探析小區住宅的結構設計及建筑節能

【摘 要】隨著經濟的不斷發展，使得可持續發展成為人們追求的主題，對于建筑來說轉向高效節能型的模式也是勢在必行的。所以如何根據節能的標準，設計出合理、科學的小區住宅結果也成為了人們非常關注的問題之一。

【關鍵詞】小區住宅；結構設計；建筑節能

進入21世紀以來，能源問題一直備受人們的關注，同時也是人們面臨的生存問題之一。隨著我國人民生活水平的不斷提高，住房面積也在不斷的增加，隨之能源的消耗也在增加。住宅是人們日常生活的重要場所，所以其結構設計是否科學、合理也是直接影響人們生活質量的重要因素之一。

以往的住宅只要具備客廳、臥室、廚房、衛生間等基本功能即可，但現在的住宅設計出來要具備以上幾種基本功能之外，還要求設計的美觀、合理、節能。除此之外，由于我國的能源比較短缺，所以怎樣有效的利用能源，提高住宅結構設計的性價比，成了我國住宅設計的最主要的發展趨勢。下面就針對我國小區住宅的這種情況，談一下如何對小區住宅的結構進行設計，從而使能耗最小化，做到建筑節能。

1 我國小區住宅的結構設計的現狀

雖然我國是一個能源大國，但是由于我國人口眾多，人均儲量很少，同時又是一個能源非常緊缺的國家。預計十年之后，我國的能源需要還會不斷的上升，可能會是2000年的一到兩倍。出現這種狀況的原因主要有幾下幾點：

1.1 城市的快速化發展

隨著經濟的迅速增長，人民生活水平的不斷提高，許多農村人口不斷的涌入城市，使得我國的城市化的發展速度也在不斷的加大。顯而易見，這給能源帶來的壓力也是前所未有的。

1.2 大規模的對住宅進行建設

近些年來我國的住宅建設出現了大規模的增長，我國同時也正處于住宅建設的高峰期。而且根據專家預測，這種增長還會持續一段時間。與此同時，這種狀況就會造成對能源的消耗也在持續的增長。

1.3 住宅建筑節能存在的問題

首先，在對建筑的總體規劃的設計方面沒有達到技能的要求。目前許多的住宅建筑在規劃的時候都很少的去考慮節能問題，而更多的是考慮如何能夠把小區住宅設計的別具一格，吸引更多人，從而能夠賺取更大的利益。所以，往往就忽略了對環境、節能等方面的考慮。由于住宅的建設要按照規劃的方案來實施的，方案中沒有涉及到節能的方面，所以在建好的住宅也就很少能早到節能了。由此可見，要想實現建筑節能，就得在規劃中充分的考慮到建筑與能源、環境等方面的關系，從而設計出具有節能思想的方案、規劃。

其次，很多住宅的建筑設計大體是相同的，很少因地制宜的去考慮當地的地理環境和文化特色等。這就使所有的住宅建筑的結構和設計等都非常的相似。有的方案的設計目標是追求視線的開闊，把室內的窗戶設計的過大，從而忽視了建筑的氣密性。有的設計人員甚至，從不對該地進行具體的勘探，只是一味的抄襲。

2 戶型結構的節能設計

正如前面提到的那樣，如何合理的利用現有的能源，設計出科學、合理的住宅已經成為了現如今建筑業的發展趨勢。接下來，就根據這一理念談一談如何把它付諸于具體的實踐中來。

2.1 建筑節能的概念

所謂的建筑節能主要是指通過事先合理、科學的規劃布局，結合先進的設計理念，從而做到提高建筑對能源的利用率，降低能耗。對于建筑師而言建筑技能就是如何在對住宅進行設計的時候，根據設計方案做到降低對采暖、空調、通風等方面的消耗，從而實現建筑節能設計的理念。

2.2 傳熱方程

由于建筑物的傳熱是非常的復雜的，主要包括對流、輻射和導熱等三種方式綜合作用的結果。所以對建筑的傳熱方面的方程進行一定的了解和掌握也是非常重要的，是保證建筑節能的關鍵因素。穩態的傳熱方程式如下所示：

Q=K·A·(tl-t2)

=l/[(1/a1)+(d/x)+(1/a2)】·A·(tl-t2)

式中：

Q一單位時間通過建筑圍護結構的熱量；

K一傳熱系數；

A一圍護結構的外表面積；

tl、t2—圍護結構內外表面的空氣溫度；

a1、a2—圍護結構內外表面的熱轉移系數；

d一圍護結構的厚度；

x一圍護結構的導熱系數。

根據該方程我們可以分析出來當K、A、(t1-t2)，也就是圍護結構的傳熱系數、外表面積和內外溫差越小的時候，Q，也就是整個住宅的傳熱量也就越小，只有保證傳熱量較小，才能保證對建筑能源的節約。 下面，就根據這個方程的原理，來談一下如何具體的減小熱能的消耗。

2.2.1 減少圍護結構表面的熱傳移系數，即a1和a2

雖然影響熱傳移的系數的因素有很多，但是主要包括風速和表面形狀這兩種因素。因此，要想降低熱傳移系數，就要減小風速，表面盡可能光滑。所以這就要求在設計建筑物的時候能夠在避風的基礎上，做到形狀規整。

2.2.2 增加圍護結構的厚度，即d

雖然增加圍護結構的厚度能夠起到很好的保暖作用，但是由于對建筑物增加圍度的厚度會同時也增加了建筑物的自重。所以增大圍護結構的面積，就能避免上述問題。與此同時，其節能效果也是非常好的。尤其是在像東北、內蒙這些冬季比較寒冷的地方，其圍度的厚度不能太薄。

2.2.3 減少圍護結構的內外表面溫度差t1-t2

由于太陽輻射是決定室外熱環境的主要條件，所以怎樣利用太陽能來合理的設計建筑，減少室內外的溫差也是作為建筑工作者的我們所關注的問題。主要是根據不同的季節、緯度、時間等，太陽輻射的強度也不相同。冬季做到對太陽能的合理利用，盡量使用更多的外表面向陽。而在夏天，盡量減少太陽對建筑物的照射，從而使室內的溫度降低。

2.2.4 盡量減少圍護結構的外表面積A

建筑物雖然在體積上相同，但是由于設計的方式不同，其表面積的差異還是很大的。所以沒要對建筑物進行合理的設計，盡量堅守圍護結構的表面積，同時也是建筑節能重要體現。

2.2.5 減少圍護結構的導熱系數x

減少圍護結構的導熱系數主要體現在選擇合理的絕熱材料，隨著近些年來科學技術的不斷發展和提高，相繼開發出了許多節能型的絕熱材料。如延綿、玻璃棉、泡沫聚氨酯、吸熱玻璃、反射玻璃等很多良好、優質的絕熱材料。這些材料的開發和廣泛使用大大的減少了圍護結構的導熱系數。

2.2.6 增加建筑的氣密性

建筑物的門窗、各種縫隙和孔洞，都會使室內的溫度下降，從而造成能源的損失。所以加強對建筑的氣密性也是非常重要的。主要采用加強對門窗的密封程度，采用一些導熱系數大于墻體的導熱系數的玻璃。

3 對住宅建筑節能的改造技術

3.1 對墻體進行改造

對墻體的改造技術主要包括以下兩點，即單一墻體的節能技術和復合墻的節能技術。但隨著人們對墻外保溫性能的標準、要求逐漸的提高，使得單一墻體的節能技術很難滿足這些標準和要求。所以現今對墻外進行保溫所使用的通常是復合墻節能技術。而復合墻節能技術主要包括外墻保溫、外墻內保溫和內外混合保溫，以及墻體夾心保溫技術和墻外保溫技術。這些保溫技術足夠滿足現今人們對墻內外的保溫要求，從而輕而易舉的達到節能保溫的效果。

3.2 對門窗節能進行改造

門窗是建筑物的重要組成部分，同時也是影響室溫的重要因素之一。所以合理的對門窗進行改造，使門窗的面積占到整個建筑面積的10%到15%之間。這樣不僅能夠起到良好的通風作用，室內的光線也比較寬闊，同時也能夠起到節能的作用。除此之外，為了保持室內的溫度，也可以在窗框與外墻連接的部分填充一些保暖材料，如泡沫、玻璃棉等。這樣就可以保證風不會從縫隙之間吹進來，保證了施工的質量。

3.3 對屋面進行改造

相對于其他構件而言，屋面是最直接的受到太陽輻射的構件，同時對頂層的居民的影響最大。所以對屋面進行改造，以保證室內的溫度是非常必要的。在選擇保溫隔熱材料的時候一定要根據材料的性質、特點等來進行慎重的選擇。一般而言，為了避免屋面的厚度和重量過大，保溫層不適合選擇密度比較大、導熱率比較高的材料。綜上所述，一般會選擇如擠塑性聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料板、水泥聚苯板等。但往往由于地域、氣溫條件的差異性，采取的改造措施也是不同的。比較常見的改造方式有蓄水屋面、平屋頂改坡屋頂、倒置式屋面等。在東北根據其地理環境和氣候的特點，通常采用將平屋面改為坡屋面。這樣不但能夠提高室內的溫度，同時還能起到提升城市形象的作用。

4 優化結構設計

影響住宅的結構設計和建筑節能的因素有很多，主要包括建筑的形體，日照距離、室內的平面設計等。接下來，從節能的基本原理出發，充分結合以上幾點因素來談一談怎樣對住宅的結構設計進行優化，從而達到建筑節能的要求。

4.1 合理設計建筑的長與寬

建筑物的長與寬之間的比例對節能有很大的影響，所以合理的設置長與寬之間的比例也是非常重要的。一般都盡量的增加這個比例系數，因為系數越大，冬季的得熱就越多，而夏天卻恰恰相反，從而就做到了節能的效果。

4.2 朝陽的選擇

由于太陽能是建筑能源中的重要來源，所以合理的設計建筑的朝陽方向也是非常必要的。一般朝陽的方向的選擇都要滿足冬季能夠有適量的陽關，夏季要減少陽光的直射。

4.3 合理的對住宅功能進行分區

對住宅進行分區時要根據人們日常生活的規律來進行劃分，要滿足人們的具體需求。一般都將客廳、主臥和書房等在朝南或朝東的方向，這樣能夠保證房間內有充足的陽光。而像洗手間、廚房等就可以選擇陽光不是很充足的朝西或朝北的方向。

5 結束語：

本文通過對現今可持續發展的觀念，以及對能源的節約等方面的充分考慮，闡述了如何對小區進行合理、科學的設計，從而滿足節能建筑的思想，符合時代發展的需求。希望可以給住宅開發商一定的啟發和幫助，同時也希望我國的小區住宅能夠早日的達到節能建筑的標準。

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