關(guān)于居住建筑設(shè)計節(jié)能問題的探討

【摘要】建筑節(jié)能是可持續(xù)發(fā)展概念的具體體現(xiàn)，也是世界性的建筑設(shè)計大潮流，同時也是建筑科學(xué)技術(shù)的一個新的增長點。設(shè)計、建造使用節(jié)能建筑有利于國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境。在眾多建筑類型中，居住建筑由于數(shù)量相對較大，同時又是供人們晝夜連續(xù)使用，對室內(nèi)熱環(huán)境和空氣質(zhì)量有較高的要求，因此，對居住建筑的節(jié)能研究尤為重要。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；被動式；居住建筑

良好室內(nèi)環(huán)境的獲得可以通過兩個方面來完成。第一個方面是建筑物自身的建筑學(xué)設(shè)計。如合理的朝向選擇有利于充分利用太陽能，良好的平面和剖面設(shè)計有助于自然通風(fēng)的形成等，也就是所謂的被動式設(shè)計。第二個方面，是采用機械設(shè)備的輔助來完成。此類方式是在一定能耗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。第一個方面完成的越好，第二個方面消耗的能耗就會越少，因此建筑設(shè)計需充分利用被動式設(shè)計來實現(xiàn)能耗的降低。

1 我國居住建筑節(jié)能現(xiàn)狀

(1)按照我國目前的水平，與氣候條件接近的發(fā)達國家相比，建筑保溫隔熱的總體水平和氣密性都很差，外墻及樓梯間的保溫效果也差。雖然發(fā)達國家獨戶住宅和聯(lián)排住宅多，其建筑體形系數(shù)大，尤其是歐洲國家冬季通過太陽輻射得熱較少。但是，從總體上看，我國單位建筑面積采暖能耗為同等條件下發(fā)達國家的3倍左右。(2)我國人口眾多住宅建筑規(guī)模巨大，我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)主要包括東北、華北和西北地區(qū)，習(xí)慣上稱為采暖區(qū)，其面積約占我國國土面積的70%。(3)國內(nèi)從20世紀(jì)70年代搞了被動太陽房(多為單層或磚混)，探索利用太陽能，形成蓄熱墻面。太陽能集熱管的出現(xiàn)，加強了建筑對日光的利用;已建成的太陽能集熱浴室，除冬天、陰天部分天氣外，全年均可使用。(4)20世紀(jì)80年代，形成節(jié)約采暖30%、50%的理念，20世紀(jì)90年代前期開始付諸實施。(5)這幾年加大了實施力度，國家出臺了《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)，《既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》(JGJ129-2000)，《采暖居住建筑節(jié)能檢驗標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ132-2001)等相關(guān)法律法規(guī)。

2 傳統(tǒng)民居建筑中自發(fā)的“被動式”節(jié)能設(shè)計

傳統(tǒng)民居建筑在被動式節(jié)能上就解決的非常巧妙，它們在選址、朝向、平面布局、空間組合、建筑用材、構(gòu)造處理等方面，積淀了千百年來人們適應(yīng)與利用自然、保護自然，以最簡潔靈巧且經(jīng)濟的方式創(chuàng)造居住環(huán)境的思想和經(jīng)驗。例如:我國北方地區(qū)的合院式居民的平面布局與空間組織利于冬季手機太陽能和防止冷風(fēng)滲透，南方地區(qū)的庭院式民居則有利于夏季

的自然通風(fēng)和蒸發(fā)吸熱降溫，而過度地區(qū)的合院式民居建筑所呈現(xiàn)的這些效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，這是人們自發(fā)且巧妙的在民居建筑中考慮了自然條件和氣候特征，運用了“煙囪效應(yīng)”原理、相變蒸發(fā)(冷凝)吸(放)熱原理、土壤蓄熱(冷)原理、太陽能熱利用原理以及地表風(fēng)場的分布規(guī)律等，創(chuàng)造出通過建筑空間與平面、院落與建筑形體的合理布局，院落與室內(nèi)空氣流場的合理組織的方法。

3 被動式節(jié)能的主要途徑及方法

對于采暖建筑物來說，節(jié)能的主要途徑是:減小建筑物外表面積和加強維護結(jié)構(gòu)保溫，以減少傳熱耗熱量;提高門窗的氣密性，以減少空氣滲透耗熱量。在減少建筑物總失熱量的前提下，盡量利用太陽輻射熱得熱和建筑物內(nèi)部得熱，最終達到節(jié)約采暖設(shè)備供熱量的目的。對夏季需要空調(diào)降溫的建筑來說，其節(jié)能途徑為:抑制在室內(nèi)產(chǎn)生熱，促進室內(nèi)的熱吸收，抑制外環(huán)境熱量進入室內(nèi)，同時促進熱向室外散失。

4 被動式節(jié)能的主要設(shè)計方法

被動式節(jié)能設(shè)計通過選址、規(guī)劃、外部環(huán)境、體型及朝向等設(shè)計，首先使建筑獲得一個良好的外部環(huán)境微氣候環(huán)境，不僅有助于創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，同時也為后期的節(jié)能設(shè)計創(chuàng)

造了良好的條件。

4.1 合理選擇建造的位置

中國古代風(fēng)水術(shù)中講究理想的建筑位置“左右有山輔弼，前有環(huán)水，后有鎮(zhèn)山”的環(huán)境。從現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境科學(xué)角度來看，位置的選擇主要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼临|(zhì)、水質(zhì)及地形及周圍環(huán)

境條件等因素的綜合狀況來確定。來選擇一個在溫度、濕度等方面的指標(biāo)特別宜于人生存的微氣候環(huán)境。

4.2 合理的外部環(huán)境設(shè)計

主要有兩種方法:一是在建筑周圍布置樹木、植被，可以有效遮擋風(fēng)沙，凈化空氣，而且還能對建筑起到遮陽、降噪的效果。二是創(chuàng)造人工自然條件，如四合院中打井以及在建筑附近設(shè)置睡眠，都是利用水來平衡環(huán)境溫度、防風(fēng)沙及收集雨水等。另外還可以在建筑周圍設(shè)置圍墻、假山等遮擋物。

4.3 合理的規(guī)劃和形體設(shè)計

通過有效地組團規(guī)劃、單體設(shè)計，從朝向、間距、體型上保證建筑建筑物受太陽輻射面積最大。在規(guī)劃布局上，可以通過建筑的向陽面和背陰面形成不同的氣壓，即使在無風(fēng)的條件下也能形成通風(fēng);在建筑體形設(shè)計上形成風(fēng)洞，使自然風(fēng)能在其中回旋，得到極好的通風(fēng)效果;在建筑整體體量方面，根據(jù)建筑的高度、寬度的差異對風(fēng)影效應(yīng)產(chǎn)生的影響不同來確定合理

的規(guī)劃布局和體形;另外，根據(jù)對應(yīng)維度和地形來確定合理的朝向來避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，同時對日照得熱進行控制。

4.4 合理的建筑單體設(shè)計

主要是通過減小建筑物的體形系數(shù)及外表面積和加強維護結(jié)構(gòu)保溫，以減少傳熱耗熱量。對建筑各部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑內(nèi)部空間的合理分隔設(shè)計，以及一些新型建筑材料和設(shè)備的設(shè)計與選擇等來更好的利用既有的外部氣候環(huán)境條件，以改善建筑室內(nèi)微氣候環(huán)境的效果。如屋頂，外墻等維護結(jié)構(gòu)，以保溫處理為主的可以做成蓄熱墻體(或屋頂)，以隔熱為主的可做成通風(fēng)結(jié)構(gòu)，如通過陽臺門的大小來控制自然通風(fēng)量，形成“空氣鎖”，有效地控制室內(nèi)的通風(fēng)。對于建筑門窗，在我國，其能耗約為墻體的4倍，屋面的5倍，地面的20多倍，約占建筑維護部件總能耗的40%—50%，它既是能耗大的構(gòu)建，在某些地區(qū)氣候條件下，也是重要的得熱構(gòu)件。因此可因地制宜地選用如新型透光隔熱玻璃材料，雙層玻璃構(gòu)造、中空玻璃或采用遮陽板等結(jié)構(gòu)來合理解決門窗的能耗問題。

4.5 合理的布置功能房間。

主要從合理的熱工環(huán)境分區(qū)及溫度阻尼區(qū)的設(shè)置兩個方面來考慮功能房間的布置。不同的房間根據(jù)不同的使用要求，將熱環(huán)境質(zhì)量要求相近的房間相對集中布置。高的設(shè)于溫度較高區(qū)域，從而取得最大限度利用日輻射保持室內(nèi)具有較高溫度。如臥室、起居室等人員長時間活動的場所，布置在朝南的位置，廚房、衛(wèi)生間等布置在背向起到溫度阻尼的作用。或者設(shè)

置于南向的日光間、封閉陽臺等都具有溫度阻尼區(qū)的作用，是冬季減少能耗的一個有效措施。

5 結(jié)言

總之，居住建筑作為現(xiàn)代建筑中數(shù)量較大，同時相對舒適度要求又較高的類型之一，在滿足社會發(fā)展的需要的同時，需要在空間中筑起一個人工環(huán)境，并努力做到室內(nèi)環(huán)境的舒適和穩(wěn)定的同時，要盡量減少能耗代價。在居住建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計師應(yīng)正視室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響，通過規(guī)劃組織，空間、功能布置以及局部構(gòu)造處理等技術(shù)手段達到對氣候的尊重。利用氣候條件的有利因素，調(diào)整環(huán)境對建筑的影響程度，以營造符合現(xiàn)代社會要求的更舒適、更有效的空間環(huán)境。

參考文獻

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