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摘要：通过对贝丁顿零能耗发展居住区的研究了解零能耗建筑，并对零能耗居住建筑的围护结构设计进行重点研究。
关键词： 零能耗建筑 建筑能耗 建筑围护结构 贝丁顿零能耗发展居住区
2009年的哥本哈根会议上，我国公布了“碳排放强度”具体指标，承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%；对于中国这样一个发展中国家而言，经济发展速度较快，能源消耗和二氧化碳排放在总量上仍会快速增加，这无形中增加了低碳发展的压力。作为耗能大户，降低居住建筑能耗成为碳排放下降的主要因素，建设零能耗居住建筑成为建筑业未来发展的必然趋势。
为了更进一步节约能源，建筑节能经历了低能耗建筑、超低能耗建筑，一个令人鼓舞的目标——零能耗建筑，建筑节能的最高标准，低能耗建筑的极限正在诞生。目前发达国家正在尝试这一理想化的建筑，其中以英国的贝丁顿零能耗发展项目（简称BedZED）为代表，德国的“被动屋”将广为普及，美国正在大力推广“零能耗住宅”新技术，俄罗斯也积极推广“生态屋”。伴随我国建筑节能工作的快速发展，各种节能技术、产品已经日趋成熟，我国零能耗建筑也开始起步，最引人关注的首数上海世博会的伦敦“零碳馆”及“沪上生态家”展馆了。
一.墙体
墙体是建筑外围护结构的主体，其主要功能是承重、保温、隔热、防水、防潮。围护结构零能耗设计的关键，就在于承重结构设计的合理性。
1.零能耗标准的典型墙体
零能耗标准典型墙体的传热系数仅为0.1W/㎡·K。这意味着如果室外寒冷刺骨或炎热难耐，而室内为恒温20℃，并且只会有2瓦热量的损耗。而正常的成年男子释放的热量为106瓦，正常成年女子为92瓦，一只猫为16瓦。
零能耗标准砌体墙结构构造为（从室内到室外的顺序）：13mm厚传统密实湿抹灰层、140mm厚密实混凝土砌块（最小密度为1400kg/m2）、300mm厚矿物纤维保温材料和一层外墙面材料，如砖、石块、面砖、石材或木质框架的外墙板。由于墙体是可以“呼吸”的结构，因此可以不设隔气层。其中最重要的因素为：抹灰层、热容性内表皮和保温层。
2.其他墙体
书上提到的零能耗建筑中采用的墙体类型很多，比较常用的还有聚苯乙烯（PS）泡沫外保温墙体和太阳能空气加热墙体。
聚苯乙烯（PS）泡沫外保温墙体 太阳墙系统工作原理分析
二.门窗
建筑门窗和建筑幕墙是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，其热损失是墙体热损失的5-6倍。建筑外窗设计是零能耗建筑围护结构节能设计中的重要环节，同时由于窗户本身具有多重特性，使得其节能设计也成为最复杂的环节。
1.零能耗标准外窗
窗的零能耗标准规格是双层玻璃、轻质低辐射镀膜、充氩气的密封构件，窗的最低传热系数为1.4 W/㎡·K。近年来，由于两层玻璃幕墙技术的进步，三层玻璃已不再像过去那么重要，不过如果开窗面积过大，仍应该考虑采用三层玻璃。窗框也是窗户热损耗的重要部位，应考虑使用暖边间隔条或是高性能软木框架。零能耗标准要求必须优化建筑立面设计，尽量使用自然光，与外界进行视觉联系，并在冬季获取被动式太阳能。通过设计带有双层中空玻璃的南向阳光房或温室，建筑的窗户就变成带有大量三层空腔的四层玻璃窗，这种方法效果很好。此构造意味着冬季建筑整体的热能流动方向是从室外到室内，朝南的窗户将获得更多的热量，超过建筑所损耗的热量。朝北、东、西的零能耗标准窗必须精心设计，以给获得阳光较少的房间提供最大限度的太阳光，并且使建筑的室内外建立良好的视觉联系，最重要的一点就是窗户的位置和大小要保证建筑整体立面的美观。零能耗设计要求处理好热损耗与以上几点关系，既使建筑外观看起来不压抑，又要保证建筑不损耗大量的能量。
2.常见外窗节能设计
对于这点，我曾经在学习建筑物理时做过较为深入的研究，当时是针对我家卧室的节能设计，通过ecotect和radiance的模拟，总结了一下外窗节能设计中应该注意的方面。首先在进行建筑外窗节能设计时，主要是依据以下几个指标：窗的传热系数K、窗的遮阳系数Sc、窗口的遮阳系数Sw、外遮阳构件的遮阳系数M以及窗墙面积比Cz。而外窗节能与否主要是看玻璃的热工性能如何，其次是窗框型材的类型（影响K和Sc）和窗的制作质量（影响窗的气密性）。最后通过协调以上各方面的利弊关系，合理配置窗户的组成，是完全可以提高窗户的隔热节能性能的，具体措施如下：
（1）选择合适的窗框材料和断面形式 （2）合理选用玻璃，提高玻璃质量
（3）选用低传导间隔层 （4）提高窗户的气密性能，减少对流热损失
（5）设置“温度阻尼区” （6）控制窗墙比
（7）窗框比的合理设计 （8）窗型的选择
三.屋顶
屋顶是建筑的重要组成部分，是房屋建筑最上层覆盖的外围护结构，其基本功能是抵御风寒日晒等自然界一切不利因素，为建筑下部空间创造一个舒适的使用环境。但对于零能耗居住建筑来说，不仅要满足其基本生活起居使用功能外，与其他围护结构一样还得满足建筑的节能性能，是居住建筑围护结构零能耗设计不可或缺的一部分。
1.零能耗标准屋顶
零能耗标准要求屋顶结构的传热系数与墙体一样为0.1 W/㎡·K，其构造是由空心混凝土板构成，用垫圈来支撑铝板直立缝屋顶，混凝土板和铝板中间填充300mm厚的岩棉用以保温。零能耗标准注重屋顶天花板材料的热容性，由于任何空间的上层空气都是最热的，天花板使用热容性材料可以吸收空间的任何热量。另外，人体的大部分热量是通过头部散发的，这就使空间上层的温度对可感知的舒适度有着巨大的影响，天花板的热容性材料表面温度变化1℃，与房间空气温度变化3℃给使用者带来的舒适感影响是相同的。这将大大降低零能耗建筑的供暖和制冷能耗。
2.其他屋顶
比较常见的主要有倒置式保温屋顶和种植屋顶。
倒置式保温屋顶 种植屋面的热工效果
四.小结
通过上面的分析和研究，可以把零能耗居住建筑围护结构的节能设计归纳为以下三点：
a.围护结构的保温隔热性，是居住建筑零能耗设计成功与否的前提和保证，是关系整个建筑能耗的重要环节。
b.围护结构内表面材料的热容性，对于居住建筑零能耗设计至关重要。
c门窗的节能性。门窗的节能性关系到整个建筑的立面和美观，是零能耗居住建筑设计的关键。
结语
建筑耗能在社会能耗中占有举足轻重的地位，节能降耗势在必行。通过合理的建筑设计，建筑成本并非高不可攀，能耗降低意味着生活开支的减少，不以牺牲生活舒适性为前提的设计理念值得推广，零能耗建筑的解决方案具有可仿制性，零碳生活距离我们并不遥远。通过零碳建筑的推广实施，可实现建筑节能，进而完成社会能耗节约目标。
参考文献：
[1] 陈鹏闯，走向零能耗建筑[J]，中国建材科技，2006
[2] 张雄，张永娟，建筑节能技术与节能材料，北京：化学工业出版社，2009
[3] 拉瓜登顿，成都地区住宅节能窗设计与应用（D）：[硕士学位论文]，成都：西南交通大学，2003
关键词： 零能耗建筑 建筑能耗 建筑围护结构 贝丁顿零能耗发展居住区
2009年的哥本哈根会议上，我国公布了“碳排放强度”具体指标，承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%；对于中国这样一个发展中国家而言，经济发展速度较快，能源消耗和二氧化碳排放在总量上仍会快速增加，这无形中增加了低碳发展的压力。作为耗能大户，降低居住建筑能耗成为碳排放下降的主要因素，建设零能耗居住建筑成为建筑业未来发展的必然趋势。
为了更进一步节约能源，建筑节能经历了低能耗建筑、超低能耗建筑，一个令人鼓舞的目标——零能耗建筑，建筑节能的最高标准，低能耗建筑的极限正在诞生。目前发达国家正在尝试这一理想化的建筑，其中以英国的贝丁顿零能耗发展项目（简称BedZED）为代表，德国的“被动屋”将广为普及，美国正在大力推广“零能耗住宅”新技术，俄罗斯也积极推广“生态屋”。伴随我国建筑节能工作的快速发展，各种节能技术、产品已经日趋成熟，我国零能耗建筑也开始起步，最引人关注的首数上海世博会的伦敦“零碳馆”及“沪上生态家”展馆了。
一.墙体
墙体是建筑外围护结构的主体，其主要功能是承重、保温、隔热、防水、防潮。围护结构零能耗设计的关键，就在于承重结构设计的合理性。
1.零能耗标准的典型墙体
零能耗标准典型墙体的传热系数仅为0.1W/㎡·K。这意味着如果室外寒冷刺骨或炎热难耐，而室内为恒温20℃，并且只会有2瓦热量的损耗。而正常的成年男子释放的热量为106瓦，正常成年女子为92瓦，一只猫为16瓦。
零能耗标准砌体墙结构构造为（从室内到室外的顺序）：13mm厚传统密实湿抹灰层、140mm厚密实混凝土砌块（最小密度为1400kg/m2）、300mm厚矿物纤维保温材料和一层外墙面材料，如砖、石块、面砖、石材或木质框架的外墙板。由于墙体是可以“呼吸”的结构，因此可以不设隔气层。其中最重要的因素为：抹灰层、热容性内表皮和保温层。
2.其他墙体
书上提到的零能耗建筑中采用的墙体类型很多，比较常用的还有聚苯乙烯（PS）泡沫外保温墙体和太阳能空气加热墙体。
聚苯乙烯（PS）泡沫外保温墙体 太阳墙系统工作原理分析
二.门窗
建筑门窗和建筑幕墙是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，其热损失是墙体热损失的5-6倍。建筑外窗设计是零能耗建筑围护结构节能设计中的重要环节，同时由于窗户本身具有多重特性，使得其节能设计也成为最复杂的环节。
1.零能耗标准外窗
窗的零能耗标准规格是双层玻璃、轻质低辐射镀膜、充氩气的密封构件，窗的最低传热系数为1.4 W/㎡·K。近年来，由于两层玻璃幕墙技术的进步，三层玻璃已不再像过去那么重要，不过如果开窗面积过大，仍应该考虑采用三层玻璃。窗框也是窗户热损耗的重要部位，应考虑使用暖边间隔条或是高性能软木框架。零能耗标准要求必须优化建筑立面设计，尽量使用自然光，与外界进行视觉联系，并在冬季获取被动式太阳能。通过设计带有双层中空玻璃的南向阳光房或温室，建筑的窗户就变成带有大量三层空腔的四层玻璃窗，这种方法效果很好。此构造意味着冬季建筑整体的热能流动方向是从室外到室内，朝南的窗户将获得更多的热量，超过建筑所损耗的热量。朝北、东、西的零能耗标准窗必须精心设计，以给获得阳光较少的房间提供最大限度的太阳光，并且使建筑的室内外建立良好的视觉联系，最重要的一点就是窗户的位置和大小要保证建筑整体立面的美观。零能耗设计要求处理好热损耗与以上几点关系，既使建筑外观看起来不压抑，又要保证建筑不损耗大量的能量。
2.常见外窗节能设计
对于这点，我曾经在学习建筑物理时做过较为深入的研究，当时是针对我家卧室的节能设计，通过ecotect和radiance的模拟，总结了一下外窗节能设计中应该注意的方面。首先在进行建筑外窗节能设计时，主要是依据以下几个指标：窗的传热系数K、窗的遮阳系数Sc、窗口的遮阳系数Sw、外遮阳构件的遮阳系数M以及窗墙面积比Cz。而外窗节能与否主要是看玻璃的热工性能如何，其次是窗框型材的类型（影响K和Sc）和窗的制作质量（影响窗的气密性）。最后通过协调以上各方面的利弊关系，合理配置窗户的组成，是完全可以提高窗户的隔热节能性能的，具体措施如下：
（1）选择合适的窗框材料和断面形式 （2）合理选用玻璃，提高玻璃质量
（3）选用低传导间隔层 （4）提高窗户的气密性能，减少对流热损失
（5）设置“温度阻尼区” （6）控制窗墙比
（7）窗框比的合理设计 （8）窗型的选择
三.屋顶
屋顶是建筑的重要组成部分，是房屋建筑最上层覆盖的外围护结构，其基本功能是抵御风寒日晒等自然界一切不利因素，为建筑下部空间创造一个舒适的使用环境。但对于零能耗居住建筑来说，不仅要满足其基本生活起居使用功能外，与其他围护结构一样还得满足建筑的节能性能，是居住建筑围护结构零能耗设计不可或缺的一部分。
1.零能耗标准屋顶
零能耗标准要求屋顶结构的传热系数与墙体一样为0.1 W/㎡·K，其构造是由空心混凝土板构成，用垫圈来支撑铝板直立缝屋顶，混凝土板和铝板中间填充300mm厚的岩棉用以保温。零能耗标准注重屋顶天花板材料的热容性，由于任何空间的上层空气都是最热的，天花板使用热容性材料可以吸收空间的任何热量。另外，人体的大部分热量是通过头部散发的，这就使空间上层的温度对可感知的舒适度有着巨大的影响，天花板的热容性材料表面温度变化1℃，与房间空气温度变化3℃给使用者带来的舒适感影响是相同的。这将大大降低零能耗建筑的供暖和制冷能耗。
2.其他屋顶
比较常见的主要有倒置式保温屋顶和种植屋顶。
倒置式保温屋顶 种植屋面的热工效果
四.小结
通过上面的分析和研究，可以把零能耗居住建筑围护结构的节能设计归纳为以下三点：
a.围护结构的保温隔热性，是居住建筑零能耗设计成功与否的前提和保证，是关系整个建筑能耗的重要环节。
b.围护结构内表面材料的热容性，对于居住建筑零能耗设计至关重要。
c门窗的节能性。门窗的节能性关系到整个建筑的立面和美观，是零能耗居住建筑设计的关键。
结语
建筑耗能在社会能耗中占有举足轻重的地位，节能降耗势在必行。通过合理的建筑设计，建筑成本并非高不可攀，能耗降低意味着生活开支的减少，不以牺牲生活舒适性为前提的设计理念值得推广，零能耗建筑的解决方案具有可仿制性，零碳生活距离我们并不遥远。通过零碳建筑的推广实施，可实现建筑节能，进而完成社会能耗节约目标。
参考文献：
[1] 陈鹏闯，走向零能耗建筑[J]，中国建材科技，2006
[2] 张雄，张永娟，建筑节能技术与节能材料，北京：化学工业出版社，2009
[3] 拉瓜登顿，成都地区住宅节能窗设计与应用（D）：[硕士学位论文]，成都：西南交通大学，2003