绿色科技住宅围护结构节能优化设计

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摘要：结合工程实际，对我国夏热冬冷地区绿色科技住宅建筑围护结构系统的节能优化设计和施工进行了研究，并提出了相应的解决措施。示范项目的应用表明，该优化设计方案具有良好的节能效果，对类似建设项目具有一定的借鉴意义。

关键词：绿色科技住宅；围护结构；节能；优化

随着经济的快速增长与物质消费水平的提升，住户对于其居住的建筑空间质量和室内环境舒适度也提出了更高的要求。绿色科技住宅体系适应市场变化和需求升级，在强调环保节能和可持续性的绿色建筑理念的基础上，围绕建筑中人的需求，提出营造“以人为本”的健康、舒适、智慧的空间感受和生活方式。其中，提高建筑围护结构及构件热工性能的优化设计和施工改良，是绿色科技住宅体系建立和实现的基础条件。从工程实践来看，绿色科技住宅围护结构节能的技术难点主要集中在提高其系统性和高效性等方面，具体体现在墙体保温和节能门窗的适应性选材、气密热桥施工保障、综合遮阳利用技术、土建装修一体化以及建筑信息平台构建等方面。南京海玥名都项目位于江苏省南京市，属夏热冬冷地区，该地区夏季闷热，冬季阴冷。因此，确保建筑外围护结构的热工性能是提升房屋居住空间品质的重中之重。

1绿色科技住宅围护结构节能优化设计

1.1节能性与美观性的综合考量

建筑体形系数对建筑节能的影响主要体现在建筑物与室外大气接触的外表面积的大小。规整建筑平面设计以及减少建筑形体的凹凸变化，可以获得较小的建筑体形系数，并在一定程度上减小建筑外表面积，从而防止不必要的传热损失。市场上常见的绿色住宅普遍通过减少建筑立面的异形变化，以尽可能降低建筑体形系数，因而造成建筑立面开洞形式机械平庸，缺乏韵律，失去美感。南京海玥名都绿色科技住宅项目，建筑层数均在16层以上，其中住宅单体的建筑体形系数最大值控制在0.29，低于JGJ134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的当建筑层数≥12层、体形系数为0.35的设计限值。但是考虑到消费者对于建筑外形的审美要求和彰显艺术品味的需求，在设计和施工中依然保留了阳台、凸窗等造型设计，通过采用热传导效率较低的高性能保温材料和根据动态节能计算加大保温层厚度（达到100mm），同时对薄弱的关键位置进行加强处理，在保证该绿色建筑外围护结构热工性能有效性和系统性的前提下，平衡了绿色科技住宅美观性与节能性的矛盾，营造了美观大方、品质高端的立面造型，深受南京高端客户的喜爱，也获得了南京房产同行的赞誉和认可。

1.2“温控箱”式一体化保温系统

室内空气密闭、室内外温差较大、冷热空气频繁接触、材质导热不均匀等都会在围护结构保温薄弱的地方产生热桥效应，造成诸如内墙结露、霉变甚至滴水等房屋破坏，严重影响了住户的居住使用和身体健康。建筑门窗通常不可避免地会存在装配缝隙，室内外压强差会使得空气发生流通交换，出现热能耗和冷能耗的损失。绿色科技住宅对热桥控制、气密性保障等关键环节的设计优化和施工管控要求的标准更高。案例项目对建筑楼栋采取整体性考量，高效节能建筑围护体系结合屋顶严密热阻隔系统，即外墙、屋顶均设厚100mm热固型改性聚苯板增厚保温层，“温控箱”式传热阻断方式，从楼基到楼顶形成严密的隔热保温体系。所有保温层均包裹至阳台内墙部位，公共区域顶面贴保温板，与室内邻近管井内贴保温板，杜绝热桥。此种方式不仅保持了住宅内部的独立性，而且能有效防止能量流失。同时，针对绿色科技住宅屋面保温要求高、屋面设备多、管线复杂等特点，决定采用半倒置式上人保温屋面，即2道防水分别设在结构层上方和保温层上方。此种方式保证了“温控箱”式一体化保温体系的连续性和完整性。绿色科技住宅的外墙保温系统施工并非仅对单一的保温板铺贴工序进行质量控制，而是通过对外围护体系施工的整体质量把控，将外围护体系的整体热工性能控制在一定数值范围内，为绿色科技住宅打造合适的“外衣”。其外墙围护施工包含结构墙体施工、螺杆洞封堵、副框安装及窗边处理、外墙粉刷、外墙保温系统施工、外墙饰面施工。项目打破常规外围护保温材料厚度的限制，采用了厚100mm以上的热固型改性聚苯板外墙保温新技术，在施工中采取加长强化断热桥锚栓固定保温板，每3层且不大于10m设置1道镀锌钢托架。托架采用膨胀螺栓固定在梁、墙等混凝土构件上，膨胀螺栓水平间距不大于600mm，解决了超厚外墙保温层易变形开裂和剥离脱落的质量隐患问题。气密性施工包含了外墙围护系统气密性、楼层层间气密性、楼层内户内与公区气密性三大控制板块。建筑、装饰技术标准制定后应选取房间试做首套样板，对首套样板进行气密性试验，验证整体技术措施可行性。通过热成像仪、发烟器、干冰烟雾检测法找出漏风点位，确定关键工序控制点，建立管控体系。所有技术标准、保障体系确认无误后，方可大面积施工。

1.3高性能保温外窗遮阳一体化设计

设计中往往具有较高的窗墙面积比，通过增大门窗洞口采光通风的面积，来营造通透明净的室内外空间效果，减少了日间室内人工照明量的需要。但窗墙面积比较高，使得太阳辐射大量进入室内，从而加热室内空气，在夏季会造成室温过高。因此，门窗的选材和性能对科技住宅的节能设计尤为重要。而建筑遮阳也是建筑节能行之有效的措施之一。建筑遮阳系统可进行物理阻隔，有效减少辐射热的射入，从而降低室内空气得热，减少空调负荷，达到节能目的；遮阳措施可以调节可见光，防止眩光和光污染，保护人体身心健康。对遮阳采光与保温隔热进行措施整合和优化提升，使得二者发挥协同作用，是绿色科技住宅系统品质围护结构性能提升的关键。案例绿色科技住宅在高窗墙面积比的前提下，进行高性能保温外窗遮阳一体化设计，采用中空充氩气LowE玻璃＋节能窗框，引入中置百叶玻璃窗系统，打破市场常见绿色技术体系的设计局限和性能矛盾，顺利实现了科技住宅飘窗系统。该断热铝合金内置遮阳一体化窗中空玻璃系统，门窗气密性达到6级，窗户K值为1.95，遮阳系数为0.18，有效阻挡太阳直辐射和漫辐射，实现外窗调整采光、隔声、保温隔热等多重功能。这种方法减少了外遮阳措施对外围护结构主体构造层和保温层的破坏，杜绝了外遮阳构件老化造成坠落的安全隐患，解决了外置遮阳难以维护而成本奇高的难题；同时倡议住户不使用窗帘布幔等遮阳产品，减少挥发性有机化合物等对室内空气环境的污染，遵从国内外绿色健康建筑评价体系倡议的生活方式。

1.4内装饰土建一体化设计

近年来，从商业住宅到保障性住房，精装修交付的要求在全国多个地区已经逐渐全面实施。绿色科技住宅集成了地源热泵系统、置换新风、天棚/地板辐射末端等技术形式，各类管线预埋或盘结于围护结构的楼板和墙体内部，盘管损坏后的维修成本较高。土建装修一体化，从设计源头事先统一对建筑围护结构构件进行孔洞预留以及固定件预埋的定位和安装，避免了在装修施工阶段随意打槽、穿孔等行为对已有建筑墙体保温系统和科技系统设备管线的结构性破坏。同时，土建过程的质量控制也是施工的关键所在。案例项目末端采用混凝土楼板辐射系统，即在混凝土楼板中预埋PE-RT管，每个空调房间设置一回路，主要通过辐射及对流进行换热。采用内装饰土建一体化设计，主要体现在围护结构楼板内天棚辐射盘管预埋前的深化。管线走向的深化主要结合精装修图纸，避开灯具、天花板龙骨的碰撞螺栓等。吊顶施工时原则上楼板辐射区域不建议吊顶，一方面是为了确保辐射换热效果，另一方面是防止膨胀螺栓对盘管造成损坏。如需吊顶，在预埋前需在图纸中明确膨胀螺栓的点位，在预埋过程中根据定位点预埋φ20mm塑料套管供今后膨胀螺栓使用。在预埋过程中实行严格的质量控制。由于PE-RT材料较为柔软，在进行盘管固定时严禁采用扎丝等金属材料进行绑扎，而需采用尼龙绑扎带进行固定，而在盘管穿梁处，应通过增加塑料套管进行保护。在动火作业过程中需对已完成的盘管采用湿石棉布覆盖。以上措施能够很好地防止因管材柔软、不耐高温所造成的质量问题，最后在施工完成后将各回路进行连通，在混凝土浇筑前，需进行充气打压，确保压力30min内不下降后，带压浇筑混凝土，并持续保压，之后的施工阶段需定期检查保压情况。

1.5全产业链全生命周期信息平台支持

项目开发并运用BIM技术，开展住宅小区级的建筑信息模型化，搭建了贯穿设计、施工、质量监管、运维等全生命周期各个环节的信息交换平台，实现全产业链的信息技术平台支持，最大化发挥绿色科技住宅，包括围护结构系统、科技系统体系等在内的综合效能和集成优势。

2绿色科技住宅项目案例实施效果

南京海玥名都绿色科技住宅项目的高效节能建筑围护体系，可使建筑全年负荷降低22.49%，使其制冷取暖能耗大大低于传统住宅，用电量是常规空调的40%～50%，完全满足JGJ134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定的围护结构设计限值，远优于普通住宅建筑节能标准，最大限度地降低能耗。室内环境湿热体感良好，其参数控制可达到夏季温度不高于26℃，冬季温度不低于18℃，湿度范围为30%～70%，为客户提供了更为健康、舒适、绿色、人性化的居住体验。海玥名都成为江苏省首个获得英国BREEM绿色住宅认证的项目，同时也获得了国家二星级绿色建筑设计标识，取得了良好的社会和经济效益。

3结语

绿色科技住宅围护结构系统的节能优化设计能为使用者提供更加健康舒适的空间环境品质，促进居住者全面身心健康，实现建筑性能的全面提升，从而达到生命滋养、人与环境的和谐统一。相信在不远的将来，随着绿色科技住宅的理念深入人心，其投入回报比和品牌忠诚度的价值会愈加显现，绿色科技住宅体系及技术为打造绿色健康人居而得到更广泛的推广和应用。

作者：施群 刘曦 陈栋 尹月 单位：上海建工房产有限公司