住宅小區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計探討

摘要：近年來，隨著建筑節(jié)能的深入發(fā)展，建筑節(jié)能技術(shù)已成為當今世界建筑技術(shù)發(fā)展的重點之一，在建筑設(shè)計中對減少能源消耗、保護大氣環(huán)境及生態(tài)環(huán)境、節(jié)約土地資源、提高人民群眾的生活水平都具有重要的意義。本文作者結(jié)合多年的設(shè)計經(jīng)驗，主要就住宅小區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計中應(yīng)注意的問題進行了闡述。

關(guān)鍵詞：住宅小區(qū)；建筑規(guī)劃；節(jié)能設(shè)計；建筑能耗；

1．引言

據(jù)相關(guān)資料表明，我國每年建成的房屋面積高達16～20億平方米，但新建建筑中95％以上屬于高耗能建筑，單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達國家新建建筑的3倍以上，建筑能耗已經(jīng)占到全社會能源消耗總量的25% 以上，因此，建筑節(jié)能設(shè)計已成為了我國建筑行業(yè)設(shè)計的重要內(nèi)容。

2．建筑整體規(guī)劃與節(jié)能設(shè)計

2.1．合理的規(guī)劃布局

住宅建筑的朝向、間距、高低、體型以及環(huán)境綠化等都會影響小區(qū)的日照、通風(fēng)和小氣候環(huán)境，從而影響居住建筑的能耗。因此，建筑前期規(guī)劃就應(yīng)注重對節(jié)能問題的研究，適應(yīng)當?shù)刈匀画h(huán)境、氣候和地理條件，合理選擇住宅建筑的朝向（盡量選擇南北朝向），建筑間距，避免有害環(huán)境對建筑的影響。在建筑規(guī)劃設(shè)計中要與建筑節(jié)能設(shè)計互相配合，統(tǒng)籌考慮建筑朝向、日照間距、通風(fēng)、景觀綠化，合理應(yīng)用雨水回收系統(tǒng)，透水地面磚等節(jié)能、環(huán)保技術(shù)以及配套設(shè)備(能源供應(yīng)、小高層給水、公共照明、電梯等)采取的節(jié)能措施，大力推廣部分太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)等先進技術(shù)，以形成系統(tǒng)的住宅建筑節(jié)能體系，營造能耗低、環(huán)境舒適的居住環(huán)境。

2.2．控制建筑體形系數(shù)

在建筑設(shè)計中，原則上應(yīng)減少建筑物外表面積，適當控制建筑體型系數(shù)，減少建筑面寬，加大進深或增加組合體，建筑平面宜選用如“一”字型等較為簡潔規(guī)整、能夠獲得較多日照和較少東西曬的平面型式，以減少夏季熱輻射和冬季冷風(fēng)滲透量，體型復(fù)雜、凹凸面過多的點式低、多層及塔式高層住宅，建筑的外表面積和體型系數(shù)大，對節(jié)能不利。坡屋面建筑與平屋面建筑相比，其坡屋頂增大了屋頂?shù)臒峤粨Q面積，加大了能耗，因此不利于房屋的節(jié)能。結(jié)合建筑形體空間的處理，可以在建筑物中設(shè)通風(fēng)口，加強氣流組織，改善小區(qū)內(nèi)部的通風(fēng)條件。從建筑外觀形態(tài)上來談，影響能耗大小主要有兩個因素，一個是建筑絕對的大小，也就是我們常說的體量，另一個就是平面是否緊湊。一般來說，平面、立面凹凸變化較大的建筑就屬于平面非緊湊型建筑。特別是背陰面北側(cè)墻體的凹凸變化。外墻面積的增大勢必增加形成“冷橋”的可能性，增大建筑能耗。德國建筑中“方盒子”非常普遍， 究其原因，并非建筑師們?nèi)狈?chuàng)造性，而是“方盒子”有利于節(jié)能設(shè)計。

3．外圍護結(jié)構(gòu)的隔熱保溫

3．1．外墻的隔熱保溫

節(jié)能設(shè)計中，南方地區(qū)外墻一般采用加氣混凝土砌塊，而在北方地區(qū)必須采用外墻保溫，外墻外保溫能使建筑室內(nèi)溫度受室外溫度波動影響小，有利于主體結(jié)構(gòu)保護和避免熱（冷）橋的產(chǎn)生，常見的外墻保溫有大模內(nèi)置聚苯板及粘貼聚苯板。大模內(nèi)置聚苯板與外墻一起搗制，使保溫材料能更好地與墻體結(jié)合，更能保證保溫效果。

3．2．屋面的隔熱保溫

在夏季，屋面日照時間長，太陽輻射強度大，屋頂外表面溫度最高達到60～80℃，頂層室內(nèi)溫度受其影響會提高2～4℃。在冬季，屋頂對外散失熱量，又增加了室內(nèi)的空調(diào)熱負荷。屋面隔熱保溫除采用倒置式設(shè)計外，有土種植或無土植被屋面應(yīng)泛推廣。實驗數(shù)據(jù)表明，種植屋面使屋頂外表面最高溫度下降32.4℃，內(nèi)表面最高溫度下降2.0℃，具有較好的隔熱保溫性能。種植屋面，不僅能提高屋面的保溫隔熱性能，還能美化環(huán)境，并有利于環(huán)境氣候的改善，應(yīng)該廣泛應(yīng)用。

3．3．節(jié)能窗戶的應(yīng)用

在節(jié)能設(shè)計中，外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)及窗戶的遮陽系數(shù)對建筑能耗的影響很大，而窗戶的傳熱系數(shù)是屋頂或外墻的4～5倍，即在同樣的氣候條件下，窗戶的傳熱損失是屋頂或外墻的4～5倍。據(jù)統(tǒng)計，對于我國北方典型的建筑物圍護結(jié)構(gòu)， 冬季熱損耗中，窗的散熱損失占40%～50%。在夏季，從窗進入的輻射熱占空調(diào)負荷20%～30%，而在南方則更大。窗戶成為建筑物外圍護結(jié)構(gòu)中隔熱、保溫最薄弱的環(huán)節(jié)。普通平板玻璃透光性很好，這也是它成為窗用材料的必要條件。但普通平板玻璃在太陽光譜的可見光和近紅外線部分的透過率都很高，并且普通浮法玻璃的輻射系數(shù)很大(約為0.84)，所以窗玻璃的熱傳遞中輻射傳熱占很大比例。因此，雖然玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.85W/(m.K)，低于鋼筋混凝土(1.74)、粉煤灰陶粒混凝土(0.95)、硅酸鹽砌塊(0.87)和灰砂磚砌體(1.10)等墻體材料， 但傳熱系數(shù)值卻比磚、混凝土等其他墻體材料高出許多倍。當窗玻璃采用反射率高、輔射率小的中空玻璃時， 表面輻射熱阻增大，能削弱炎熱夏天時的太陽和室內(nèi)輻射換熱作用， 因而中空玻璃成為目前廣為采用的節(jié)能玻璃。空氣中的水分子等活性分子的存在，是影響中空玻璃能量的傳導(dǎo)傳遞和對流傳遞性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔熱性能的重要因素。由于在太陽和室內(nèi)空氣進行輻射換熱的同時，還往往存在導(dǎo)熱和對流換熱，所以在建筑窗戶玻璃的選用過程中，為了達到更好的隔熱保溫效果，可選用雙層玻璃四周邊黏合、夾層中間抽真空的真空玻璃，能將導(dǎo)熱和對流換熱減少到最低限度，但成本較中空玻璃高得多。中空玻璃降低了熱傳導(dǎo)系數(shù)、真空玻璃進一步降低熱傳導(dǎo)系數(shù)和杜絕對流傳熱，但這都沒有解決透過玻璃進行熱輻射所引起的熱損失問題。中空玻璃和真空玻璃使用低輻射玻璃或陽光反射玻璃后，減少熱輻射和熱透射才能進一步降低建筑外窗玻璃的熱損失。用低輻射玻璃制成的中空玻璃或真空玻璃，把熱傳導(dǎo)和熱輻射作用都降低下來，可以使窗玻璃的傳熱系數(shù)下降到2.5W/(m2.K)甚至0.5W/(m2.K)以下，具有很好的蓄熱、保溫作用，節(jié)能效果非常顯著。而且由于熱輻射減少，明顯地提高了居室的舒適性，是嚴寒和寒冷地區(qū)建筑物最好的節(jié)能窗戶玻璃。陽光反射玻璃可反射掉一部分太陽的熱輻射， 降低進入室內(nèi)的太陽能，在夏季會顯著減低空調(diào)電耗。研究表明，當外墻傳熱系數(shù)值降低到1.1W/(m2.K)以下時，再減小該系數(shù)值對降低建筑能耗的效果已不明顯，即通過外墻保溫實現(xiàn)降低建筑能耗的潛力已經(jīng)很小。因此，今后建筑節(jié)能的關(guān)鍵是建筑玻璃，大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用傳熱系數(shù)低的新型節(jié)能窗玻璃， 將是今后建筑節(jié)能的主要途徑。

4．太陽能資源的合理使用

隨著人民生活水平的日益提高，大中城市居民對家庭熱水的需求越來越高，尤其新購住宅，無一例外要安裝生活熱水設(shè)施。房地產(chǎn)開發(fā)商為提升小區(qū)的品位和檔次，也努力讓自己的住宅產(chǎn)品附帶熱水設(shè)備。但真正做到冷熱雙水卻不是容易的事情。配備常規(guī)能源的單戶熱水器，不論用電費用還是用氣安全問題，用戶見仁見智，眾口難調(diào)，而新興的太陽能熱水器，免費熱能，又具備無污染，安全的特點，從而受到業(yè)主的歡迎。

系統(tǒng)方案設(shè)計:多層住宅和躍層住宅采用每個單元為一個獨立的工程式太陽能熱水系統(tǒng)，在每個單元的屋頂布置集熱器，每個系統(tǒng)分別獨立給每個單元的住戶提供生活熱水，每個住戶的熱水用卡式熱水表計量，各子系統(tǒng)與電腦主站之間通過低壓電力線載波或無線載波的方式進行通信，整個小區(qū)采用一臺電腦主站進行監(jiān)控，由物業(yè)公司進行統(tǒng)一管理。而聯(lián)體別墅采用單戶分體式太陽能熱水系統(tǒng)，由每個住戶自行管理。在補熱配置方面，系統(tǒng)采用電加熱方式，除單戶分體式太陽能熱水系統(tǒng)外，為了最大限度利用太陽能，同時保證全天候供熱水，可以為每個系統(tǒng)配備兩個蓄水箱，其中較大的作為太陽能集熱儲水箱，另一個作為供水箱。并由電能定溫補熱。這種補熱模式的優(yōu)點是:當日照充足時，太陽能集熱儲水箱溫度高于設(shè)定溫度，熱水只通過供水箱供給用戶而無需電補熱;太陽能集熱儲水箱溫度低于設(shè)定溫度，熱水通過供水箱由電加熱補足所差熱量，保證用戶使用的熱水溫度不變。太陽能不僅可提供生活熱水，如采用光伏電池，還可為建筑的照明系統(tǒng)提供電源，現(xiàn)已在各種建筑中廣泛使用。

5．結(jié)論

建筑節(jié)能是建筑規(guī)劃設(shè)計、構(gòu)造、材料等的綜合體，只有這樣才能更好地利用能源，減少能耗。與建筑節(jié)能技術(shù)相比，建筑規(guī)劃可以在幾乎不增加建設(shè)投資的條件下，通過科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計，就可以有效地改善居住區(qū)小氣候環(huán)境和改善住宅建筑熱工環(huán)境，從而達到節(jié)能目的。建筑耗能是影響社會可持續(xù)發(fā)展的一個重大問題，進一步深入地開展與建筑節(jié)能設(shè)計的理論和實踐研究，不斷進行節(jié)能單項技術(shù)和成套技術(shù)的開發(fā)利用，減少對不可再生能源的利用， 降低可再生能源的利用成本，提高居住質(zhì)量，應(yīng)該成為建筑設(shè)計研究的一項重要工作。在今后的設(shè)計工作中，應(yīng)該多研究，多嘗試，多總結(jié)，使節(jié)能設(shè)計能夠真正地體現(xiàn)在建筑設(shè)計的各個方面，實現(xiàn)建筑設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展，為人類創(chuàng)造一個和詣的家園。

參考文獻：

[1]沈致和.住宅節(jié)能原理與設(shè)計[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[2]崔希駿，廖建峰.節(jié)能65％后建筑外窗的配置建議[J].建筑節(jié)能.2006.