居住建筑節(jié)能發(fā)展趨勢

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城市化建設(shè)的加快，人口的增長，使得我們能耗控制面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。為此，國家住建部、國土資源部、國家發(fā)改委能源局出臺了一系列政策與文件，加快墻體改革及綠色建筑的步伐工作。住建部要求，“十二五”期間需完成新建綠色建筑10億平方米，到2015年末，20%城鎮(zhèn)新建建筑必須達到綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)要求，既有建筑節(jié)能改造方面，需完成公共機構(gòu)辦公建筑和公共建筑節(jié)能改造1．2億平方米，實施農(nóng)村節(jié)能改造40萬套，為此，新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料的應(yīng)用勢在必行。在我國北方冬季采暖的地區(qū)，早在上個世紀(jì)九十年代末國家就提出居住性建筑的外墻達到節(jié)能50%要求。并且對所有的新建居住建筑的外墻均要求實施保溫節(jié)能措施，而福建等南方不采暖地區(qū)，直到2004年末，一直未走出外墻不需要保溫的誤區(qū)。福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實施細則》DBJ13－62－2004的全面實施為福建省居住建筑節(jié)能提供了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，因此，從2004年末開始，福建的所有新建居住建筑均要求滿足《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實施細則》的要求，該標(biāo)準(zhǔn)的實施，更是有力推進了福建省居住建筑節(jié)能方面的工作。然而，只對新建的居住建筑實施節(jié)能措施是不夠的，已有居住建筑房屋的量更大、面更廣，不實施節(jié)能改造將造成能源的巨大浪費，有關(guān)的《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75－2012等國家建筑節(jié)能政策的落實和《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ/T13－198－2014的實施將是一句空話，因此，居住建筑節(jié)能不但要對新建建筑采取節(jié)能措施，而且要對量大、面廣的已有居住建筑進行節(jié)能改造，只有這樣才能使居住建筑節(jié)能真正落到實處。

1居住建筑節(jié)能的現(xiàn)狀

1．1新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)

在我國北方冬季采暖的地區(qū)，自上個世紀(jì)九十年代末國家提出居住性建筑的外墻達到節(jié)能50%要求以來，各地紛紛響應(yīng)，先后研制開發(fā)過許多新的節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)。這些新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)有一些已收入由中國建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行的《小康住宅建筑結(jié)構(gòu)體系成套技術(shù)指南》［1］一書中。下面介紹這些新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)中已經(jīng)成功推廣應(yīng)用的幾種。西安建筑科技大學(xué)姚謙峰教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組，在有關(guān)方面的大力支持下，歷時近10年，研究開發(fā)出以密肋復(fù)合墻板作為主要承力構(gòu)件、新型的結(jié)構(gòu)體系:密肋壁板輕框結(jié)構(gòu)體系［2］;該結(jié)構(gòu)體系由輕型框架與密肋式復(fù)合墻板復(fù)合組成。密肋式復(fù)合墻板與普通框架中的填充墻不同。密肋式復(fù)合墻板由間距較密的鋼筋混凝土框格和粉煤灰加氣砌塊(或其他(普通)硅酸鹽砌塊)預(yù)制而成，因預(yù)制過程中混凝土包裹砌塊和框格的收縮，砌塊的強度發(fā)揮與變形能力得到了較好的改善，首先這使得砌塊可參與到結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系。其次，通過預(yù)埋鋼筋與周邊輕型框架整澆形成一體，密肋式復(fù)合墻板不僅顯著提高結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)力剛度，也明顯改善了結(jié)構(gòu)的受力性能，使得原框架結(jié)構(gòu)以剪切變形為主進而改善到以彎曲變形為主，有效減小結(jié)構(gòu)的整體變形，并提高材料的利用率。另外，由于復(fù)合抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系形成了多道的抗震設(shè)防線，整體結(jié)構(gòu)的抗震性能也相應(yīng)得到有效的改善。該結(jié)構(gòu)體系所用的粉煤灰加氣砌塊(或其他硅酸鹽砌塊)的保溫隔熱性能非常好，并在密布的鋼筋混凝土框格處也作了保溫隔熱處理，整體結(jié)構(gòu)不存在冷(熱)橋問題，同時保溫隔熱性能也達到國家節(jié)能要求。這種結(jié)構(gòu)體系在中高層以下的居住建筑中具有極好的應(yīng)用前景。目前已在陜西等地建成一大批住宅和學(xué)生宿舍等。但這種結(jié)構(gòu)的預(yù)制復(fù)合墻板在裝配過程中，水平裝配縫采用銷鍵連接，這同樣存在裝配式大板結(jié)構(gòu)水平縫透風(fēng)漏雨的弊端。CL結(jié)構(gòu)體系［3］是近年來研究開發(fā)的一種新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)體系，其研制開發(fā)的基礎(chǔ)是各種夾心板材。該體系采用復(fù)合墻板作為外承重墻，多孔墻板作為內(nèi)承重墻，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土輕質(zhì)墻板作為隔墻，大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配整體式多孔板作為樓板或采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，承重墻板塊交接處設(shè)置暗柱，門窗周邊設(shè)置加強肋，樓板和承重墻板交接處設(shè)置暗梁，整個結(jié)構(gòu)可采用全部現(xiàn)澆或通過暗柱、暗梁節(jié)點澆筑將預(yù)制墻板連接拼裝成整體結(jié)構(gòu)，形成帶邊框復(fù)合輕型剪力墻或短肢墻結(jié)構(gòu)體系見(圖2)。

復(fù)合墻板作為該結(jié)構(gòu)體系的核心，是一種新型、具有良好保溫和隔音效果的承重或短肢剪力墻。該墻板由斜向鋼筋拉接的兩層鋼絲網(wǎng)架，在中間夾聚苯乙烯板，內(nèi)外兩側(cè)墻澆筑混凝土而成見(圖3)。CL結(jié)構(gòu)體系的暗梁和暗柱均與墻板等厚，使整個結(jié)構(gòu)沒有外露的梁、柱，而不影響使用和美觀，從而對建筑環(huán)境有很大改善。另外，這種結(jié)構(gòu)可做成大開間，便于用戶根據(jù)需要任意劃分。CL結(jié)構(gòu)體系將帶框夾心板直接用做承重墻板，省去了外墻后做保溫層的第二道工序。目前，還沒有見到將保溫層放在結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，使保溫層和結(jié)構(gòu)層形成一個完整的整體的情況，CL結(jié)構(gòu)體系就是將保溫層放在結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，使保溫層和結(jié)構(gòu)層形成一個完整的整體。這即達到了保溫隔音的目的，施工又不復(fù)雜，還不影響室內(nèi)外裝修和掛空調(diào)。從受力角度講，CL結(jié)構(gòu)體系的核心———復(fù)合墻板是帶框夾心板，夾心板在邊框約束下主要承受水平荷載，邊框除約束夾心板外，還承受外荷載產(chǎn)生的彎矩。二者相互作用、共同工作。目前已在河北、山東等地建造了一大批住宅等居住建筑。WZ體系［4］是青島理工大學(xué)王士風(fēng)教授發(fā)明的一種新型節(jié)能住宅建筑體系。該體系的核心組件是鋼筋－混凝土組合網(wǎng)架夾心板，暨指由適當(dāng)厚度的外面兩層平面鋼筋網(wǎng)架澆筑后中間連接的弦桿構(gòu)成鋼筋－混凝土組合網(wǎng)架，并在組合網(wǎng)架的混凝土板之間填充保溫芯板，即構(gòu)成WZ板見(圖4)。用WZ板構(gòu)建的鋼筋－混凝土組合網(wǎng)架夾心剪力墻的建筑體系，簡稱WZ體系。

免拆保溫墻模復(fù)合剪力墻建筑體系［5］在國內(nèi)第一次實現(xiàn)保溫工程與結(jié)構(gòu)工程施工同步來完成，施工效率較高，墻體保溫性能也很好。通過墻模保溫系數(shù)測定和熱工計算，該體系可達節(jié)能65%的目標(biāo)。施工后新型復(fù)合剪力墻模板不必拆除，與內(nèi)部鋼筋混凝土一同形成復(fù)合剪力墻體系，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工過程中同時完成外墻保溫的施工，在滿足強度、剛度和承受新澆筑混凝土側(cè)壓力的前提下，可節(jié)省模板投入，縮短施工工期，減小墻體厚度，并有良好的保溫隔熱性能，是很有前景的一種新型復(fù)合混凝土剪力墻建筑體系。在國外，加氣混凝土應(yīng)用較廣。羅馬尼亞布加勒斯特采用的加氣混凝土建筑體系，內(nèi)外墻均為加氣混凝土;南斯拉夫采用的加氣混凝土板材IMS建筑體系已廣泛用于辦公樓、學(xué)校、住宅和工業(yè)建筑，既降低了勞動量又節(jié)約了材料。該種加氣混凝土建筑體系的應(yīng)用也體現(xiàn)出很多優(yōu)點:施工機械化程度高，施工進度快;自重輕，運輸方便，可降低工程基礎(chǔ)造價;結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面減小了，可增大實際使用面積;保溫隔熱、隔音效果好，可節(jié)約能源。但其仍具有輕骨料混凝土建筑的一些弊端，如初始剛度低、變形較大等。美國最近研究出一種“納式塔”結(jié)構(gòu)型式，使用帶有半園槽的砌塊砌筑形成帶有隱形縱橫圓孔的墻體，內(nèi)部設(shè)置鋼筋，而后澆筑流態(tài)混凝土，形成的砌體結(jié)構(gòu)帶有隱形密框，這既節(jié)省安裝模板，又使混凝土被包砌在內(nèi)部，同時砌塊還是采用保溫效果非常好的材料制成，整體結(jié)構(gòu)沒有熱橋問題，是一種非常有前景的結(jié)構(gòu)型式。但目前流態(tài)混凝土的生產(chǎn)造價還較高，尚需研發(fā)一種造價合理的流態(tài)混凝土。建筑模網(wǎng)由大連于1998年國內(nèi)獨家引進，為2000年國家火炬計劃項目和國家級新產(chǎn)品;最初由法國結(jié)構(gòu)、材料專家杜朗夫婦發(fā)明的，用其名字命名，暨DIPY建筑模網(wǎng)，并取得國際發(fā)明專利［6］見(圖5)，廣泛應(yīng)用于歐、美地區(qū)，是一種高性能、低成本、實用可靠新的外墻外保溫建筑體系。該建筑模網(wǎng)由鋼板網(wǎng)、加勁肋、折鉤拉筋和保溫層(耐火等級須達到B1級及以上)共同構(gòu)成三維開敞式空間網(wǎng)架，內(nèi)部澆筑密實混凝土構(gòu)成建筑模網(wǎng)墻體見(圖5、圖6)，是一種開放性、免拆除模板構(gòu)件，當(dāng)應(yīng)用于外墻時，與保溫材料共同復(fù)合成一次澆筑成型的外墻外保溫承重建筑體系［7］。

其主要技術(shù)(圖5)建筑模網(wǎng)示意特點:①模網(wǎng)實現(xiàn)了外保溫與承重墻一體化的施工技術(shù)，混凝土內(nèi)可摻入適量的建筑垃圾或工業(yè)廢料，既節(jié)約了耕地，又保護了環(huán)境，還可降低工程造價。②(圖6)建筑模網(wǎng)的相關(guān)部件實現(xiàn)了生產(chǎn)工廠化、施工裝配化，施工工藝簡便快捷。③模網(wǎng)混凝土具有特有的環(huán)箍效應(yīng)、限裂效應(yīng)、滲濾效應(yīng)和消除傳統(tǒng)支模引起的容器效應(yīng)，混凝土不經(jīng)振搗實現(xiàn)自密實，可避免其收縮產(chǎn)生裂縫。④抗震性能優(yōu)異:作為三維空間體系，模網(wǎng)內(nèi)部澆筑混凝土后不用拆除，并可起到鋼筋骨架作用，具有較強的抗剪強度、延性，整體性強，是當(dāng)前一種抗震性能較好的建筑體系。⑤保溫的模網(wǎng)混凝土墻體的總熱阻可達1.29m2k/W(傳熱系數(shù)為0．77W/m2k)，不僅節(jié)能可達到50%的標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能第二階段的建筑物熱損耗也比國家標(biāo)準(zhǔn)要求35%的還降低19%，并且模網(wǎng)的保溫層牢固、可靠、耐久。保溫層位于墻體外側(cè)，可避免產(chǎn)生熱橋、淌水、發(fā)霉、霜凍等現(xiàn)象，具有承重、防水、保溫和裝飾等多種功能。模網(wǎng)的建筑物隔聲可達到45dB，能滿足“民用建筑容許噪聲標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的要求。國內(nèi)由王立久教授為首的課題組首先開展了大量的試驗研究工作。實踐證明［8］，應(yīng)用建筑模網(wǎng)技術(shù)，無論是建筑節(jié)能、縮短工期、節(jié)省投資，還是保護環(huán)境等諸多方面，都遠遠優(yōu)于普通混凝土技術(shù)。建筑模網(wǎng)已在國外的應(yīng)用多年，在我國的推廣應(yīng)用面積已達10多萬平方米;由于優(yōu)點諸多，現(xiàn)在已得到越來越多的主管部門和房地產(chǎn)商等的關(guān)注。隨著對建筑模網(wǎng)各項技術(shù)研究工作的深入，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，建筑模網(wǎng)必將有力推動我國建筑事業(yè)的發(fā)展。此外，還有德國的MaguICF建筑節(jié)能體系、英國的威肯L型墻板建筑體系等，這里就不一一介紹了。

1．2節(jié)能措施與節(jié)能改造

節(jié)能措施主要是指給新建建筑外墻加保溫隔熱層。目前外墻加保溫隔熱層的做法有20項已收入了建設(shè)部的《節(jié)能省地型建筑推廣應(yīng)用技術(shù)目錄》。這些均屬外墻外保溫技術(shù)。有的是掛或粘外保溫層，有的是抹外保溫層，有的是噴涂外保溫層。這些節(jié)能措施既可用于新建建筑的外墻，也可用于既有建筑的外墻節(jié)能改造。給新建建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能措施容易實現(xiàn)，因為新建建筑尚未投入使用，給外墻加保溫隔熱層屬于設(shè)計、施工的一部分，是新建居住建筑滿足節(jié)能要求所必須的做法。而給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造卻很難實現(xiàn)，因為既有建筑已經(jīng)投入使用，給外墻加保溫隔熱層涉及誰出錢的問題，同時，給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造或多或少的會影響房主的使用，另外，給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造還會改變房屋原有的建筑效果。這些個人和社會的問題都會給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造帶來困難。即使給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造后會節(jié)省大量的電能，給房主節(jié)省了大量的電費，但是在節(jié)能改造過程中所花費的費用房主也不愿意出，或根本就不能出。何況給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造還會影響居住者陽臺的使用，空調(diào)等的移動也會該他們帶來麻煩和不便。因此，給既有建筑外墻加保溫隔熱層的節(jié)能改造這一涉及千家萬戶的工程實施起來將非常難。然而既有居住建筑量更大、面更廣，不實施節(jié)能改造仍將造成能源的巨大浪費，國家建筑節(jié)能政策和《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ/T13－198－2014還是無法真正實施。

1．3國家建筑節(jié)能政策的落實和《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的實施現(xiàn)狀

早在1988年，我國北方冬季采暖地區(qū)的新建居住就已開始采取節(jié)能措施。有的使用了節(jié)能型的建筑結(jié)構(gòu)，有的在外墻加了保溫隔熱層。到2004年，已從1988年的一步節(jié)能(新建住宅能耗水平比1980年設(shè)計標(biāo)準(zhǔn):每平方米一個采暖季耗標(biāo)準(zhǔn)煤25．2公斤，降低了30%)經(jīng)1998年的二步節(jié)能(比1980年標(biāo)準(zhǔn)的能耗水平降低了50%)發(fā)展到三步節(jié)能(比1980年標(biāo)準(zhǔn)的能耗水平降低了65%)。2013年1月起，北京市又開始實行新的《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/891—2012)［9］，是國內(nèi)首個使居住建筑的單位面積采暖能耗指標(biāo)達到節(jié)能75%水平的地方標(biāo)準(zhǔn)，實施后將使北京市居住建筑綜合節(jié)能水平達到同等氣候條件下發(fā)達國家的先進水平。但房屋是否真正能滿足國家的保溫節(jié)能要求還有待進一步證實，這里不能排除那些為了應(yīng)付國家政策的做法，有些開發(fā)商為了省錢采取應(yīng)付手段而沒有真正采取節(jié)能措施的情況我想肯定會有的。而在像福建等南方省份直至2004年底才開始對新建居住建筑實施節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，所有的新建居住建筑均應(yīng)滿足節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。但據(jù)了解執(zhí)行情況不容樂觀。就拿福建省來說，尚有部分新建居住建筑并沒有全部采取節(jié)能措施。原因是在福建等南方省份人們很難走出房屋不需要保溫的誤區(qū)，殊不知福建省雖說不采暖，但使用空調(diào)的時間長達6個月之久，如果住宅、辦公樓等房屋的保溫隔熱性能不好，室內(nèi)冷氣會大量的散發(fā)到室外去，在福建等南方地區(qū)已有不保溫的居住建筑中使用空調(diào)就相當(dāng)于在開著門窗的房屋中使用空調(diào)一樣，將是對能源的巨大浪費。變頻空調(diào)在保溫隔熱性能好的房屋中使用將節(jié)省更多的電能。在既有居住建筑節(jié)能改造方面，情況更不容樂觀。北京市正在加快既有建筑節(jié)能改造的政策研究和試點;天津市既有住宅和公共建筑節(jié)能改造達到二步節(jié)能要求(即50%節(jié)能目標(biāo))的工作正在有序展開;南方不采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造正在起步。

2居住建筑節(jié)能的發(fā)展趨勢

新建居住建筑節(jié)能應(yīng)向研制、開發(fā)和引進新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。新建居住建筑節(jié)能目前有兩種做法，一種是使用新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的保溫隔熱層就是結(jié)構(gòu)不可分割的一部分，因而保溫隔熱層就是房屋設(shè)計、施工中必作的內(nèi)容，只要使用了這種節(jié)能型建筑結(jié)構(gòu)，就可保證房屋的節(jié)能性能滿足要求。另一種是在房屋的外墻加保溫隔熱層，這種保溫隔熱層一般是當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)部分施工完畢后才加上去的，或粘或掛或抹或噴，這就存在兩個主要問題，一是與結(jié)構(gòu)層連接的可靠性很難保證，尤其在強風(fēng)或地震作用下很難保證不脫落，據(jù)新聞媒體報道有一些保溫隔熱層脫落的現(xiàn)象發(fā)生，還砸壞了人。二是保溫隔熱層本身的強度一般都較低，底部耐撞擊能力很難滿足要求，同時給外墻掛空調(diào)等帶來困難，另外，這種在結(jié)構(gòu)層外后加保溫隔熱層的做法，很難避免施工單位和開發(fā)商少做或不做的可能性。既有建筑節(jié)能改造也是居住建筑節(jié)能的一個發(fā)展方向。已有的居住建筑房屋量大、面廣，只有采取簡便可行的改造措施，對已有的居住建筑房屋實施節(jié)能改造，才能使居住建筑節(jié)能真正落到實處。福建等南方省份在夏季空調(diào)的使用要消耗大量的電能，甚至造成一些大城市夏季用電高峰期拉閘限電的現(xiàn)象，這主要是已有的居住建筑房屋外墻不保溫(無節(jié)能措施)，使大量的冷氣向室外散發(fā)，空調(diào)不斷制冷耗電造成的。這一點可從筆者的一位好友親身體驗來說明，他原來在天津工作時夏季也要用空調(diào)，但一般他都采取讓空調(diào)定時關(guān)機的使用方法，通常每次開空調(diào)時間為一小時，空調(diào)自動關(guān)機后，半小時內(nèi)室內(nèi)仍然保持涼爽;來到福建后，開始他仍然采取在天津時的空調(diào)使用方法，可是空調(diào)自動關(guān)機后，不到十分鐘室內(nèi)就熱得令人受不了，所以，只好讓空調(diào)一直開著制冷，才能保持室內(nèi)涼爽。其實在夏季最炎熱時期，天津的溫度和福建的溫度幾乎相同甚至有時天津溫度更高。造成上述現(xiàn)象的直接原因就是外墻的保溫性能好壞。因此，對量大、面廣的已有居住建筑實施節(jié)能改造可以節(jié)省大量的電能，是建設(shè)資源節(jié)約型社會的需要。要建立法制性的建筑節(jié)能檢驗制度。建筑節(jié)能評估與能效標(biāo)識是推動建筑節(jié)能的有效保證，沒有嚴格的法制性的建筑節(jié)能檢驗和評估制度，很多開發(fā)商就會弄虛作假、蒙混過關(guān)，造成許多居住建筑節(jié)能效果達不到國家的節(jié)能要求，因此，建立健全節(jié)能與綠色建筑能耗評估體系，推行建筑節(jié)能性能測評與標(biāo)識等制度勢在必行。

3結(jié)語

綜上所述，居住建筑的節(jié)能現(xiàn)狀不容樂觀。新型節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)的研制、開發(fā)或引進和既有建筑節(jié)能改造的全面開展是建筑節(jié)能的重要發(fā)展方向，從立項設(shè)計、材料檢驗、過程控制、竣工驗收到系統(tǒng)運行的全方位、全過程、全員認真執(zhí)行法制性的建筑節(jié)能制度，是推動建筑節(jié)能的有效保證。

作者：郭定國 單位：福建省第五建筑工程公司