夏熱冬冷地區居住建筑節能設計

方高生

摘 要：近年來，隨著我國經濟建設的快速發展，城市建筑的數量越來越多，建筑工程所消耗的資源、能源也逐漸增多。在資源、能源危機日益嚴重的今天，節能型的建筑設計受到了越來越多的關注和喜愛。筆者針對夏熱冬冷地區氣候特征，從總體規劃、建筑平面布局、圍護結構、建筑遮陽等來探討該地區居住建筑節能設計。

關鍵詞：居住建筑；節能；環保；設計

1 建筑節能設計理念

建筑的節能設計是長期的、持續的和發展的過程，不是絕對，一次就可以達到最理想的狀態。針對我國建筑節能工作發展狀況，就現階段的建筑節能設計提出以下設計理念。

（1）重視氣候環境因素，爭取有利條件，避免不利因素，使建筑盡可能順應自然，滿足人們對建筑室內環境的需求，從方案階段就為建筑節能創造條件。根據不同地區的氣候特點決定建筑節能設計，要重視自然通風和采光，兼顧氣候因素和建筑采暖和空調系統的運行特點。

（2）針對現有常規設計、常規材料及構造在能耗上的薄弱環節進行改進，使建筑節能在經濟條件許可的條件下適度超前。

（3）在設計實踐中貫徹節能設計思想，關注新技術發展，循序漸進地向無污染、超低能耗的建筑發展。

2 建筑平面節能設計

（1）建筑的選址，首先要爭取日照。人類生存、身心健康、熱工效率均與日照有著密切的關系。對于居住內部空間而言，爭取日照包括爭取更長的日照時數、更多的日照量和更好的日照質量三個方面。住宅的規劃設計，基地應選擇在向陽的地段。“坐北朝南”是我國北方民居的建筑朝向定式，對于嚴寒和寒區住宅朝向，應以南北向為主，，對爭取日照有利。為了滿足要求的日照間距，各地區應該針對所處地理緯度、日照衛生標準及城市環境條件確定日照間距標準。冷空氣對建筑物圍護體系的滲透均對建筑物冬季防寒保溫帶來不利的影響，尤其嚴寒和寒冷地區，住宅建筑應該選擇避風基址建造，采用錯列布局避免“風影效應”，以建筑物圍護體系不同部位的風壓分圖作為進行圍護體系的建筑保溫、建筑節能設計、開設各類門洞口和通風口的設計依據。

（2）建筑的布局，首先要有合理的選址和規劃。充分考慮住區的總體布局，做不同體量、不同角度、不同間距、不同道路走向的建筑物的組合，充分利用自然通風和日照，以產生不同的熱量需耗（冬季）和熱量盈余（夏季）。居住區道路的不同走向對風向和風速有明顯的影響，住宅群和道路之間多為速度較小、方向豎直的管狀氣流，很難穿越建筑物，所以必須考慮住宅群體的形狀與體量的組合和布局，使住宅高層、低層錯落排列，并利用道路和植被，形成氣流動和自然通風；使建筑物冬天可保持室內熱量，避免冷風滲透，到夏季則形成穿堂風，達到自然通風和降溫。利用建筑的布局，形成優化微氣候的良好界面，也就是建立一個小型組團的自然——人工生態平衡系統，以有利于節能。

（3）建筑位置優化和朝向設計。建筑的布局首先應考慮對城市環境的影響。注意選擇合適的容積率，容積率過高很難滿足日照的要求。陽光有著巨大輻射能量。據有關資料分析，地球每年接受的能量有60億億千瓦，這么大的能量棄之可惜，從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽能接收器，陽光不僅對人的身體健康有著很大的影響，對建筑的節能也有著十分重要的意義。城市規劃應注重應用日照原理，合理的確定建筑位置與朝向，使每幢建筑能接受更多的太陽輻射熱能，因此，建筑的方位與節能有著直接關系。從建筑設計的節能出發，應考慮將支持建筑使用的公共設施布置在公共走廊中，或在選址時盡量利用現有的公共設施管網。這種合并能使場地的破壞實現最小化，并有利于建筑的維修和檢查。公共的場地市政設施走廊應該沿著曾經受到干擾的地區或新修的道路或人行構筑物集中的地方，這樣既能盡量減少不必要的場地清理和挖溝，又為不斷的維修提供方便。

（4）利用外界氣流來組織自然通風。采用自然通風方式的根本目的就是減少空調制冷系統的能源消耗。如果設計師通過與自然界充分的合作而不是對立，在過渡季節主要依靠自然通風滿足工作環境的需求，不但可以節省大量的空調能耗，還能塑造一個比以往更加健康的工作環境。

3 建筑單體的節能設計

進行建筑立面的節能設計，首先需要確定合適的窗墻比。窗墻面積比對建筑能耗的影響，主要取決于窗與外墻之間熱工性能的差異，相差越大，影響越顯著。窗墻面積比不僅影響能耗，也影響建筑立面效果、室內采光、通風等。但減少窗戶能耗的根本途徑，不是硬性減少窗墻面積比，而是利用高新科技、大幅度提高窗的熱工性能。其次，建立良好的立面遮陽設施，立面遮陽設計不僅僅是遮陽構造設計，還可綜合利用陽臺、外廊等建筑構件以及垂直綠化、遮陽樹木取得綜合遮陽效果，使立面遮陽設計與立面形態處理有機結合起來。在建筑單體節能設計中，最重要的就是圍護結構的節能設計。

（1）屋頂的節能設計。屋面節能的主要措施為：①屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。②屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面保溫材料重量、厚度過大。

（2）建筑外墻的節能設計。我國長期以實心黏土磚為主要的墻體材料，用增加砌筑厚度來滿足保溫要求，這對能源和土地資源是一種嚴重浪費，因而在節能的前提下，應進一步推廣復合墻體和空心磚墻技術。復合墻體的應用越來越廣泛。其主要原理為：用多孔磚或鋼筋混凝土做承重墻，并與保溫材料復合達到增加墻體的保溫隔熱性能，保溫材料主要有礦棉、巖棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等。目前外墻保溫有三種做法：①內保溫，將保溫材料附著在外墻內側。此方法施工簡易，目前應用廣泛。②中間保溫，即將保溫材料敷設在外墻夾層中間，可取得良好的保溫性，但要填充密實，避免內部空氣對流。③外保溫，將保溫材料附著在外墻外側，此方法熱穩定性好，居住較舒適，但外保溫材料要經得起日曬雨淋和冰凍的侵襲，對外保溫材料的耐久性提出了很高的要求。在節能設計中也應根據墻體的朝向不同而設計不同的墻體厚度。如各面墻均相同，由于各朝向所吸收到的太陽輻射量差別很大，特別是南面墻冬季吸熱較多，因此不如將增加的保溫材料集中設置于北墻或東西墻，這樣可以減少保溫費用，在構造上也容易做得比較簡單。

（3）節能門窗設計。建筑物的外門和外窗是夏季陽光入射和冬季冷風侵入的主要通道，其能耗占建筑物總能耗的比例較大。因此，在保證日照、采光、通風、觀景等要求的條件下，盡量減小建筑物外門窗洞口的面積，是節能設計中應遵循的原則，采用目前流行的大型落地窗的設計應予以慎重。選擇節能型門窗也是建筑節能設計的關鍵。所選擇的節能型門窗在抗風壓性、氣密性、水密性、保溫性上必須有嚴格保證。目前。國內節能型門窗主要以斷橋型鋁合金隔熱門窗和多腔室的PVC塑鋼門窗為主采用雙層中空玻璃、鍍膜中空玻璃、三層中空玻璃等.而以高水密性、氣密性的中空玻璃最為節能。

4 結 語

我國的建筑行業，為了追求更大的經濟利益，大部分建筑企業忽視節能、環保問題，片面的降低成本，賺取利潤。但是這樣所造成的資源、能源浪費現象日益嚴重，對人們的今后的發展與生活帶來一定的威脅，所以我們要努力推進節能型的建筑設計，樹立節能意識，全面提高節能設計的水平，合理利用各種資源、能源，努力促進資源節約型社會的建設。