住宅建筑中节能设计的论述

住宅建筑中节能设计的论述

张治强

深圳市都市建筑设计有限公司

摘要：面对日益严峻的能源问题，各方面都要着手考虑。因此，在建筑设计方面，也要充分考虑节能问题。

关键词：建筑节能；能耗；节能设计

随着经济的快速发展和人民生活质量的改善，节能减排必将是中国可持续发展的工作重点，其中建筑节能又是重中之重。建筑节能的核心内容是尽量减少能源、资源消耗，减少对环境的破坏，并尽可能采用有利于提高居民品质的新技术、新材料。在中国，低能耗节能型住宅是住宅建筑发展的必然趋势。下面简单论述节能建筑的设计要点。

1住宅建筑的能耗构成分析

夏热冬暖地区居住建筑的建筑热工和空调暖通设计必须采取节能措施，在保证室内热舒适环境的前提下，将空调和采暖能耗控制在规定的范围内。以广东为例，广东处于夏热冬暖地区南区，常年平均温度较高，夏季太阳总辐射热量大，一年中日平均温度25℃以上的天数为164天。冬季气候暖和，最冷月平均温度均在10℃以上。根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，夏热冬暖地区南区的建筑节能设计应考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖。因此广东地区住宅建筑节能的重点是夏季防热及空调降温。

住宅建筑受夏季室内外因素影响，首先是太阳辐射热量通过窗户进入室内，同时被外墙和屋顶吸收传入室内，以及因室内外温差通过围护结构进行传热，这是导致室内温度过高的主要原因。其次是通过门窗缝隙的空气热渗透，以及建筑内部如家电、照明等。除部分热量被内部围护结构所吸收和暂时贮存外，大部分仍留在室内，造成室内过热，构成空调负荷。

2住宅建筑节能设计

2.1住宅的总体规划的节能设计

住宅的总体规划应与单体建筑相协调，充分考虑各种宏观因素（如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等）对单体布局的影响，充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋住宅建筑单体夏季都有充足的迎风面。单体、之间的组合对气流的形成具有直接的影响，特别是高层建筑群内部易受到回旋涡流的作用，容易出现死角，不利于室内的自然通风，从而形成不利的小区微气候。因此，为了营造绿色舒适的小区微环境，应调整好单体之间的组合，使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外，避免出现滞流区。

2.2住宅平面的建筑节能设计

住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地（建筑行业“四节“之一）还可以大大节约建筑用材，减少营造、维护与使用过程中的消耗。另外，建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。由于我国地处北半球，太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能建筑朝向，此朝向夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系，容易形成穿堂风，而又避开了冬季盛行的西北风，因此，将住户长时间活动的居住空间（如厅、主要卧室）设于日照通风条件最佳的南风位置，利用自然环境使室内达到最大的舒适度，为住户节约采暖和空调的能耗。

2.3住宅外墙的节能设计

墙体是住宅的主体部分，是建筑室内外热交换的主要介质，建筑节能50%，其中就有约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相差可达10度，所以墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外，还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料，对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。目前，常用的几种外墙材料中，保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯、加气混凝土等。混合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。外保温是连续外包的，有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等，而产生“断桥”作用，达到预期的节能效果。

此外，减少建筑物体型系数，也就是减少建筑物外表面积，减少外围护结构面积，减少建筑形体的凹凸，也是节能的有效措施之一。体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。他、因此，体形系数越小对建筑节能越有利，也就是说，在其他条件相同的情况下，宽的建筑比窄的好，高的比矮的好，外表整齐的比外表凹凸变化的好。为得到合理的有利节能的建筑体形，体形系数一般应控制在0.3以内，住宅进深应扩大到10mm以上，而长度则以55mm为宜。从热传递方面分析，通常建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大，所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在此处，所以一般交角处是建筑物耗能量较大的部位。如果建筑物设计成圆柱形，则外墙棱角少，外表面积也小，有利于减少能量的消耗。所以外表面整齐德文建筑比外表面凹凸变化的建筑要节能。从接收太阳辐射热能考虑，应使建筑物南向墙面的面积尽量的大，其他墙面的外表面积尽可能的小，也就是说南向墙面与其他各方位墙面的面积比应是越大越好。

另外，也可以利用植物来调节气温，在日照强烈的墙面，种植植物来吸收太阳热量，减少传入室内的热原。据报导，建筑西墙种植爬墙虎，在植被遮蔽90%的状况下，外墙表面温度可降低8.2℃，并有利于吸尘和消音，减少温室效应。

2.4住宅门窗的节能设计

外门窗是耗热的重要渠道，它既是太阳辐射的得热部件，又是主要的失热部件，传热系数约为墙体的3～4倍，是节能的重点部位，所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外，设计中应该强调东西南北开窗区别，不同功能房间开窗区别。面对冬季主导风向的立面，应尽量减少开窗面积。设置外窗部位，应提高外窗的密封性能（如选用胶条密封而不是毛条），选用好的窗型（如平开窗气密性相对较好），门窗配件，提高窗框的隔热性能（如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃型钢材等），减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃（如真空玻璃、镀膜玻璃等）。根据国内外大量应用经验证实，采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光，通常也是建筑自然通风的渠道，所以，外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位，引进自然风，增加夏季的渗透通风。但同时，外门窗的设计应减少动静寒风的渗透，有利于室内保温，改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方，可采用凹式开出设计，外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘，这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

2.5住宅屋面的节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中，屋面的接受太阳直射时间最长的部位，因此受辐射得热也是最多的，相当于东西向墙体的2～3倍，所以他的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数高、憎水或吸水率较小的材料（如膨胀型泡沫聚苯板）。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上，可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。此种方法施工简易，可广泛采用。另外，利用屋顶种植花卉、灌木形成生态型屋面，既可挡热源，减少温室气体的排放，达到保温隔热，又美化环境，改善城市气候，做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用，有利于屋面的防水，而且土壤导热系数小，有很好的热惰性，不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动，有利于屋面的保温隔热。同时，在屋面蓄水，形成蓄水型屋面，也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热，从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。据测试，蓄水、种植屋面土壤表面温度与一般屋面表面温度比较，温度可低27℃。此外，采用平坡屋顶结合的构造形式，在屋面保温隔热层上做架空层，通过空气流通来散热也是个不错的办法。

3结语

评价夏热冬暖地区住宅建筑节能的最终效果是建筑物耗冷量指标和年耗电量指标：它综合反映了建筑隔热设计和围护结构的热工性能的优劣，是衡量建筑物节能水平的重要指标。因此，住宅节能设计的重点应该放在建筑维护结构节能和建筑设备使用节能方面，从而达到提高建筑舒适性和节能的目标。

参考文献：

[1]邱永亮，朱菊梅.住宅建筑节能优化设计的探讨.陕西建筑，2005（11）：63.

[2]杨子江.建筑屋面节能设计.工业建筑，2005（35）：2.

[3]宋丽娟.建筑节能在建筑设计中的应用，山西建筑，2003（6）：21.