關于住宅建筑節能設計的探究

摘要：隨著我國城市化建設的高速發展，建筑已成為能源消耗的重點，目前“節約能源，提高能源利用效率”已經成建筑行業所追求的目標。因此，加強建筑節能設計的研究勢在必行。本文作者結合多年的設計經驗，主要就當前住宅建筑節能設計措施進行了探討。

關鍵詞：住宅小區；建筑設計；節能；措施

0．前言

為了應對全球氣候變暖，世界各國都努力爭取節約能源，提高能源利用效率，開發風能、太陽能等清潔能源，減少燃煤、燃氣發電，最大限度減少CO2等室內溫室氣體排放量。我國政府也不例外，更是把節約資源作為一項長期的基本能源政策，建筑節能就是這項基本國策的具體體現。

為實現建筑節能，建設部提出了三步節能標準。即以1980-1987年當地通過設計能耗水平為基礎，第一步由1986年起達到節能30%，第二步由1996年起達到節能50%；第三步由2005年起達到節能65%。根據建筑節能三步走的要求，使我們必須較大幅度的降低建筑外圍護墻體和屋面、地面、挑陽臺底板的熱傳導系數限值，重點要求我們對外墻（包括外墻上的所有門窗）、屋面等主要圍護體系做出技術上科學合理、經濟上可以逐步承受、施工方便可行的技術方案，現就住宅建筑節能技術措施進行總結和分析，為今后的建筑節能提供有益的參考。

1、住宅小區規劃的節能設計

住宅小區應合理的規劃，根據建筑物的體型及各種因素及布局來考慮，如（小區的位置、朝向、建筑布局、地形地勢等)，同時利用小區所在區域的天然風源、熱源等來滿足每一棟住宅建筑在夏季都有充足的風源，冬季都有充足的日照，從而實現小區建筑通風、采光與采暖要求的目的。住宅小區建筑單體之間的組合對氣流的形成具有直接的影響，特別是高層建筑群內部易受到回旋渦流的作用，容易出現死角，不利于室內的自然通風，從而形成不利的小區微氣候。因此，為了營造綠色舒適的小區微環境，應調整好單體之間的組合，使每棟建筑物處于周圍建筑物的氣流旋渦區之外，避免出現滯流區。另外，綠化和水體可以改善小區的微氣候。設計時，應結合住宅小區規劃布置綠化和水體，以此進一步改善室內外的物理環境(聲、光、熱)，減少熱島效應，改善局部氣候，保證小區內的空氣溫度、濕度、氣流速度和熱島強度等各項指標符合健康舒適和節能要求。

2、住宅建筑平面的節能設計

住宅建筑平面設計中首要問題是確定適當的套型面積。因為適當的套型面積不但可以節約用地，還可以大大節約建筑用材，減少營造、維護與使用過程中的能耗。另外，建筑平面的巧妙布局亦能獲得較好的節能效果。由于我國地處北半球，太陽高度角和方位角變化規律使南朝向成為最佳節能的建筑朝向。此朝向夏季可減少太陽輻射熱，冬季可增加太陽輻射熱，而且此朝向建筑與我國夏季盛行的東南風差不多成垂直關系，容易形成穿堂風，而又避開了冬季盛行的西北風。因此，將住戶長時間活動的居住空間(如客廳、主要臥室)設于日照通風條件最佳的南向位置，利用自然環境使室內達到最大的舒適度，為住戶節約空調和采暖的能耗。而南北向建筑可以獲得最多的南朝向房間，所以建筑平面宜設計成南北向。對于日照、通風條件較差的北朝向與長時間接受太陽輻射的東西向可布置平面功能比較次要的廚房、衛生間、電梯、樓梯、管道井、機房等，以避免冬季西北風灌入，擋住東西向日照直接照射主要房間。據有關資料顯示，在其他條件相同的情況下，南北向的多層建筑的傳熱耗熱量比東西向可降低6%左右。

3、住宅建筑體形的節能設計

減少建筑物體形系數，也就是減少建筑物外表面積，減少外圍護結構面積，減少建筑形體的凹凸，也是節能的有效措施之一。體形系數是指建筑物的外表面積和外表面積所包圍的體積之比，體形系數越小，外圍護結構的傳熱損失越小，對建筑節能越有利。也就是說， 在其他條件相同的情況下，進深大的建筑比進深小的好，長的建筑比短的好，高的建筑比矮的好，外表整齊的建筑比外表凹凸變化的好。為了得到合理的有利節能的住宅建筑體形，在嚴寒和寒冷地區，住宅的體形系數宜控制在0.3及0.3以下；在夏熱冬冷地區，條式住宅的體形系數不宜超過0.35， 點式住宅的體形系數不宜超過0.4；在夏熱冬暖地區北區內，單元式、通廊式住宅的體形系數不宜超過0.35，塔式住宅的體形系數不宜超0.4。這就要求建筑師在進行建筑創作時，除考慮建筑的平面布局和建筑造型外，還必須適當控制建筑物的體形系數，以達到節能的目的。

4、住宅外墻的節能設計

墻體是住宅外圍護結構的主體，是建筑室內外熱交換的主要介質。建筑節能中有約25%是通過外墻的保溫隔熱性能來實現的。因此，墻體的設計是不容忽略的一個方面。外墻除了應具有基本的承重、安全圍護等功能外，還應考慮選用保溫隔熱性能好的墻體材料，對傳熱性好的墻體或墻體中傳熱性好的部位應加設保溫隔熱層。目前，常用的幾種外墻材料中，保溫隔熱性能較好的是多孔粘土磚和加氣混凝土砌塊以及復合墻體。復合墻體中絕熱材料主要有巖棉、礦棉、玻璃棉、膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫塑料、加氣混凝土等。復合墻體保溫隔熱宜選用外墻外保溫。外保溫的絕熱材料是連續外包的，能有效隔斷具有熱橋作用的混凝土梁、柱等，而產生“斷橋”作用，達到預期的節能降耗效果。另外，也可以利用植物來調節氣溫。在日照強烈的墻面，種植植物來吸收太陽熱量，減少傳入室內的熱源。據報道，建筑西墻種植爬墻虎，在植被遮蔽90%狀況下，外墻表面溫度可降低8.2℃，并有利于吸塵和消音，減少溫室效應。

5、住宅屋面的節能設計

在建筑物受太陽輻射的各個外表面中，屋面是接受太陽輻射時間最長的部位，因此受輻射熱也是最多的，相當于東西向墻體的2～3倍，所以它的保溫隔熱也顯得尤為重要。保溫隔熱的材料宜選用密度大、導熱系數小、憎水或吸水率較小的材料(如膨脹型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面將憎水性保溫材料設于防水層上，可有效防止傳統屋面構造中防水層容易老化從而影響保溫隔熱效果的問題。此種方法施工簡易，可廣泛采用。

另外，利用屋頂種植花卉、灌木等植物形成生態型屋面，既可阻擋熱源，減少溫室氣體的排放，達到保溫隔熱的效果；又可美化環境，改善城市氣候，做到一舉兩得。土壤導熱系數小，有很好的熱惰性，不隨大氣氣溫驟然升高或下降而大幅波動，有利于屋面的保溫隔熱。同時，在屋面蓄水，形成蓄水型屋面，也是屋面節能的有效措施。利用水蒸發可帶走大量的熱，從而有效減弱屋面的傳熱量和降低屋面溫度。此外，采用平坡屋頂結合的構造形式，在屋面保溫隔熱層上做架空層，通過空氣流通來散熱也是個不錯的辦法。

6、住宅門窗的節能設計

外門窗是傳熱的重要渠道，它既是太陽輻射的得熱部件，又是主要的失熱部件，傳熱系數約為墻體的3～4倍，是節能的重點部位。合理確定窗墻面積比是節能的重要措施之一。對于住宅設計應盡量少做落地窗、飄窗等。外墻門窗設計除滿足自然通風外，設計中應該強調東西南北向開窗有別，不同功能房間開窗有別。面對冬季主導風向的立面，應盡量減少開窗面積。設置外窗部位，應提高外窗的密封性能(如選用膠條密封而不是毛條)，選用好的窗型(如平開窗氣密性相對較好)和門窗配件，提高窗框的隔熱性能(如采用塑料型材、鋁合金斷熱型材、玻璃鋼型材等)，減少窗框的外露面積，采用保溫隔熱性能好的玻璃(如中空玻璃、鍍膜玻璃等)。根據國內外大量應用經驗證實，采用雙層玻璃塑鋼窗是較好的選擇。外門窗除了采光，通常也是建筑自然通風的渠道。所以，外門窗的開啟也是夏季通風節能的必要條件。夏季迎風面可作為主要的開窗部位，引進自然風，增加夏季的滲透通風。但同時，外門窗的設計應減少冬季寒風的滲透，有利于室內保溫，改善生活環境的舒適度。對于向陽的地方，可采用凹式開窗設計，外加遮陽板及鍍有特種金屬的熱反射窗簾，這種設計既美觀又兼有較好的遮陽效果。

7．結語

綜上所述，住宅建筑節能可以從建筑規劃、平面、體形、外墻、屋面、門窗六個方面綜合考慮。無論是房地產開發商還是建筑師，都應該從項目初期就將節約能源、提高能源利用率作為所追求的目標之一。作為建筑師，更應從自身做起，從不同角度，依據建筑規范對建筑進行優化節能設計，在改善人們居住環境的同時，充分挖掘節能潛力，綜合利用各種節能技術措施，趨利避害，選擇經濟合理的節能方案，從而實現節約能源，減少能源消耗，為實現我國可持續發展戰略，建設節約型社會作出應有的貢獻。