建筑专业节能设计要点

3.2　建筑专业节能设计要点

3.2.1　外窗及阳台门节能设计要点

通过外窗及阳台门等透明围护结构的热量传输主要有三种途径：透过玻璃的太阳辐射、通过玻璃及型材的热传导、空气间隙形成的对流换热。因此节能设计上也通过三种对应的控制措施来减少外窗及阳台门等透明围护结构的热损失，分别用遮阳系数控制辐射、用传热系数控制直接热传导、用气密性指标控制对流换热。

1）常用外窗传热系数、遮阳系数取值及选用原则

表3.2列出了本地常用的几种外窗类型及其热工参数。塑料型材即通常说的塑钢窗，非隔热金属型材指常用的铝合金窗，隔热金属型材指常用的断热（桥）铝合金窗，彩钢复合型材是一种新型节能外窗，与传统的彩钢窗有着很大的差异，其热工性能显著提高，也优于普通的断热金属型材窗。

选用原则：一般住宅建筑宜选用塑料型材外窗或彩钢复合型材外窗；一般公共建筑选择隔热金属型材外窗或彩钢复合型材外窗、塑料型材外窗；别墅、花园洋房、大型（高档）公建等选用彩钢复合型材或隔热金属型材外窗；非隔热金属型材外窗热工性能较差不建议使用。住宅建筑玻璃类型尽可能选择透光率高的玻璃，减少中、低透光玻璃的使用。玻璃厚度建议为6mm，空气间层应为9～12mm。

表3.2　常用外窗传热系数及遮阳系数

2）开窗面积要求及相应热工参数限制

居住建筑现行节能设计标准分别对外窗窗墙面积比和对应的传热系数限值作了明确规定，分别见表2.2和表3.1。开窗面积越大，对应的传热系数限值就越低。当不能完全满足标准规定限值时，可通过综合判断来确定节能设计是否达标。

表2.2与表3.1中的窗墙面积比均指朝向窗墙面积比。朝向窗墙面积比是指单一朝向立面上窗户面积（包括阳台门透明部分）与该朝向外墙建筑立面面积（不包括女儿墙面积）之比，窗户面积按洞口面积计。现行居住建筑节能设计标准除了对朝向窗墙面积比作了规定外，还对采暖空调房间开间窗墙面积比作了限值要求，当任一采暖空调开间窗墙面积比≥0.55时，执行建筑节能50%设计标准需满足该开间外窗传热系数≤2.7W/（m²·K），执行建筑节能65%设计标准需满足该开间外窗传热系数≤2.5W/（m²·K）。对执行居住建筑节能65%设计标准的项目，一旦有采暖空调房间开间窗墙面积比超过0.55，该房间外窗就不能选用普通透明玻璃中空窗。开间指外窗所在朝向房间开间，而不是指外窗所在朝向外墙面积，图3.2为典型客厅开间尺寸计算示例。

当无凸窗设置时，外窗满足标准第5.0.1条即可进行动态权衡判断，即朝向窗墙面积比不超过0.4，开间窗墙面积比不超过0.55，就可以选择（多腔）塑料型材或彩钢复合型材的普通透明中空玻璃窗进行动态权衡计算。

图3.2　典型客厅开间尺寸计算示例

3）凸窗

凸窗较相同平面尺寸平窗外表面积大，既增加了围护结构传热面积，又增大了建筑体形系数，对于建筑的能耗影响很大，从节能的角度居住建筑不宜设置凸窗。但目前一般民众及市场均对凸窗有较大的需求，因此，若设置凸窗，应对凸窗的热工性能从严要求，必须满足现行居住建筑节能设计标准相关条文的规定。

假设某建筑执行居住建筑节能65%设计标准，建筑体形系数为0.39，南向朝向窗墙面积比为0.34，该朝向采暖空调房间开间窗墙面积比均小于0.55，则该朝向平窗传热系数只需满足K≤4.0W/（m²·K）即可进行动态权衡判定，但凸窗传热系数必须满足K≤2.8×（1－10%）＝2.52W/（m²·K）才能进行动态权衡判定，而普通透明中空玻璃窗无法满足传热系数≤2.52W/（m²·K），只能选择LOW-E或吸热类中空玻璃窗。

凸窗上、下顶板及侧板传热系数必须≤2.5W/（m²·K）。上板可采用外保温方式，即：5mm抗裂砂浆＋30mm无机保温砂浆（无机砂浆导热系数取0.085W/（m·K），修正系数取1.3）＋100mm钢筋混凝土＋10mm水泥砂浆，传热系数为1.988＜2.5W/（m²·K），满足标准要求；也可采用岩棉板或B1级类薄抹灰保温板外保温方式，厚度30～40mm。下板可采用30～40mm岩棉板或B1级类薄抹灰保温板保温，当采用岩棉板时传热系数约1.32＜2.5W/（m²·K），满足标准要求。侧板可采用100mm加气混凝土砌块，700级加气混凝土双面水泥砂浆抹灰后传热系数为1.549W/（m²·K），满足标准要求；当侧板为钢筋混凝土板时，可采用30～40mm岩棉板、B1级类保温板、保温砂浆等多种保温方式。

建议：居住建筑设置凸窗时，根据体形系数不同，分别控制朝向窗墙面积比。执行建筑节能65%设计标准的项目，体形系数≤0.4时，朝向窗墙面积比宜控制在0.3以内，体形系数＞0.4时，朝向窗墙面积比宜控制在0.25以内，当开间窗墙面积比不超过0.55时，则可以选择性价比较高的（多腔）塑料窗框型材或彩钢复合型材的普通透明中空玻璃窗。执行建筑节能50%设计标准的项目，体形系数≤0.4时，朝向窗墙面积比宜控制在0.35以内，体形系数＞0.4时，朝向窗墙面积比宜控制在0.30以内，当开间窗墙面积比不超过0.55时，同样可以选择（多腔）塑料窗框型材或彩钢复合型材的普通透明中空玻璃窗。

4）天窗

由于天窗受太阳辐射影响时间较长，因此要求天窗传热系数不能大于3.2W/（m²·K），遮阳系数不能大于0.5，且天窗面积不宜大于房间地板轴线面积的10%。通常可选用金属型材＋6中透光LOW-E＋12A＋6透明，传热系数3.2W/（m²·K）以内，遮阳系数0.50。当选用隔热金属型材时，玻璃类型可采用6中透光热反射＋12A＋6透明，传热系数3.1W/（m²·K），遮阳系数0.34。有条件的，建议选用隔热金属型材＋6透明＋12A＋6透明＋活动外遮阳的方式，这种活动外遮阳的方式更有利于冬季太阳辐射得热和日照采光，同时夏季遮阳效果也更加理想，提高房间舒适度的同时降低了建筑能耗。

5）非采暖空调房间门窗

非采暖空调房间（如厨房、卫生间、封闭阳台、小于5m²的储藏室、走道、电梯厅、前室、楼梯间等）虽没直接按空调房间计算能耗，但其围护结构热工性能对整个建筑的能耗有一定影响。根据现行节能设计标准规定，建筑外窗传热系数最低要求不能大于4.0W/（m²·K），即在综合判断能通过的情况下，所有门窗（包括非采暖空调房间门窗）传热系数需≤4.0W/（m²·K），因此建议采用中空玻璃窗。若采用单片玻璃，则需选择塑料窗框型材，且玻璃类型只能选择LOW-E玻璃，其性价比不高，隔声性能不好，不宜选用。

6）底部商业服务网点外门窗

居住建筑底部的商业服务网点（房屋层数不超过两层且每单位建筑面积不超过300m²）可不单独进行节能计算，外窗可采用与主体部分外窗一致的材料，也可按照装饰要求选用其他类型的外窗。

节能设计建模时有三种处理方式：一是该部分房间在模型中不体现，在说明中明确外墙、外窗、屋面、功能转换处楼板保温做法；二是把该部分房间与住宅一起建模，按居住建筑房间类型设置（一般可设置为起居室），并在说明中明确功能转换处楼板保温做法；三是将该部分房间单独建模，按公共建筑进行节能计算。

7）楼梯间、前室外墙洞口

楼梯间、前室因消防通风要求设置的通风排烟洞口在节能计算时可不考虑开洞对节能的不利影响，软件计算时该洞口按填充墙体进行节能计算，模型中按图3.3所示设置为洞口。对洞口的设置应注意以下原则：

①当且仅当该洞口为消防通风需要时，从消防安全的角度考虑，模型中按洞口设置，将该洞口按墙体进行计算，忽略其洞口对能耗的影响。

图3.3　洞口设置

②其他洞口（如外廊洞口、入户大厅门洞口、开敞内走道洞口、阳台洞口、入户花园洞口等）不能当墙体进行节能计算，建模时不能设置为洞口，应将该洞口处墙体断开进行节能计算。

③对一些设备用房等开设的百叶窗，在节能计算时可将百叶窗设置为洞口进行节能计算。

3.2.2　幕墙节能设计要点

1）非透明幕墙

非透明幕墙按保温材料的设置方式主要有两种类型：一是石材、金属板材类幕墙，这种类型幕墙应有基层墙体，保温层固定在基层墙体上，可置于幕墙与基层墙体之间，亦可置于墙体内侧。节能计算时饰面材料不计入计算；二是保温装饰复合板类幕墙，其保温材料与外饰面材料复合为一体，节能计算时也只对保温层进行计算，饰面材料可不计入计算。非透明幕墙的热工要求可参照外墙热工性能要求执行。

2）透明幕墙

透明幕墙主要指玻璃类透明幕墙，设计时主要注意以下四个方面：①幕墙是指悬挂于结构外侧的不承重外墙围护，固定于结构之内的按落地窗考虑；②幕墙通常面积较大，应采用金属型材窗框进行节能计算，不应设置为塑钢型材类外窗；③公共建筑当窗墙面积比小于0.5时，玻璃或其他透明材料的可见光透射比不应小于0.4，否则选用灰色吸热中空玻璃窗；④透明幕墙在节能计算时热工参数可参照外窗取值，也可参照《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T151—2008）执行，但需提供相应计算过程。

3.2.3　外墙节能设计要点

1）外墙保温形式

常用的外墙保温形式有外墙外保温、外墙内保温和外墙自保温三种。

（1）外墙外保温

外墙外保温是将保温材料固定在外墙外侧。现有的外保温技术主要有保温板外墙外保温系统（如聚苯乙烯泡沫塑料薄抹灰系统、聚氨酯硬泡塑料薄抹灰系统、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料或聚氨酯硬泡塑料保温装饰复合板系统等）和保温砂浆外墙外保温系统（胶粉聚苯颗粒保温砂浆外墙外保温系统、无机保温砂浆外墙外保温系统等）。但随着国家和地区对建筑保温工程防火要求的加强，有机类保温材料的使用逐渐受限制，重庆市城乡建设主管部门已发文（渝建发［2011］22号文、渝建发［2012］74号文）明确B2级及以下的保温材料禁止应用于墙体保温工程，即常用的聚苯乙烯泡沫塑料薄抹灰系统等已不能再继续使用，取而代之的将是岩棉板薄抹灰系统、酚醛板外墙保温系统等新型墙体保温系统。但经改良后能达到B1级的聚苯乙烯泡沫塑料薄抹灰系统、聚氨酯硬泡塑料薄抹灰系统仍可使用。

表3.3～表3.5分别为保温板薄抹灰系统和保温砂浆外墙保温系统的构造示意图。其中保温砂浆类外墙保温系统根据饰面层的不同又分为涂料饰面保温砂浆外保温系统和面砖饰面保温砂浆外保温系统。外饰面为涂料时，抗裂层采用耐碱玻纤网格布即可；外饰面为面砖时应采用丝径≥0.9mm、网孔大小为12.7mm×12.7mm的热镀锌钢丝网并用锚栓固定，锚栓有效锚固深度不小于25mm，且每平米不少于6个。

要点：①选用无机保温砂浆系统时应满足《无机保温砂浆建筑保温系统应用技术规程》的要求，无机砂浆干粉料堆积密度建议选择大于300kg/m³的类型，并采取可靠的设计构造、施工措施，确保其系统的强度、抗裂和耐久等性能；②采用岩棉板外墙保温系统时，岩棉板的参数和构造应满足《岩棉板薄抹灰外墙外保温系统应用技术规程》的要求。

表3.3　保温板薄抹灰外保温系统

注：常用的保温板材料有岩棉板、酚醛板、B1级聚氨酯硬泡体复合板、B1级聚苯乙烯泡沫塑料板等。

表3.4　涂料饰面保温砂浆外保温系统

注：常用的保温砂浆有无机保温砂浆、胶粉聚苯颗粒保温砂浆。

表3.5　面砖饰面保温砂浆外保温系统

外墙外保温系统的优点：①保护主体结构，对延长建筑物使用寿命有益；②“热桥”容易处理，基本消除了“热桥”的影响；③使墙体防水能力得以大幅提升；④有利于室温保持稳定；⑤有利于提高墙体的气密性。

外墙外保温存在的不足：①施工技术难度较大，工序较多，施工质量较难把握，需专业施工队伍承担；②施工周期较长（通常需要3～6个月）；③对外装饰材料要求高，不宜选用重质的、较大规格的外饰材料（如普通面砖、文化石等），否则存在安全隐患；④使用寿命与主体结构不同步，维护麻烦，成本较高，如涂料外饰的使用寿命一般在5～15年，保温体系的使用寿命在25年内，而主体结构一般在50年以上；⑤造价偏高，保温砂浆外保温系统的造价通常为60～100元/m²，保温板薄抹灰外墙保温为100～150元/m²；⑥选用有机类保温材料时存在防火安全隐患。

选用原则：框架结构或剪力墙结构体系的填充墙砌体选用烧结页岩空心砖（导热系数0.54W/（m·K），容重等级为800级）或加气混凝土砌块（导热系数0.18W/（m·K），容重等级为700级，修正系数取1.25）；砌体结构体系的砌体选用烧结页岩多孔砖（导热系数0.58W/（m·K），容重等级为1400级）；高度小于100m的高层、多层建筑保温层选用岩棉板、B1级类保温板、保温砂浆等，保温砂浆厚度控制在35mm以内；高度超过100m的高层建筑外墙必须选用A级保温材料，如无机保温砂浆、岩棉板。低层建筑宜选用保温板外墙保温系统，在计算可以通过时可选用保温砂浆外墙外保温系统；公共建筑宜选用防火性能为A级的保温浆料或岩棉板外墙保温系统。

外墙外保温系统主要保温材料及其热工参数如表3.6所示。

表3.6　外墙外保温系统主要保温材料热工参数及修正系数

注：酚醛板参数以发布的标准为准。

（2）外墙内保温

外墙内保温是将保温材料固定在外墙内侧的做法，目前国内常用的内保温技术有：①增强石膏复合聚苯保温板；②聚合物砂浆复合聚苯保温板；③内墙贴无机发泡保温板；④无机保温砂浆。

重庆地区内保温技术应用较少。外墙内保温的优点：①作业面大，施工方便灵活，以每层为单元，可以大面积施工，不存在与上下层的保温交圈问题；②技术性要求比外保温低；③造价相对较低。

外墙内保温存在的不足：①“热桥”处理困难，难以避免“热桥”的影响，墙体内表面易产生结露潮湿现象；②与外保温相比，不利于建筑物围护结构的保护；③二次装修时容易被破坏；④可能会减少房间使用面积。

选用原则：框架结构或剪力墙结构体系的填充墙砌体选用烧结页岩空心砖（导热系数0.54W/（m·K），容重等级为800级）或加气混凝土砌块（导热系数0.18W/（m·K），容重等级为700级，修正系数取1.25）；砌体结构体系的砌体选用烧结页岩多孔砖（导热系数0.58W/（m·K），容重等级为1400级）；采用板材类内保温系统时，应满足现行保温防火相关标准及文件要求；采用浆体材料保温系统时，可选择无机保温砂浆做保温层，无机保温砂浆外墙内保温系统有关要求按照《无机保温砂浆建筑保温系统应用技术规程》执行。

（3）外墙自保温

外墙自保温指通过采用节能型墙体材料和特定的建筑构造，提高建筑外墙体的热工性能指标的墙体保温构造方式。目前可采用的自保温墙体材料有节能型烧结页岩空心砖、加气混凝土砌块、陶粒混凝土空心砌块三大类，其系统基本构造见表3.7、表3.8。

表3.7　墙体自保温系统基本构造（一）

注：挂网增强材料及锚固按设计及有关标准规定设置。

表3.8　墙体自保温系统基本构造（二）

注：挂网增强材料及锚固按设计及有关标准规定设置。

外墙自保温技术体系具有六大优点：①自保温技术施工简便，无需保温层的施工工序，节省施工周期3～6个月；②减少了不安全因素，如保温层脱落、着火等，纯无机材料构造，防火性能好；③提高墙体使用寿命，一般外墙外保温系统设计使用寿命要求不超过25年，自保温系统使用寿命与主体同步，可长达50年或更久；④工程造价低，其材料较保温材料便宜，施工措施费用低，比传统外墙外保温系统节省造价50%左右；⑤墙体自保温系统不存在单独的保温层，对外墙饰面材料限制低，如保温板薄抹灰系统不允许外贴面砖，保温浆料外保温系统贴面砖需锚固、挂网，而自保温系统不受这些限制，可按建筑设计要求自由使用饰面材料；⑥墙体自保温系统增加了墙体厚度，减少了渗水等不利因素。

选用原则：根据项目所在地区产品供应情况，选用易获得的墙体材料，对于材料供应不受限制的地区，灵活选用加气混凝土砌块自保温系统和节能型烧结页岩空心砖自保温系统，常用墙体自保温系统如表3.9所示。

表3.9　常用墙体自保温形式主要材料及平均传热系数

当墙体平均传热系数较差时，外墙室内侧水泥砂浆找平层可选用无机保温砂浆代替，但从强度及抗裂等因素考虑，建议选用D型无机保温砂浆［（干密度501～600kg/m³，导热系数0.12W/（m·K）］，如表3.9中第7、8种构造方式。

加气混凝土自保温构造措施要点及要求详见《蒸压加气混凝土砌块自保温墙体建筑构造图集》，节能型烧结页岩空心砌块自保温构造措施及要求详见《JN节能型烧结页岩空心砌块自保温墙体建筑构造图集》。其中节能型烧结页岩空心砌块自保温系统的优势在于该系统可不进行满挂网，可直接粘贴面砖。

图3.4　地下室外墙保温构造

2）地下室外墙

为避免地下室外墙出现结露，地下室外墙热阻不能小于1.2（m²·K）/W。由外至内推荐采用：200mm烧结页岩多孔砖＋50mmB1级聚苯乙烯泡沫塑料＋200～400mm钢筋混凝土墙＋20mm水泥砂浆（见图3.4），热阻约为1.6（m²·K）/W＞1.2（m²·K）/W。也可以选择砌筑加气混凝土砌块的保温方式。

3.2.4　屋面节能设计要点

屋面传热系数应尽可能满足现行节能设计标准的有关规定，当不能完全满足时，应满足标准关于综合判断的最低指标要求，即屋面传热系数不低于1.0W/（m²·K）。

常用的屋面保温材料及热工参数如表3.10所示。常用屋面节点构造如图3.5所示。

表3.10　常用屋面保温材料

推荐使用现浇泡沫混凝土作为屋面保温材料，该系统集保温、找坡于一体，施工简便，防水性能好，一般采用150mm即可满足要求。当采用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料作为屋面保温材料时，其防火设计应满足第4.2节要求。

图3.5　常用屋面节点构造

3.2.5　不同功能变化处隔墙及楼板节能设计要点

当设计建筑为多功能建筑时，不同功能空间的隔墙及楼板均应按分户墙及分户楼板的传热系数进行节能设计。如底部商业与住宅之间的楼板、住宅与车库之间的楼板等均需进行保温处理。

200mm烧结页岩空心砖双面抹灰即可满足分户墙传热系数≤2.0W/（m²·K）的要求。对于功能转换处的楼板，可采取全轻混凝土楼面保温系统或抹无机保温砂浆的保温系统。表3.11中列出了两种楼板保温材料的热工参数，建议无机保温砂浆采用干密度为501～600kg/m³的类型，抗压强度≥1.2MPa，全轻混凝土采用容重1000级及以上的类型。

表3.11　楼板主要保温材料热工参数及修正系数

3.2.6　分户墙节能设计要点

分户墙传热系数不应大于2.0W/（m²·K），通常200mm烧结页岩空心砖双面水泥砂浆抹灰，填充墙在不计钢筋混凝土结构墙体时，传热系数为1.55W/（m²·K），可满足分户墙的热工性能要求。在此情况下，分户墙墙体和热桥部位可不采用专门的保温构造。

3.2.7　冷热桥节能设计要点

钢筋混凝土热桥部位与填充墙砌体之间热物理性能相差较大，应对冷热桥部位进行保温隔热处理，避免因温差造成结露、开裂等问题。不同的保温方式热桥处理不一样，图3.6～图3.9给出了3种保温形式的热桥处理图示，具体细部的处理方式可参见相关保温构造图集。其设计构造原则为：外保温为全包覆的方式、自保温为热桥部位全包覆的方式、内保温为一定长度的搭接处理方式。

图3.6　外墙外保温热桥处理图示

图3.7　外墙内保温热桥搭接处理图示

图3.8　250mm墙体自保温热桥处理图示

图3.9　300mm墙体自保温热桥处理图示

3.2.8　地面节能设计要点

采暖、空调空间与土壤直接接触的地面应采取防潮、防结露的技术措施，热阻不应小于1.2（m²·K）/W。

可采用200mm500级现浇泡沫混凝土，或铺设200mm500～700级加气混凝土砌块，面层作厚度不小于30mm细石混凝土保护层的方式来达到要求。选用其他材料及构造时除应满足热阻要求外，还应符合强度、防火等要求。

3.2.9　室外空调机位节能设计要点

当采用空气源热泵机组和风冷空调器时，空调器（机组）室外机布置和安装应符合下列规定：

①建筑平面和立面设计应考虑空调器（机组）室外部分的位置，不应影响立面景观，并便于清洗和维护室外散热器。

②空调器（机组）室外机宜布置在南、北或东南、西南向的外墙处。

③空调器（机组）室外机的安装应有利于通风换热，在建筑外立面的竖向凹槽内布置室外机时，凹槽的宽度宜不小于2.5m，室外机置于凹槽的深度应不大于4.2m。

④空调器（机组）室外机间的排风口不宜相对，相对时其水平间距应大于4m。

⑤室外机位置处采用的遮挡或装饰，不应导致排风不畅或进排风短路，避免散热条件恶化。

对高层建筑应重点控制凹槽布置或对吹，否则可能导致气流短路，引起空调死机。如图3.10所示，凹槽深度a应不大于4.2m，宽度b应不小于2.5m，两台空调虽没有直接对吹，但水平距离c应满足大于4m的要求，建议采用向槽口外布置的方式。

图3.10　空调机位布置图示

3.2.10　架空楼板节能设计要点

架空楼板在节能设计里不仅仅指架空层的楼板，泛指一切直接与室外空气接触的楼板。由于架空楼板直接暴露于室外空气中，楼板两侧温差较大，造成热流量大，因此需进行节能保温处理，最低要求架空楼板传热系数不低于1.5W/（m²·K）。架空楼板常用的保温材料及热工参数如表3.12所示。当采用膨胀聚苯板做外贴于板底侧的薄抹灰系统时，应考虑楼板与外墙交界处防火隔离措施；当保温材料设置于室内侧时，应考虑室内高差的因素。

表3.12　架空楼板主要保温材料热工参数及修正系数