基于住宅建筑節能設計的要素研究

陳端

中外建工程設計與顧問有限公司深圳分公司

摘要：文章結合筆者的實際工作經驗，闡述了實施建筑節能設計的重要性，并從住宅建筑的平面節能設計、單體節能設計、主體節能設計和太陽能利用等方面論述了住宅建筑節能設計要素，并結合工程實例加以論證，旨在為了節約住宅建筑的能源消耗，實現建筑業的可持續發展策略。

關鍵詞：住宅建筑；節能設計；平面設計；綠化；太陽能利用

引言

近年來，隨著我國建筑業的迅速發展，建筑能源消耗量也不斷增加，導致我國面臨著嚴峻的能源短缺形勢。隨著我國住宅節能設計的推廣和應用，大大降低了我國建筑能源的消耗量，緩解我國緊張的能源短缺問題，有效提高了住宅建筑的經濟效益和社會效率，促進我國建筑節能設計的發展。本文結合筆者的工程實踐，主要就住宅建筑節能設計要素進行了論述。

1 實施建筑節能設計的重要性

目前，對我國能源短缺問題，人們積極倡導節約能源、可持續發展，建設部將建設節能型建筑納入今后城市建設的重點發展方向，相關的指引、標準和法規相繼出臺，要求將建筑設計與建筑微氣候、建筑技術和能源的有效利用相結合。《民用建筑節能設計標準》規定通過在建筑設計和采暖系統設計中采用有效的技術措施將節能率從原來的50%提高為65%，對圍護結構的技術與產品、部品以及供熱系統的要求提高到一個新水平。因此，如何做好建筑節能設計方面的工作，促進建筑可持續發展具有重要的意義。

2 住宅建筑節能設計

2.1 規劃節能設計

2.1.1 平面節能設計

住宅建筑平面設計是住宅建筑節能設計的重要組成部分，對整個住宅建筑節能設計起著至關重要的作用。住宅建筑平面設計主要從建筑選址、道路布局、建筑布局、建筑間距、建筑朝向、太陽輻射計風向等方面進行充分考慮，并充分利用自然條件，以優化住宅建筑的居住環境，達到良好的節能效果。

2.1.2 單體節能設計

住宅建筑單體節能設計主要體現在單體平面設計和單體立面設計兩個方面。（1）單體平面設計。在進行單體平面設計時，需對其室內空間組合進行充分的考慮，使得住宅建筑每個內室均能有穿堂風，以實現自然通風的作用，有效降低室內溫度，減少能源消耗量。而室內光照也是住宅建筑節能降耗的重要手段，是住宅建筑室內朝南，使得室內獲得充足的日照，一方面可以滿足白天室內的取暖要求，一方面可以降低能源消耗量。（2）單體立面設計。主要是依據地區氣候條件，對建筑墻體角度進行改變，使得住宅建筑能夠適應當地氣候，充分利用當地自然資源，以達到節能降耗的作用。例如，位于住宅建筑內傾斜位置的南墻面可以得到充足的日照，而外傾斜位置的南墻面則可以獲得更寬的遮陽面。

2.2 主體節能設計

2.2.1外圍護結構節能保溫設計

（1）墻體節能保溫設計。實現住宅建筑節能保溫效果的方式有兩種，其一，對住宅建筑優化墻體保溫性能，將墻體保溫與承重相結合，例如，利用空心磚或者加氣型的混凝土磚塊等保溫材料，對墻體起到良好的保溫作用。其二，墻體內保溫或者外保溫設計，主要是在建筑外墻內側或者外側增加保溫層，采用的保溫材料必須具有耐蝕性強、防火、不易受污染等優點。（2）屋面節能保溫設計。住宅建筑屋面應該采用質地輕巧、性能穩定、吸水性小的保溫材料，如聚苯扳、加氣型混凝土條板、聚苯乙烯型泡沫板等。不僅能夠滿足住宅建筑屋面保溫需求，同時可以達到節能降耗的目的，改善住宅建筑室內環境。

2.2.2建筑門窗節能保溫設計

根據有關資料顯示，住宅建筑門窗所消耗的熱量占總消耗熱量50%的比例，由此可見，住宅建筑門窗是住宅建筑節能設計的重點。其節能保溫設計措施主要有：

（1）窗墻比合理設計。窗墻比主要是指住宅建筑房間立面面積和窗戶口面積的比值，其比值大小對住宅建筑室內環境及熱量消耗率起著至關重要的作用。因此，在保證住宅建筑室內通風和日照需求條件下，對朝向不同的住宅房間窗墻比進行合理的設計，東西向：0.3；南向：0.35；北向：0.25。

（2）合理應用門窗保溫材料。塑鋼門窗是現階段應用較為廣泛的門窗保溫材料之一，其不僅能夠起到良好的隔音、保溫效果，同時可以實現住宅建筑節能保溫的效果，可節省30至50%的能源。中空玻璃保溫材料是一種新型的保溫材料，不僅可以減少室內輻射熱消耗量，同時對門窗起到良好的保溫作用。

（3）合理設計門窗氣密性。通過將住宅建筑門窗設計成為推拉式或者大塊玻璃式的門窗，可以提高門窗的氣密性，使冷空氣的滲入量有所減少。通過合理設計窗扇與窗扇，窗扇與玻璃，窗扇與框架間的距離，并在縫隙處設置密封性較強的膠條，大大提高門窗的氣密性，有效防止冷空氣的進入，達到保溫節能的效果。

2.3 太陽能的合理利用

太陽能能源是可再生的、綠色環保能源，對太陽能資源大開發和利用，可以節約很多煤炭、電力資源，西方發達國家十分重視太陽能這種可再生清潔能源的開發和利用。我國幅員遼闊，太陽能資源十分豐富，大部地區日照充足，日照強度良好，為我們充分利用開發太陽能資源提供了較好的自然條件，據統計我國全年日照最長可達2800h～3300h，可以充分開發和利用我國現有豐富太陽能資源，改善的住宅節能水平，發展太陽能資源大有可為，可以利用太陽能進行采暖、供電照明、供熱水等，隨著技術的改進，太陽能資源將在住宅節能設計中起著舉足輕重的角色。

3 實例分析

3.1 工程概況

某住宅項目，總建筑面積16萬m2，由12棟小高層住宅、10棟多層住宅和21棟屋住宅組成，共有6個車庫，其中地面建筑面積14.6萬m2，地下建筑面積1.4萬m2。建筑高度限制在40m內，容積率1.0。

3.2 建筑節能設計

本項目在建筑節能設計方面采取了屋面、外墻和外窗的隔熱保溫措施，滿足現有節能設計標準要求，同時在可再生能源應用方面，大面積采用太陽能光熱和地熱資源，節能設計的方向和理念是領先的。但大量優異的節能和可再生能源技術的應用都有其適宜性，在本項目中不一定能達到最佳的節能減排效果，因此，針圍護結構、空調設備以及太陽能利用方面提出以下幾個方面的節能措施。

3.2.1建筑通風

本項目由于具有風速高的氣候特點，合理利用該特點，多采用自然通風措施，尤其是與分體式空調配合，不必使用新風系統，能最大程度的實現節能效果，也符合南方地區采取自然通風的習慣。

另外，本項目所處地區的風力等級相對高，門窗開啟幅度較難控制，這給傳統的開窗通風帶來了一定困難，故建議選擇合適的門窗通風器改善室內通風環境。門窗通風器在歐美和日本有廣泛應用，是一項成熟的技術。設計合適的通風量和出風位置，不但能提供房間足夠的新風量，還能改善室內空氣微環境。

3.2.2 隔熱涂料

隔熱涂料主要機理是反射太陽輻射，阻擋其進人室內，降低夏季房間的空調負荷。與普通涂料相比，隔熱涂料太陽光反射比都超過80%，即能夠把照射在墻體或屋頂上的太陽光80%反射出去。夏季水平面太陽輻射強度可達1131W/m2，東、西向垂直面太陽總輻射強度最高為613W/m2，如選用隔熱涂料，夏季將在一定程度上降低空調負荷。

3.2.3 建筑遮陽

活動遮陽的優點是夏季關閉遮陽百葉，阻擋太陽光進人室內，冬季則打開遮陽裝置，讓太陽輻射進人室內。中置式遮陽設施的優點是，遮陽體和窗扇一體生產成型，可以節省大量的現場安裝費用。而且隨著產品類型