民用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計的討探

陳靜媛

摘 要：近幾年來，節(jié)能已成為全世界關(guān)注的熱點，為了實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑節(jié)能勢在必行。本文主要從墻體、門窗、屋頂及其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)等方面，探討了民用建筑設(shè)計的節(jié)能技術(shù)，以期望對建筑設(shè)計師能有所借鑒。

關(guān)鍵詞：民用建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能設(shè)計

引言

近年來，隨著全球環(huán)境污染和空氣惡化問題的加劇以及人類對于可持續(xù)發(fā)展問題認(rèn)識的深入，建筑節(jié)能研究已從減少能量消耗，轉(zhuǎn)向積極地提高能源效率以及建筑物對環(huán)境綜合效益的關(guān)注[1]。在民用建筑設(shè)計中，如何更好地利用自然能源，提高民用建筑中的能源利用效率，是建筑師必須考慮的問題。

建筑物的能耗是由其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷風(fēng)滲透和熱傳導(dǎo)兩方面造成的。民用建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要指墻體、屋面、窗戶（玻璃幕墻）、外遮陽設(shè)施等。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用是防熱御寒，使室內(nèi)受到遮護(hù)，形成溫暖、舒適的環(huán)境，以不受室外氣候變化的影響。房屋內(nèi)外的熱流方向在冬季和夏季截然不同，但都要求外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有絕熱的性能，使流出或流入的熱量減少。為了降低建筑能耗，在減少建筑物冬季空氣滲透耗熱量和夏季空氣滲透得熱量的前提下，盡量利用太陽輻射得熱和建筑物內(nèi)部得熱。建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接影響民用建筑的能耗，據(jù)調(diào)查，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量占建筑采暖熱耗的1/3以上。

1.建筑規(guī)劃的節(jié)能設(shè)計

1.1建筑規(guī)劃階段的節(jié)能設(shè)計

在建筑規(guī)劃階段，建筑的節(jié)能設(shè)計應(yīng)慎重考慮建筑物的朝向、間距、體型、體量、綠化配置等因素對節(jié)能的影響，以利于改善熱環(huán)境。在建筑的平面布局方面，朝向的選擇特別重要。冬季應(yīng)有適量的陽光射人室內(nèi)，以避免冷風(fēng)吹襲；夏季則應(yīng)盡量減少太陽對室內(nèi)及外墻面的直射，并具備良好的通風(fēng)。因此，從節(jié)能和熱環(huán)境兩方面考慮，建筑物應(yīng)避免東西向，以南北向或接近南北向為好。若不能都為南北向，應(yīng)將主要房間設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽的部位，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量的影響。同時，還應(yīng)注意建筑間距與節(jié)能的關(guān)系，使建筑南墻的太陽輻射面積在整個采暖季節(jié)中不因其他建筑的遮擋而減少。

1.2建筑設(shè)計階段的節(jié)能設(shè)計

（1）在建筑設(shè)計中，應(yīng)減少建筑物的外表面積，適當(dāng)控制建筑物外表面積與其所包圍的面積之比（即建筑體型系數(shù)），以減少建筑面的寬度，加大進(jìn)深或增加組合體。

（2） 建筑外形應(yīng)選用長條型，避免使用體型復(fù)雜、凹凸面過多的塔式住宅。

（3）應(yīng)重視造型規(guī)整，如住宅應(yīng)盡量采用多單元的"一"字型，特別是采暖住宅建設(shè)應(yīng)增加層數(shù)，避免建造單元少特別是點式平面的低層住宅。

2、建筑平面布置的節(jié)能設(shè)計

在我國冬冷夏熱地區(qū)住宅的總體規(guī)劃和單體設(shè)計中，充分利用天然能源，改善住宅室內(nèi)的熱環(huán)境，是最基本的節(jié)能措施。

根據(jù)各部位功能的不同，建筑設(shè)計人員將住宅室內(nèi)為休息區(qū)、起居活動區(qū)及廚衛(wèi)服務(wù)區(qū)3大部分。住宅中的臥室是休息區(qū)，主要供睡眠、休息、存放衣物，休息區(qū)要求輕松寧靜，通風(fēng)采光，在保證窗戶的氣密性和隔熱性要求下，臥室的朝向并不影響建筑的節(jié)能設(shè)計。

3、民用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要措施

建筑物的能耗是由其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)和冷風(fēng)滲透兩方面造成的。試驗表明，住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量，占建筑采暖熱耗的1/3以上。為了降低能耗，應(yīng)從單項如墻、頂、門、窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)著手，重視其熱工特性，找出其經(jīng)濟(jì)熱阻，同時還必須考慮其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的"吸熱性"和"熱容性"指標(biāo)。

3.1建筑外墻節(jié)能設(shè)計的重要性

墻體的耗熱量要占建筑采暖熱耗的30%以上。因此，改善墻體的傳熱耗熱量將明顯提高建筑的節(jié)能效果。其措施有：

1） 改善砌體的保溫隔熱性能

在材料選擇時，采用新型節(jié)能磚，如多孔黏土空心磚、加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊等類型的材料，使其集承重和保溫隔熱于一體；也可利用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的浮石、火山渣及其他輕骨料或工業(yè)廢料生產(chǎn)多排孔輕質(zhì)砌塊，用保溫砂漿砌筑，有節(jié)能、節(jié)地效果。

2）對墻體采取保溫隔熱措施

即采用外墻外保溫技術(shù)和外墻內(nèi)保溫技術(shù)，構(gòu)成復(fù)合墻體。目前，外墻外保溫技術(shù)應(yīng)用比較廣，它不但解決了外墻熱橋的問題，而且具有增加室內(nèi)使用面積，方便室內(nèi)二次裝修等優(yōu)點，目前使用較成熟的幾種外墻外保溫方案有：外貼聚苯板保溫、外貼硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫、膠粉聚苯顆粒保溫漿料、夾心聚苯板外墻保溫、鋼絲網(wǎng)架巖棉夾心板外復(fù)合保溫等。外墻內(nèi)保溫有飾面聚苯板內(nèi)保溫復(fù)合外墻和紙面石膏板內(nèi)保溫復(fù)合外墻。

3.2門窗節(jié)能措施

門窗是薄壁輕質(zhì)構(gòu)建，通過門窗傳熱和其縫隙空氣滲透的耗熱量約占整個住宅建筑耗熱量的50%，因為，外門窗是住宅建筑節(jié)能的重點。門窗縫隙是冷風(fēng)滲透的主要通道，為了減少能耗，可選用氣密窗、中空玻璃、塑鋼門窗、密閉保溫性能好的防盜門、新型外墻保溫材料來達(dá)到節(jié)能效果。

在選用玻璃品種時，應(yīng)根據(jù)采暖費用、空調(diào)設(shè)備的價格和制冷的比較來選擇合適的玻璃品種，并從各種玻璃的太陽能阻隔特性和導(dǎo)熱性、等方面去比較其節(jié)能效果，選擇熱反射玻璃、吸熱玻璃、中空玻璃和低輻射玻璃等，以提高玻璃的氣密水平。窗框材料對中空玻璃的性能影響較大，近年來，單框雙玻彩板鋼窗、聚氯乙烯塑料門窗和鋁合金窗，以其良好的保溫性和氣密性，得到了較為廣泛的應(yīng)用。另外，窗戶上加貼透明聚酯膜，也是節(jié)能措施之一。

鑒于提高門、窗的熱工性能成本高，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計中不能單純依靠提高門、窗的熱工性能指標(biāo)，還必須區(qū)別不同朝向，盡量避免東西向開大窗，以提高窗戶的遮陽性能。控制窗、墻的比例，更好地滿足保溫、隔熱、透光、通風(fēng)等各種需求，協(xié)調(diào)好外觀美化和節(jié)能之間的關(guān)系，通過加大外窗面積，改善自然采光等優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得冷風(fēng)滲透減小，將能量散失減少到最小。通過逐步優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，可達(dá)到最佳節(jié)能效果。

3.3屋頂節(jié)能措施

近年來，在城市建設(shè)和居住小區(qū)開發(fā)中，坡面屋頂發(fā)展較快。運用各種不同色彩、不同坡度的屋頂形成了建筑風(fēng)格多樣化，一方面，不僅滿足了人們不斷提高的審美情趣需求，另一方面，坡面屋頂有良好的保溫隔熱性能，又能避免因溫度變化過大，導(dǎo)致屋面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形引起的頂層墻體開裂，提高了建筑物的抗震能力，從而保證了墻身的整體性。

3.4其他節(jié)能措施

（1）與室外接觸的樓板。常見的與室外接觸的樓板有挑板、過街樓等，進(jìn)行保溫節(jié)能設(shè)計時應(yīng)注意：與室外接觸的樓板通常有梁，如不對其作保溫，則需對其會否造成冷橋進(jìn)行計算；立面設(shè)計的凸窗的窗頂、窗臺板板應(yīng)作保溫。

（2）玻璃幕墻。玻璃幕墻是建筑外觀設(shè)計重要的創(chuàng)作手段。它有高耗能的缺點。節(jié)能設(shè)計規(guī)范對玻璃幕墻高隔熱節(jié)能性能有嚴(yán)格規(guī)定，會大大增加玻璃幕墻的造價，應(yīng)淘汰低檔產(chǎn)品，避免玻璃幕墻的濫用。玻璃幕墻分為不透明和透明兩種，對不透明部分，可以在幕墻和建筑構(gòu)件之間設(shè)保溫材料，類似于外保溫。對透明部分，節(jié)能措施可以采用Low-E玻璃、中空玻璃、斷熱金屬型材等。

4、結(jié)束語

總之，是每個建筑工程師可以做到，并且應(yīng)該做到的工作。要想真正設(shè)計出真正環(huán)保節(jié)能、健康、舒適的高品質(zhì)住宅，還需要人們巨大的實踐和不斷的優(yōu)化設(shè)計，以及更多投入和更多的科學(xué)研究。

參考文獻(xiàn)

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