建安成本中,涉及到建築節能成本的內容主要包括建築外圍護結構的保溫成本和門窗成本,因其地區差異、保溫體系差異、節能設計等方方面面的不同,本篇文章以山東省寒冷地區為內容,介紹為什麼開發商重視節能設計。
原因1:節能標準越來越高
(表來源:《建築節能》,天津大學 王立雄、黨睿編著)
1980~1981年,根據各地區住宅(4個單元6層樓,體形係數為0.3左右建築物),經過統計分析,線性處理後的耗熱量指標定義為基準水準,此時認為能耗指標為100%。1986年,在基準水準上降低30%確定的耗熱性指標定義為30%節能標準。1995年,在30%節能標準上繼續降低30%的能耗,即30%+70%*30%≈50%,此時定義為50節能標準。
65節能標準上即在95年50%節能標準上,繼續降低30%的能耗,即50%+50%*30%=65%。
75節能標準即在65節能上,繼續降低30%的能耗,即65%+35%*30%≈75%。
下一步的節能標準有可能在75節能上,繼續降低30%的能耗,即75%+25%*30%=82.5%,即85節能標準,考慮到達到90%的節能標準即到超低能耗建築,未來極其可能75節能後即時超低能耗節能標準。
原因2:建安工程成本佔比高 ,屬於成本敏感
以實際案例介紹建安成本中的節能成本佔比
案例:濟南2016年某項目地上11層,層高2.9米,地下1層,層高5.1米,筏板基礎,毛坯交付,建安成本1571.76元/m2;塑鋼耐火窗,擠塑板保溫。
門窗+外牆保溫成本佔比僅次於主體工程、安裝工程,成本佔比高達20%!
以開發商限額角度來看節能成本佔比
圖片來源:中國建設工程造價信息網
根據濟南市造價信息的統計數據,濟南市高層住宅的平均建安成本已經高至2640元/m2;小高層平均建安成本已經高至2200元/m2;多層平均建安成本已經高至1800元/m2
房地產企業控制指標-金地
以單體建安成本2200元/m2考慮,保溫及門窗成本佔比7%~15%
成本視角下的節能成本小結:
無論是毛坯住宅還是精裝修住宅,門窗成本及外牆保溫成本都佔據建安成本的第三、第四位,建安成本佔比高達15%~20%左右,成本高是開發商無法忽視的重要內容。
原因3:保溫材料多、保溫部位多、涉及面廣
① 保溫材料多、屬性複雜,往往被施工單位牽著逼著走。
② 門窗工程涉及通風、日照、消防等專業面廣。
③ 節能計算專業性強,節能設計方案多種多樣。
原因4:投訴量大,社會矛盾集中
節能設計的基本原理
(一)氣候分區不同,節能設計原理不同
【嚴寒和寒冷地區】-以採暖能耗為主,是我國節能的重點工作。
【夏熱冬冷地區】-長江流域的重慶、上海等15個省市自治區,過去基本上屬於非採暖區域,隨著生活水平的提高,空調進入家庭,本地區主要以空調製冷兼顧採暖需求。
【夏熱冬暖地區】-基本不考慮冬季保溫,設計以改善夏季室內環境,減少空調用電為主。隔熱、遮陽、通風在本地區主要控制手段。
(二)建築層數與節能
在各地區建築節能標準中,經常以建築層數區分圍護結構的傳熱係數,其中的建築層數來源於統計學,參下表統計:
(表來源:《建築節能》,天津大學 王立雄、黨睿編著)
從表中數據可以看到:① 建築物10米以內時,建築能耗隨高度的變化劇烈,建築高度對能耗的影響明顯,此時定義為3層建築。
② 建築物10~30米以內時,建築能耗隨高度的變化趨緩,建築高度對能耗的影響比較明顯,此時定義為4~9層建築。
③ 建築物>30米時,建築能耗隨高度的變化不明顯,基本上趨於緩和,建築高度對能耗的影響不明顯,此時定義為9層以上建築。
根據建築物的層數(高度)定義用以區分不同建築物的能耗損失是基於統計學原理,也是比較合理的統計,符合建築物能耗的基本規律。
(三)節能與體形係數、窗牆比
3.1 體形係數與建築能耗
體形係數源於建築節能設計,其表現在體形係數越小,其單平米建築上的能耗損失越小,節能越好。
3.1.1 在直觀感受上,體形係數小的建築平面凸凹、平面轉折小。在住宅節能設計中,建築平面應儘量減少進退變化,建築形體簡潔,趨近於長方形平面最佳。
3.1.2 體形係數越大,能耗越高,成本越高
不同的建築體形,其單位能耗不同
不同的建築體形,其單位能耗不同上圖來源:《建築節能》一書,天津大學 王立雄 黨睿編著
3.2 窗牆比
在建築節能設計中,其最重要的兩項係數為體形係數和窗牆比,體型係數過大即說明同等體積建築物中散熱面積大,窗牆比大意味著同等外表面積下窗的佔比高,窗作為能耗極其不利的部位,窗佔比越大能耗越高。
(表來源:《建築節能》,天津大學 王立雄、黨睿編著)
在這裡大家可以記住以下結論:
① 統計:居住建築外圍護結構熱量損耗73%~77%,其中外牆23%~34%,窗23%~25%,屋頂7%~8%,地面2%,其次為空氣滲漏熱量損失,約佔23%~27%,窗戶傳熱和滲漏高達50%以上,是節能重點。這也說明了,為什麼要提高窗氣密性能級,減少能耗損失。
② 體量大的建築比體量小的節能節能更加有力,這也就是為什麼要增加多層/高層建築,降低低層建築的原因,板式住宅最佳節能的平面尺寸:86.9m*16.7m,塔式住宅為66.3m*25.8m。
③ 無論塔式住宅還是板式住宅,長方形平面下的單位建築能耗最低。
如何控制節能設計成本
(一)根據分區有的放矢
我們知道中國北方地區以寒冷地區和嚴寒地區為主,多以外保溫為主,當然最近幾年外保溫材料的稀缺導致有一些北方地區的項目也開始做內保溫。
(住宅:魯能領秀城·公園世家項目內保溫)
(公建:濟南萬科中心項目內保溫)
南方內保溫、北方外保溫的原因,有如下幾點:
① 南方地區保溫要求較低,基本上以隔熱為主,外牆不需要太小的傳熱係數。
② 南方冬夏溫差較小,不宜產生熱橋現象,北方地區如果採用內保溫,熱橋部位難於處理。
③ 南方地區多以製冷為主,內保溫多以保溫砂漿為主,室內面積佔用少,不會存在北方地區保溫厚度較大的問題。
我國建築節能能耗特點為,北方建築採暖能耗高、比例大,屬於建築節能的重點,目前住宅及一般公建的能耗和發達國家的能耗相比處於較低水平,但有明顯的增長趨勢。
針對以採暖為主地區的節能,可通過如下途徑實現:
① 改進建築物維護結構保溫性能,進一步降低採暖需熱量,外圍護結構採用淺色或光滑的飾面材料,減少太能輻射得熱的吸收。
② 降低房間的空氣洩露,尤其是提高外窗的氣密性要求,避免過大的熱量損失。
③ 改善採暖末端調節性能,避免過熱,推行地板採暖等低溫採暖方式,降低供熱熱源溫度,提高熱源效率。
(二)根據節能與防火多方案比選
【案例】本工程為濟南地區某項目1#住宅樓,地上29層,地下2層。體形係數0.3,窗牆比:南向0.33,北向0.23,東西向0.06。
每個方案不同的經濟性和設計施工可靠性,需要權衡利弊。備註:門窗面積6575m2,保溫面積:21091m2,其他材料採用濟南市的材料價格測算(測算內容此處略)
(三)重視節能設計
控制體型係數,控制耗熱量指標計算值I :當體型係數控制在節能直接判定時的限值標準時,其能耗最低,整個保溫系統(外牆保溫、門窗、屋面保溫、地面保溫)的總成本越低。Ii:當體型係數超過直接判定的標準時,外圍護結構需要權衡判斷。外牆保溫、門窗、屋面保溫、地面保溫需要參與能耗計算,各項指標需要統籌考慮,以建築物的耗熱量指標進行整體判斷。Iii:當計算值無限接近耗熱量指標限制時,此時建築物的能耗最為經濟合理。
案例:以山東省濟南市某高層為例(≥14層),通過節能計算判斷節能設計是否經濟合理。下圖節選自《居住建築節能計算書》下圖所示,山東省75節能各地區的耗熱量指標限值要求。
通過圍護結構熱工性能的權衡判斷,該工程的全年能耗小於參照建築的全年能耗,滿足 《山東省居住建築節能設計標準》(DB37_5026_2014)節能建築的規定。
從上圖的節能計算書中可知,耗熱量指標計算值7.20已經接近與耗熱量指標限值7.40的要求,外圍護結構的保溫厚度基本合理,可適當的調整屋面保溫厚度及地面保溫厚度使其逼近耗熱量指標7.40的要求。
(四)控制門窗及限額設計
控制窗地比
恒基地產限額設計標準-(2014-6-20)
門窗限額設計
恒基地產限額設計標準-(2014-6-20)
(五)節能精細化設計
1、重視立面線條設計
大量EPS造型帶來建築外面率增加、成本增加,施工複雜、加工周期較長
2、門窗精細化設計-門窗分格深化
案例來源:楊乃濤
優化案例:標準層樓梯間,設對開扇,可調整為單扇開啟;每樘節省一套五金,約60 元;18F樓棟2個單元,10棟樓就是360樘,可節省 360*60= 21600 元;另,當地政策允許時,優先考慮推拉窗,避免窗扇開啟時對通行造成影響。
來源:胖棟有話說(id:RealEstateDesigner),本文已獲授權,對原作者表示感謝。