高层住宅建筑的节能策略

【摘 要】随着近年来我国房地产市场的持续繁荣以及住宅设计趋势的变化,住宅建筑的节能设计愈发重要.本文以大康福盈门大厦为例,从规划设计、围护结构节能设计、遮阳设计等方面对高层住宅建筑的节能策略展开论述.

【关 键 词】高层住宅节能设计

一、项目概况

大康福盈门大厦用地呈南北方向长条形,位于深圳市福田区福田南路南端,总用地面积6848.49O,其中建设用地面积5048.49O,绿化用地为1800O地块西侧临福田南路,并且与中心公园南区隔路相望,北面为26层高的商住楼福滨苑,南面为8层高的住宅小区以及不远处的滨河路,东面为4层高的幼儿园建筑.

本项目由6层的商业裙楼以及1栋超高层的住宅塔楼组成,总高度为150米,共45层（其中还包括一个架空层和两个避难层）.本项目计容积率建筑面积约为55533.39O,其中商业面积为14750O,住宅40683.39O,共315户.

图1：鸟瞰图

二、住宅规划设计时的节能策略

在总体规划和单体设计中,根据建筑功能要求和当地的气候参数,从建筑选址、建筑布局、建筑朝向、建筑体型、建筑间距、建筑密度、建筑层数以及环境绿化等多个方面着手,科学合理地组织平面规划和空间布局,保证建筑能够更多地利用自然能源,在冬季时获得更多日照并能避开主导风向,在夏季时又能减少太阳辐射得热并能利用自然通风,从而达到了节能的目的.

1.建筑选址

福盈门大厦在住宅规划选址时,首先全面了解了建筑所在位置的气候条件、地形地貌、地质水文资料,当地建筑材料的情况等资料.这些资料作为设计的前期准备工作,这样在做具体的规划设计工作时,就能充分利用建筑所处环境的自然资源条件,减少对建筑技术措施和建筑设备的依赖性,从而创造出宜人的、舒适的工作和生活场所.

2.建筑布局

福盈门大厦项目的建筑布局,以朝向均好性,通风均好性,阳光均好性,景观均好性,及噪音均匀性为布局原则进行住宅规划布局.深圳地区夏季主导风向是东南向,因此将A单元和B单元（均为一梯两户）朝中心公园布局,将C单元（一梯三户）的其中两户朝向中心公园,另一户朝向正南方向.

3.建筑体型

建筑设计时必须综合考虑本地区气候条件,冬夏季太阳辐射强度、围护结构构造等各方面的因素,来确定建筑形状,建筑物平、立面凹凸不宜过多,尽可能的减少护结构面积.本项目尽量采用板式的建筑形态,有效利用自然通风,以优化住宅内的通风条件.单体设计时,将体形系数控制在0.30,单位建筑面积对应的外表面积较小,护结构的传热损失也很小.

4.建筑间距

建筑设计时应结合建筑日照标准,建筑节能、节能原则,综合考虑各种因素来确定建筑间距.本项目与周边建筑物的距离均超过了21米以上,以保证建筑能够获得更充足的日照和采光.

三、住宅建筑的围护结构节能设计

建筑围护结构主要包括屋面、外墙、楼地面、外窗、底部架空楼板、以及非采暖房间的隔墙等,提高这些部位的保温隔热水平是建筑节能的重要环节,是降低建筑物制冷采暖耗能的必要措施.

图2：建筑节能计算模型

福盈门大厦的屋顶采用外保温形式,即在钢筋混凝土屋面板上设置50mm厚的防火岩棉板.这种保温形式主要依赖于绝热材料的良好热工性能,即材料的导热系数和蓄热系数的大小.材料厚度相同时,导热系数越小,它的保温隔热性能就越好,蓄热系数越大,材料的热稳定性越好.

本项目处于夏日冬暖地区的南区,故选用了浅饰面,ρ值为0.50,在夏季能反射掉较多的太阳辐射热,从而降低房间的得热量和房间的内表面温度.用软件的DOE-2作建筑物能耗和节能分析后发现,在夏热冬冷地区以北,ρ值的变化对建筑全年总能耗影响不大.在夏热冬暖地区南区,ρ值在0.6～0.8范围内波动,建筑全年总能耗差别较小,而ρ值<0.6时,与ρ值=0.7时相比,建筑总能耗平均降低5.4%,当ρ值>0.8时,建筑总能耗平均增加4.7%.

四、住宅遮阳设计

在北方地区,冬季的太阳辐射通过窗口进入室内,有利于住宅的节能.南方地区夏季太阳辐射强度大,将严重地影响室内热环境,增加建筑空调能耗,所以建筑遮阳对于南方地区的住宅节能设计尤为重要.

福盈门大厦利用绿化和结合建筑构件的处理来解决遮阳问题.主要手法有：加宽挑檐、设置百叶挑檐、外廊、凹廊、阳台、旋窗等.

在严寒地区,阳光充分进入室内,有利于降低冬季采暖能耗,该地区采取遮阳措施并不合适.寒冷地区的部分有夏季空调能耗的城市,适当采取活动式外遮阳可降低夏季能耗.夏热冬冷地区,窗户的太阳辐射得热在夏季增大了空调能耗,冬季则减小了采暖负荷,应根据负荷分析确定采取何种形式的遮阳.一般而言,外卷帘或外百叶式的活动遮阳实际效果比较好.夏热冬暖地区的住宅建筑外窗,尤其是东、西朝向的外窗,应优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施,以达到比窗户本身遮阳和窗户内遮阳更好的遮阳效果.南区的建筑能耗由于主要受太阳直射辐射的影响,更适合采用固定外遮阳措施.而北区同夏热冬冷地区一样,采用活动外遮阳则同时降低冬季采暖能耗和夏季空调能耗.

五、住宅自然通风设计

组织好住宅建筑的自然通风,可以贡献20%的节能率,不仅有利于改善室内的热舒适程度,而且可减少开空调的时间,有利于降低建筑物的使用能耗.因此,在建筑群体规划设计、单体平立面设计和门窗的设置上,应考虑冬季利用日照并避开主导方向,夏季利用凉爽时段的自然通风.

福盈门大厦采用了下列措施优化住宅建筑的自然通风设计：

（1）根据居室的空间大小,确定合适的窗墙比.外窗是建筑节能的最薄弱的部位,外窗面积过大,通过外窗的传热量就会增加.外窗面积过小,又影响室内的采光和通风的不足.

（2）组织室内穿堂风,避免单侧通风.

（3）利用百叶窗加强通风.

在考虑外窗自然通风的同时,也应注意提高住宅外窗的气密性,以减少在冬季时冷空气渗透.福盈门大厦项目的外窗气密性等级设计为6级,满足当地节能规范对与住宅建筑外窗气密性等级的要求.

六、结论

我国现阶段,建筑能耗所占比重非常大,要实现目前所倡导的50%～65%的节能率,任重而道远.大康福盈门大厦项目的建筑节能设计从规划入手,并在单体设计时充分考虑了各种有利于节能的因素,并强调在施工及运行管理的全过程中也要格外重视建筑节能.

参考资料：

[1]《深圳市居住建筑节能设计标准实施细则》SJG15-2005

[2]《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》实施指南,中国计划出版社