铜陵市干扰台地块（中房豪庭）居住建筑节能设计案例
中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所
铜陵市干扰台地块（中房豪庭）位于安徽铜陵市广播电视局干扰台地块，为住宅小区，由铜陵市房产开发总公司开发。本工程分为由4栋楼组成，其中1号、2号、4号楼为多层住宅，框架结构。3号楼为小高层，剪力墙结构。2号楼为6+1层，局部为5层，建筑高度20.75m，建筑面积2808.73平方米。3号楼为十一层加跃层，总高度为36.75m。设计使用年限为50年的二类住宅，总建筑面积9300平方米，地下室建筑面积为812平方米，为自行车库，机动车库面积1123平方米(机动车位27辆)与主楼分开，并留有人员出入。参照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》进行节能设计。
在本工程的规划设计中考虑到建筑节能要求，建筑物的朝向为南向设计为主。这是由于太阳高度角和方位角的变化规律，夏热冬冷地区南北朝向的建筑夏季可以减少太阳辐射热，冬季可以增加太阳辐射热，是最有利的建筑朝向。在规划条件允许的情况下，应该优先采用南北或接近南北朝向。
建筑物体形系数（建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比）的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。但体形系数过小，将制约建筑师的创造性，权衡利弊，本工程建筑单体（条式）的体形系数控制在0.35左右。
居住空间以舒适、合理、有效组织各功能空间，实施动静分区、公私分区、干湿分区；采用全明窗设计，部分窗采用飘窗设计增加空间，但是考虑到节能要求，控制窗墙面积比在30%左右；考虑到室内的无障碍性，除利用坡屋面设计部分跃层房外，其余都设计为平面式。单体立面图如下图所示：
建筑围护结构主要可分为外墙、屋顶、外窗、内墙（分户墙）、楼板和地面。住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是外墙、屋顶、窗户。从节能的角度出发，这3个主要外围护结构的保温隔热设计必须予以足够的重视。
首先是外墙保温系统的选择。
目前外墙保温主要分为外墙外保温和外墙内保温两大类。
外墙内保温，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温的施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。但外墙内保温保温隔热效果差，外墙平均传热系数高；热桥保温处理困难，易出现结露、霉斑等现象；同时建筑使用内保温体系还占用室内使用面积；不利于室内装修，包括重物钉挂困难：在安装空调、电话及其他装饰物等设施时尤其不便等等。
而外墙外保温相对于内保温，有以下几点优势：1、对建筑物主体结构进行保护，延长建筑物寿命。由于外保温是将保温层置于结构外侧，降低了由于温度变化导致的结构变形产生的应力，并减少空气中有害物质和紫外线对结构的侵蚀。2、有效消除“热桥”以往采用内保温，“热桥”是难以避免的，而外墙保温有效地防止热桥的产生，避免结露。3、使墙体潮温情况得到改善，一般内保温需设隔汽层，而采用外保温保温材料的透温性能远远强于主体结构，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，结构层的整个墙身温度提高了进一步增强了墙体的保温性能。4、有利于室温保持稳定，采用外墙外保温，由于墙体蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，有利于室温抲持稳定。5、增加房屋使用面积。可以避免二次装修对保温层的破坏。
因此，由于本工程的外饰面既有面砖又有涂料，而且根据房地产开发方提出节能方案需考虑经济性的要求，从胶粉聚苯颗粒保温浆料、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等材料综合考虑下来，外墙采用胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统。
其次是屋面节能技术的采用。
目前全国各地广泛采用的倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增，所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加了造价，使构造复杂化。其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。再次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气、工期等影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率：如因保温层和找平层干燥困难而采用排汽屋面的话，则由于屋面上伸出大量排汽孔，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地破坏了防水层的整体性，排汽孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落，反而使雨水灌入孔内。倒置式屋面与普通保温屋面的比较如下表，由表可知，倒置式屋面的优越性显而易见。
本工程的平屋面采用倒置式屋面，采用加25mm厚挤塑聚苯板作保温层。从上至下的构造层依次为英红瓦，聚氨脂防水卷材一道，35mm厚细石混凝土整浇层，25mm厚挤塑聚苯板保温层，结合层（均匀涂刷配套胶粘剂），20mm厚水泥砂浆找平层，100mm厚钢筋混凝土结构层，15mm厚混合砂浆一层。本工程建筑有部分结合坡屋面的设计，坡屋顶不仅能为建筑提供新的使用空间，而且由于在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡屋面是斜射的，而对于平屋面是正射的，深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大约节省20%--30%的能源消耗。
再次是门窗材料，窗框和玻璃的选用。
门窗作为建筑外围护结构的开口部位，不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求，还要具有优良的保温、隔热、隔声性能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，才能满足人们节约能源、保护环境，改善热舒适条件，提高生活水平，实现社会可持续发展的要求。门窗在一般建筑外围护结构中约占30%-40%，其热损失占到了50%左右。从理论上讲，窗户越大其热损失也越大。而实施建筑节能时，窗的节能造价也占到节能总造价的50%左右。
通过建筑外窗的热量中，占窗面积80%左右的玻璃得热是第一位，其次是窗缝隙空气渗透传热，而窗框所传热量占第三位。因此，使用既隔热又隔声的采光玻璃是提高窗户热学、声学和光学性能的关键。热反射镀膜玻璃、中空玻璃、热反射中空玻璃、低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃中，采光、隔热、保温综合节能效果好的低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃是目前世界上最理想的窗玻璃材料，相对价格也是最高的。
除了玻璃之外，提高窗框隔热性能也是确保外门窗保温隔热效果的措施之一。虽然PVC的气密性、隔声和保温隔热性能较铝合金窗好，但其抗风压、水密性能、单一色彩的装饰性能明显不足，而且在明火下会燃烧放出有毒气体，防火性能较差。采用隔热条的铝型材传热系数可以下降得比较低，铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力，其表面的反射能力与表面状态和颜色有关，对热辐射的反射能力最高可达90%，这对于阻隔太阳辐射热是很有利的。
然后，确保门窗的负压气密性。在空调通风制冷房间中，通常是保持室内正压（≤50Pa），即室内压力大于室外压力，这对外窗要求的就是“负压气密性”。这样，目前我国使用最多的外开式平开窗和一些外侧单向密封的推拉窗型，即“正压气密性”的窗型，就不一定能满足空调建筑外窗“负压气密性”的要求。国家标准GB7107《建筑外窗空气渗透性能分级及检测方法》中明确规定了“检测负压差下空气渗透率”的内容。因此，双向密封的推拉窗型和内开式平开窗型，对防止夏季空调房间的空气渗透能量损失会更有利。
最后，外门窗的设计还有适当考虑窗的通风换气和散热，夏季的建筑白天隔热好，晚上散热快，就利于降低冷负荷。而且 在我国目前建筑物内尚未能普遍设置机械换气设备如微量通风器等的条件下，还要靠可调节换气、能开启的外窗等自然通风手段来改善室内空气质量。建筑外窗的窗墙面积比（南向）和窗的可开扇比例适当大一些，有利于充分利用窗及其缝隙的自然通风和晚间散热作用，处理好隔热和散热的矛盾。
建筑使用能耗中，照明能耗为20～30%，是占第二位的。因此，在考虑窗的隔热节能时，要满足窗的采光要求。否则，如果窗洞面积较小、窗杠遮光面积大，玻璃的可光透射率太低，自然采光不足，造成白天都要开灯，这就增加了照明能耗，而照明放热又造成室内得热，从而又加大了空调冷负荷，增加了空调能耗。塑料窗的粗大框架遮光，不少塑料窗的窗框窗洞面积比高达40%左右。洞品、窗型相同时，塑料窗比铝合金窗的采光系数小11%左右，采光性能和视野效果较差。所以，外窗设计时还有考虑满足采光要求，确保建筑照明节能。
其他围护结构的构造，比如户门采用防水、保温、防盗一体化的双层金属门板，中间填充15mm厚的矿棉。底层利用车库、地下室等架空做法，使得房屋不与地面直接接触，改善了底层住户夏热冬冷的不适应。
建筑节能设计方案选定之后，就要通过计算来验证是否达到建筑节能设计标准；采用的工具为中国建筑科学研究院软件工程研究所建筑节能中心的《CHEC夏热冬冷地区居住建筑节能设计分析软件》 进行规定性指标和性能性指标的计算。通过软件的计算，可以再对方案进行微调，确保在达到50%的节能目标下采用最经济的节能设计方案。
我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。按照目前的建筑能耗状况，到2020年我国建筑能耗将比2004年增加2.5亿吨/年标煤和新增耗电5800～6300亿度/年，总计折合电力约1.3万亿度，新增量相当于目前建筑总能耗的1.3倍。根据发达国家经验，随着城市发展，建筑将超越工业、交通等其它行业而最终居于社会能源消耗的首位，达到33%左右。我国城市化进程如果按照发达国家发展模式，使人均建筑能耗接近发达国家的人均水平，需要消耗全球目前消耗的能源总量的1/4来满足中国建筑的用能要求。因此，必须探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径，大幅度降低建筑能耗，实现城市建设的可持续发展。
当前我国各级政府高度重视建筑节能，颁布立法措施，从严执行建筑节能标准，尽管节能建筑的造价要高一些，一般提高近10%，但这笔投资只需5－7年就可以通过节能收回增加的成本，而现在一般建筑寿命有50年，受益时间长达40多年。建筑节能何乐而不为呢？
中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所
铜陵市干扰台地块（中房豪庭）位于安徽铜陵市广播电视局干扰台地块，为住宅小区，由铜陵市房产开发总公司开发。本工程分为由4栋楼组成，其中1号、2号、4号楼为多层住宅，框架结构。3号楼为小高层，剪力墙结构。2号楼为6+1层，局部为5层，建筑高度20.75m，建筑面积2808.73平方米。3号楼为十一层加跃层，总高度为36.75m。设计使用年限为50年的二类住宅，总建筑面积9300平方米，地下室建筑面积为812平方米，为自行车库，机动车库面积1123平方米(机动车位27辆)与主楼分开，并留有人员出入。参照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》进行节能设计。
在本工程的规划设计中考虑到建筑节能要求，建筑物的朝向为南向设计为主。这是由于太阳高度角和方位角的变化规律，夏热冬冷地区南北朝向的建筑夏季可以减少太阳辐射热，冬季可以增加太阳辐射热，是最有利的建筑朝向。在规划条件允许的情况下，应该优先采用南北或接近南北朝向。
建筑物体形系数（建筑物的外表面积和外表面积所包的体积之比）的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失越小。但体形系数过小，将制约建筑师的创造性，权衡利弊，本工程建筑单体（条式）的体形系数控制在0.35左右。
居住空间以舒适、合理、有效组织各功能空间，实施动静分区、公私分区、干湿分区；采用全明窗设计，部分窗采用飘窗设计增加空间，但是考虑到节能要求，控制窗墙面积比在30%左右；考虑到室内的无障碍性，除利用坡屋面设计部分跃层房外，其余都设计为平面式。单体立面图如下图所示：
建筑围护结构主要可分为外墙、屋顶、外窗、内墙（分户墙）、楼板和地面。住宅建筑围护结构中热工性能最薄弱的环节是外墙、屋顶、窗户。从节能的角度出发，这3个主要外围护结构的保温隔热设计必须予以足够的重视。
首先是外墙保温系统的选择。
目前外墙保温主要分为外墙外保温和外墙内保温两大类。
外墙内保温，是在外墙结构的内部加做保温层。内保温的施工速度快，操作方便灵活，可以保证施工进度。但外墙内保温保温隔热效果差，外墙平均传热系数高；热桥保温处理困难，易出现结露、霉斑等现象；同时建筑使用内保温体系还占用室内使用面积；不利于室内装修，包括重物钉挂困难：在安装空调、电话及其他装饰物等设施时尤其不便等等。
而外墙外保温相对于内保温，有以下几点优势：1、对建筑物主体结构进行保护，延长建筑物寿命。由于外保温是将保温层置于结构外侧，降低了由于温度变化导致的结构变形产生的应力，并减少空气中有害物质和紫外线对结构的侵蚀。2、有效消除“热桥”以往采用内保温，“热桥”是难以避免的，而外墙保温有效地防止热桥的产生，避免结露。3、使墙体潮温情况得到改善，一般内保温需设隔汽层，而采用外保温保温材料的透温性能远远强于主体结构，在墙体内部一般不会发生冷凝现象，结构层的整个墙身温度提高了进一步增强了墙体的保温性能。4、有利于室温保持稳定，采用外墙外保温，由于墙体蓄热能力较大的结构层在墙体内侧，有利于室温抲持稳定。5、增加房屋使用面积。可以避免二次装修对保温层的破坏。
因此，由于本工程的外饰面既有面砖又有涂料，而且根据房地产开发方提出节能方案需考虑经济性的要求，从胶粉聚苯颗粒保温浆料、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等材料综合考虑下来，外墙采用胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统。
其次是屋面节能技术的采用。
目前全国各地广泛采用的倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增，所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加了造价，使构造复杂化。其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。再次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气、工期等影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率：如因保温层和找平层干燥困难而采用排汽屋面的话，则由于屋面上伸出大量排汽孔，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地破坏了防水层的整体性，排汽孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落，反而使雨水灌入孔内。倒置式屋面与普通保温屋面的比较如下表，由表可知，倒置式屋面的优越性显而易见。
本工程的平屋面采用倒置式屋面，采用加25mm厚挤塑聚苯板作保温层。从上至下的构造层依次为英红瓦，聚氨脂防水卷材一道，35mm厚细石混凝土整浇层，25mm厚挤塑聚苯板保温层，结合层（均匀涂刷配套胶粘剂），20mm厚水泥砂浆找平层，100mm厚钢筋混凝土结构层，15mm厚混合砂浆一层。本工程建筑有部分结合坡屋面的设计，坡屋顶不仅能为建筑提供新的使用空间，而且由于在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡屋面是斜射的，而对于平屋面是正射的，深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大约节省20%--30%的能源消耗。
再次是门窗材料，窗框和玻璃的选用。
门窗作为建筑外围护结构的开口部位，不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求，还要具有优良的保温、隔热、隔声性能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，才能满足人们节约能源、保护环境，改善热舒适条件，提高生活水平，实现社会可持续发展的要求。门窗在一般建筑外围护结构中约占30%-40%，其热损失占到了50%左右。从理论上讲，窗户越大其热损失也越大。而实施建筑节能时，窗的节能造价也占到节能总造价的50%左右。
通过建筑外窗的热量中，占窗面积80%左右的玻璃得热是第一位，其次是窗缝隙空气渗透传热，而窗框所传热量占第三位。因此，使用既隔热又隔声的采光玻璃是提高窗户热学、声学和光学性能的关键。热反射镀膜玻璃、中空玻璃、热反射中空玻璃、低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃中，采光、隔热、保温综合节能效果好的低辐射（Low-E）镀膜中空玻璃是目前世界上最理想的窗玻璃材料，相对价格也是最高的。
除了玻璃之外，提高窗框隔热性能也是确保外门窗保温隔热效果的措施之一。虽然PVC的气密性、隔声和保温隔热性能较铝合金窗好，但其抗风压、水密性能、单一色彩的装饰性能明显不足，而且在明火下会燃烧放出有毒气体，防火性能较差。采用隔热条的铝型材传热系数可以下降得比较低，铝合金型材对紫外线、可见光、红外线有很好的反射能力，其表面的反射能力与表面状态和颜色有关，对热辐射的反射能力最高可达90%，这对于阻隔太阳辐射热是很有利的。
然后，确保门窗的负压气密性。在空调通风制冷房间中，通常是保持室内正压（≤50Pa），即室内压力大于室外压力，这对外窗要求的就是“负压气密性”。这样，目前我国使用最多的外开式平开窗和一些外侧单向密封的推拉窗型，即“正压气密性”的窗型，就不一定能满足空调建筑外窗“负压气密性”的要求。国家标准GB7107《建筑外窗空气渗透性能分级及检测方法》中明确规定了“检测负压差下空气渗透率”的内容。因此，双向密封的推拉窗型和内开式平开窗型，对防止夏季空调房间的空气渗透能量损失会更有利。
最后，外门窗的设计还有适当考虑窗的通风换气和散热，夏季的建筑白天隔热好，晚上散热快，就利于降低冷负荷。而且 在我国目前建筑物内尚未能普遍设置机械换气设备如微量通风器等的条件下，还要靠可调节换气、能开启的外窗等自然通风手段来改善室内空气质量。建筑外窗的窗墙面积比（南向）和窗的可开扇比例适当大一些，有利于充分利用窗及其缝隙的自然通风和晚间散热作用，处理好隔热和散热的矛盾。
建筑使用能耗中，照明能耗为20～30%，是占第二位的。因此，在考虑窗的隔热节能时，要满足窗的采光要求。否则，如果窗洞面积较小、窗杠遮光面积大，玻璃的可光透射率太低，自然采光不足，造成白天都要开灯，这就增加了照明能耗，而照明放热又造成室内得热，从而又加大了空调冷负荷，增加了空调能耗。塑料窗的粗大框架遮光，不少塑料窗的窗框窗洞面积比高达40%左右。洞品、窗型相同时，塑料窗比铝合金窗的采光系数小11%左右，采光性能和视野效果较差。所以，外窗设计时还有考虑满足采光要求，确保建筑照明节能。
其他围护结构的构造，比如户门采用防水、保温、防盗一体化的双层金属门板，中间填充15mm厚的矿棉。底层利用车库、地下室等架空做法，使得房屋不与地面直接接触，改善了底层住户夏热冬冷的不适应。
建筑节能设计方案选定之后，就要通过计算来验证是否达到建筑节能设计标准；采用的工具为中国建筑科学研究院软件工程研究所建筑节能中心的《CHEC夏热冬冷地区居住建筑节能设计分析软件》 进行规定性指标和性能性指标的计算。通过软件的计算，可以再对方案进行微调，确保在达到50%的节能目标下采用最经济的节能设计方案。
我国建筑总能耗约占社会终端能耗的20.7%。按照目前的建筑能耗状况，到2020年我国建筑能耗将比2004年增加2.5亿吨/年标煤和新增耗电5800～6300亿度/年，总计折合电力约1.3万亿度，新增量相当于目前建筑总能耗的1.3倍。根据发达国家经验，随着城市发展，建筑将超越工业、交通等其它行业而最终居于社会能源消耗的首位，达到33%左右。我国城市化进程如果按照发达国家发展模式，使人均建筑能耗接近发达国家的人均水平，需要消耗全球目前消耗的能源总量的1/4来满足中国建筑的用能要求。因此，必须探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径，大幅度降低建筑能耗，实现城市建设的可持续发展。
当前我国各级政府高度重视建筑节能，颁布立法措施，从严执行建筑节能标准，尽管节能建筑的造价要高一些，一般提高近10%，但这笔投资只需5－7年就可以通过节能收回增加的成本，而现在一般建筑寿命有50年，受益时间长达40多年。建筑节能何乐而不为呢？
