼栋每层2户。

3.2建筑节能设计策略

3.2.1建筑本体节能措施

⑴建筑朝向

方案设计：项目总平面布置充分利用场地的自然资源，各单体建筑朝向均为南偏东18.75°，楼栋之间间距超过30m，各栋楼均有良好的日照条件。

⑵体型及窗墙比

各栋建筑没有过多的凸凹设计，的平面布局比较整齐，这有利于减少建筑的传热面，提高整体节能能力。各栋建筑的体型系数在0.37-0.40之间。在确保采光和通风的前提下，该项目适当控制了窗墙比，减少了东西向房间的外窗设置。

⑶自然采光及通风

适应上海地区的气候特征和居民生活习惯，项目通过外窗的面积和窗型优化，保障室内自然采光和通风效果。卧室和起居室的窗面积至少达到房间地面积的1/6，以满足该房间的自然采光需求。卧室和起居室的外窗开启扇的通风开口面积也需要占房间地板面积的8%以上，以满足《上海市超低能耗建筑技术导则(试行)》的约束性指标要求。

3.2.2外墙保温隔热

项目采用三种外墙体系，⑴预制混凝土夹心保温墙板，保温材料为65毫米厚聚氨酯硬泡沫塑料（导热系数0.024W/(mK)）；⑵现浇钢筋混凝土外墙采用免拆保温模板一体化墙体保温系统，保温材料采用100毫米硅墨烯免拆模保温板（导热系数0.052W/(mK)）；⑶砌块墙体采用了200毫米加气混凝土砌块（B06级），外侧则采用保温材料为60毫米热固复合聚苯板（导热系数为0.048W/（mK））的保温装饰一体板。三种外墙室内侧均采用10~15毫米无机保温膏料（厨房、卫生间贴砖区域除外）（导热系数0.055W/(m·K)）。依据节能计算，外墙平均传热系数≤0.4W/(m2K)。

根据方案所确定的外墙围护结构体系，进行深入设计。在PC部分外墙的外叶板和内叶板采用预制混凝土夹心保温墙板，夹心保温层采用导热系数为0.024W/(m·K)，燃烧性能级别为B1级的65mm厚聚氨酯硬泡沫塑料。内外叶板之间采用不锈钢连接件，并采用A级保温材料进行封边。同时在PC部分室内侧采用10mm或15mm无机保温膏料做内保温。(7#\8#\11#楼)或15mm无机保温膏料（其他楼栋）做内保温。该方式属于外墙保温一体化形式与内保温的组合方式，核算外墙保温一体化系统的热阻占该部位外墙整体热阻的比例为91.0%，大于60%的管理规定要求。

表1 PC部位外墙传热系数计算(1#楼)

非预制混凝土部分的外墙采用免拆保温模板一体化墙体保温系统。该系统采用了硅墨烯保温与结构一体化系统，其中硅墨烯免拆模保温板的厚度为100毫米，导热系数为0.052W/(m·K)，燃烧性能为A级。此外，在非预制混凝土部分的墙体室内侧（不包括厨房和卫生间瓷砖区域），还使用了10毫米厚的无机保温膏料，导热系数为0.055W/(m·K)，燃烧性能为A级。(7#\8#\11#楼)或15mm无机保温膏料（其他楼栋）做内保温；该方式属于外墙保温一体化形式与内保温的组合方式，核算外墙保温一体化系统的热阻占该部位外墙整体热阻的比例为88.2%，大于60%的管理规定要求。

表2 现浇部位外墙传热系数计算(1#楼)

为了提高建筑物的保温性能，非PC砌块墙体采用200mm加气混凝土砌块（B06级）。在外侧使用60mm热固复合聚苯板作为保温材料（导热系数为0.048瓦特/米·开尔，燃烧性能为A级）的保温装饰一体板。为了进一步提高保温效果，在非PC部分室内侧还采用了10mm无机保温膏料（导热系数为0.055瓦特/米·开尔，燃烧性能为A级）作为内保温。同时，在非PC部分（厨房、卫生间贴砖区域除外）室内侧，采用了不同厚度的无机保温膏料来实现内部保温，7号、8号和11号楼使用10mm，其他楼栋使用15mm。

表3 砌块部位外墙传热系数计算(1#楼)

经热工计算，各栋楼的全楼外墙加权平均传热系数均≤0.40W/(m2K)。

3.2.3屋面保温隔热

屋面保温层采用150mm（计算厚度120mm）挤塑聚苯乙烯泡沫（XPS）（导热系数0.030W/(m·K)）。依据节能计算，屋面传热系数为0.26W/(m2K)，依据方案确定的屋面保温体系进行深化设计。本项目屋面保温层采用150mm（计算厚度120mm）挤塑聚苯乙烯泡沫（XPS）（导热系数0.030W/(m·K)，燃烧性能B1级）。经核算，屋面传热系数为0.26W/(m2K)。具体屋面构造层次说明如下表4：

表4屋面构造做法

3.2.4建筑遮阳

南向卧室外窗、东西向卧室/书房外窗、北向在天井区域外的卧室外窗，均采用中置百叶遮阳型外窗。南向客厅阳台门，利用上层阳台板形成固定遮阳效果，阳台板出挑深度为1.8m，宽度覆盖阳台门。南向卧室外窗、东西向卧室/书房外窗、北向在天井区域外的卧室外窗，均采用中置百叶遮阳型外窗，实现外遮阳的可调节。南向客厅阳台门，利用上层阳台板形成固定遮阳效果，阳台板及饰面线条相对阳台门中心线的距离为1820mm，宽度覆盖阳台门。依据上海市《居住建筑节能设计标准》中的计算方法，阳台部位的外遮阳系数为0.68，则该部位的综合遮阳系数为0.31。

4 结语

建筑节能设计是一项复杂的系统工程，需要在项目基础设计要求上，结合绿色节能设计理念，尽可能实现节能降耗，以达到人与自然和谐共存的目标。该项目采用外墙保温一体化措施，具体形式为预制混凝土夹心保温外墙系统、免拆保温模板一体化墙体保温系统，一体化保温范围比例和热阻比例满足要求，各栋楼外墙平均传热系数≤0.4W/(m2K)，符合《关于推进本市超低能耗建筑发展的实施意见》（沪建建材联[2020]541号）对容积率计算的条件要求。

参考文献：

［1］浅谈房屋建筑节能设计［J］.贾文花.石材.2023-01-05

［2］现代绿色建筑节能设计研究［J］.李建强.能源与节能.2023-01-17

［3］高层建筑节能设计问题及优化策略研究［J］.黄文虎.中国建筑装饰装修.2022-10-25