談住宅建筑的節(jié)能設(shè)計措施

孫心德

大連大達規(guī)劃建筑設(shè)計有限公司 116600

摘要：住宅建筑節(jié)能設(shè)計不僅要滿足居住環(huán)境的舒適度，而且要在保證環(huán)境質(zhì)量的前提下進行節(jié)能設(shè)計。同時，通過對住宅建筑整體進行合理的布局，加強能源利用，并對住宅建筑外圍結(jié)構(gòu)、門窗及過渡空間等進行有效的節(jié)能保溫設(shè)計，以達到節(jié)能降耗的目的。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗，對住宅建筑的節(jié)能設(shè)計措施進行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；節(jié)能設(shè)計

前言

建筑節(jié)能關(guān)系到人類前途的命運，是中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大課題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們對建筑舒適度的要求也越來越高。如何在不斷提高室內(nèi)舒適度的同時，提高能源利用率，使建筑用能的總水平不斷降低，走可持續(xù)發(fā)展之路，是實現(xiàn)我國國民經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，同時也是保護資源、保護環(huán)境、減少污染的重要舉措。

1 住宅建筑節(jié)能設(shè)計的必要性

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，住宅建筑建設(shè)規(guī)模巨大，建筑能耗在整個商品能耗中占有相當(dāng)大的比重，特別是近些年來，其所占比例也越來越大。而前期的住宅建筑由于單純強調(diào)建筑造價低廉，沒有可供參考的建筑熱工和建筑節(jié)能等方面的國家或地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，致使住宅建筑的圍護結(jié)構(gòu)不科學(xué)，嚴(yán)重影響了建筑本身的固有功能和居民的舒適度，導(dǎo)致住宅采暖耗能、空調(diào)耗能等較高。

2 住宅建筑設(shè)計的節(jié)能原則

（1）在整體的規(guī)劃與單項設(shè)計上，對建筑的平面設(shè)計要合理的規(guī)劃，這樣才能夠充分的形成在夏季的穿堂風(fēng)，也使每個房間都可以有良好的采光條件。比如在設(shè)計建筑平面時，板式設(shè)計比塔式設(shè)計具有更好的采光與通風(fēng)條件。

（2）選擇有力與節(jié)能建設(shè)的建筑地址與朝向，這樣就可以充分的利用太陽能進行節(jié)能了。一般在我國，南北朝向的建筑比東西朝向的建筑更加節(jié)能，如果建筑的面積相同，主朝向的面積越大，這種節(jié)能效果差異越明顯。另外，在建筑之間還要保持一定的距離，以便于充分利用太陽能資源。

（3）對窗戶與墻的面積比例進行合理的設(shè)計，在建筑中最薄弱的保溫部位就是窗戶，所以，在設(shè)計時把窗戶的面積合理的控制一定范圍內(nèi)，有效的防止門窗縫隙之間的能量損耗，可以達到很好的節(jié)能效果。最后在建筑設(shè)計時改善維護結(jié)構(gòu)具有的保溫性能，也可以達到理想的節(jié)能效果。

3影響住宅建筑節(jié)能的主要因素

3.1建筑總體的布置直接影響建筑的能耗

房屋的朝向從兩個方面影響著室內(nèi)的溫度，即主導(dǎo)風(fēng)向和太陽輻射。夏季主導(dǎo)風(fēng)向給室內(nèi)以涼爽，降低空調(diào)能耗；冬季利用太陽輻射的自然能源，更多的獲得太陽日照，減少供熱能耗。因此建筑基地應(yīng)盡量選擇在向陽避風(fēng)的地段上，為建筑爭取日照創(chuàng)造必要的條件。

3.2住宅建筑的主要組成部分外墻、外門窗及屋頂是影響建筑節(jié)能的另一主要因素

（1）外墻是建筑外圍護結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響到建筑的耗熱量。特別是大部分地區(qū)一直沿用的實心粘土磚，其保溫性能就比較差。按照新標(biāo)準(zhǔn)（以多層住宅為例），當(dāng)建筑物體型系數(shù)小于0.3時，屬寒冷（A）區(qū)的青島某地其外墻傳熱系數(shù)限值應(yīng)小于0.6W/（m2·K）。370厚實心粘土磚外墻加上內(nèi)外抹灰，其傳熱系數(shù)為1.53，遠遠大于限值0.6。370厚非粘土多孔磚傳熱系數(shù)為1.19，而370厚加氣混凝土砌塊傳熱系數(shù)只有0.54，小于限值0.6。通過以上比較可以看出，傳統(tǒng)的由單一材料組成的外圍護結(jié)構(gòu)墻體，其熱工性能指標(biāo)已經(jīng)不能滿足節(jié)能建筑的要求。而復(fù)合墻體則充分利用各種材料的不同性能，來達到節(jié)能建筑所需要的圍護墻體的熱工性能指標(biāo)，因此，在節(jié)能的前提下，應(yīng)大力推廣非粘土空心磚墻和復(fù)合墻體技術(shù)。

（2）外門窗對建筑能耗的影響有兩方面：一方面是窗的傳熱影響冬季采暖能耗，另一方面是窗受太陽輻射影響夏季空調(diào)降溫能耗。因此，減少冬季流出室外的熱量和夏季進入室內(nèi)的熱量、改善外窗的保溫性能、減小窗的傳熱系數(shù)、抑制溫差是節(jié)能設(shè)計的重要手段。（3）屋面作為建筑物的重要組成部分，其保溫材料的好壞直接影響著建筑物的耗熱量。現(xiàn)今許多高層住宅的屋面都會作為消防疏散平臺，而一些大底盤住宅建筑，其大底盤的屋頂也都做成供居民休閑娛樂的屋頂花園，而且還要考慮消防車的通行，這樣對屋面保溫材料就有了更高的要求。要想耗熱量小，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)就要低，這樣材料強度也隨之降低，因此，不同的屋面對保溫材料的要求是不同的。

3住宅建筑的細部節(jié)能設(shè)計

3.1外墻的傳熱耗熱量占圍護結(jié)構(gòu)總耗熱量的28%以上，外墻面積的大小直接影響外墻的耗熱量。外墻在進行熱量傳遞時，在梁柱處很容易出現(xiàn)熱流集中，此處即為熱橋。熱橋現(xiàn)象作為圍護結(jié)構(gòu)的一種常見現(xiàn)象，在很大程度上會影響外墻的保溫效果。因為混凝土梁柱的導(dǎo)熱系數(shù)遠小于組成圍護結(jié)構(gòu)的砌體（如磚墻、砌塊墻）的導(dǎo)熱系數(shù)。因此在外墻節(jié)能設(shè)計時，一定要對不同材料的圍護結(jié)構(gòu)進行加權(quán)平均的算法來確定保溫材料的厚度。除此之外，還要做好與外墻面有關(guān)的一些部位的保溫，如：雨篷、空調(diào)板、不采暖陽臺板等，現(xiàn)在通常的做法就是在板的上下均抹30厚玻化微珠保溫砂漿。而飄窗上下圍板及女兒墻的保溫材料厚度應(yīng)與外墻保溫厚度相同。

3.2外窗及窗與洞口之間縫隙的耗熱量占圍護結(jié)構(gòu)總耗熱量的50%以上，減少窗戶的面積與縫隙的長度是節(jié)能設(shè)計的重要措施。現(xiàn)階段高層住宅的外窗基本上選用了縫隙小、氣密性好的平開窗。隨著門窗保溫性能的不斷提高，門窗框與墻體之間的縫隙成了保溫的一個薄弱環(huán)節(jié)。以前的施工做法都采用水泥砂漿填塞，這樣縫隙很容易形成熱橋，而門窗洞口側(cè)面處于室外的側(cè)墻也很容易使室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露。為了更好的減少熱量的流失，在窗框與洞口之間的縫隙采用擠入聚氨酯等高效保溫材料進行填堵，窗洞口室外部分四周均抹30厚玻化微珠保溫砂漿進行保溫處理。

4 建筑設(shè)計中利用可再生能源的設(shè)想

可再生能源在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：太陽能的應(yīng)用、自然通風(fēng)的應(yīng)用、地下水的應(yīng)用、地?zé)幔ɡ洌┑膽?yīng)用等。節(jié)能理念在建筑施工過程中的應(yīng)用，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在建筑施工過程中，離不開對各種新能源的利用，離不開對各種新型節(jié)能設(shè)備的采用。

4.1 太陽能在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

4.1.1 太陽能采暖技術(shù)應(yīng)用。太陽能采暖是利用太陽能板加熱水，再利用電能作為輔助，把加熱的水在地下管道中流通，從而使整個房間達到取暖的效果。降低了以往常用的鍋爐、電熱膜或天然氣等不可再生資源的使用率。

4.1.2 太陽能制冷技術(shù)應(yīng)用。（1）吸收式制冷系統(tǒng)。自蒸發(fā)器出來的低壓蒸氣進入吸收器，被吸收劑強烈吸收，吸收過程中放出的熱量被冷卻水帶走，形成的濃溶液由泵送入發(fā)生器中，被熱源加熱后蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓蒸氣，進入冷凝器冷卻，而稀溶液減壓回流到吸收器，完成一個循環(huán)。（2）吸附式制冷系統(tǒng)。工作過程由熱解吸和冷卻吸附組成，基本循環(huán)過程是利用太陽能或者其他熱源，使吸附劑和吸附質(zhì)形成的混合物（或絡(luò)合物）在吸附器中發(fā)生解吸，放出高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器，冷凝出來的制冷劑液體由節(jié)流閥進入蒸發(fā)器。制冷劑蒸發(fā)時吸收熱量，產(chǎn)生制冷效果，蒸發(fā)出來的制冷劑氣體進入吸附發(fā)生器，被吸附后形成新的混合物（或絡(luò)合物），從而完成一次吸附制冷循環(huán)過程。

4.2 自然風(fēng)的應(yīng)用

由于利用自然風(fēng)提供建筑所需要的冷量，與常規(guī)空調(diào)相比，在運行中不用電甚至少用電，既節(jié)約能源，又減少對環(huán)境的污染，同時也優(yōu)化了室內(nèi)空氣質(zhì)量。自然風(fēng)的供冷是暖通空調(diào)應(yīng)用中的重要組成部分：當(dāng)室外空氣的焓值和溫度低于室內(nèi)時，供冷期內(nèi)就可利用室外風(fēng)所帶有的自然冷量來全部或部分滿足室內(nèi)冷負(fù)荷需要。

4.3 地下水的應(yīng)用

地下水由于地層的隔熱作用，其溫度受氣溫影響很小。在暖通空調(diào)中，有些地下水可以直接作為冷源，更是熱泵良好的低位熱源。所以水源熱泵有著良好的節(jié)能前景。

5、建筑節(jié)能設(shè)計的發(fā)展趨勢

5.1、發(fā)展現(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前，很多建筑師的節(jié)能認(rèn)識只存在于理論層面，不懂如何把節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到建筑當(dāng)中。建筑師不僅要明白節(jié)能原理，而且要在設(shè)計中按照不同的工程、不同的部位，采取相應(yīng)的節(jié)能措施，所以建筑師必須加強建筑節(jié)能方面的學(xué)習(xí)，將現(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)運用的設(shè)計中去。

5.2、發(fā)展建筑節(jié)能新“理念”

在推行節(jié)能理念同時，不僅要引進學(xué)習(xí)國外先進節(jié)能理念，而且要從傳統(tǒng)建筑模式、風(fēng)格中學(xué)習(xí)節(jié)能辦法。中國傳統(tǒng)民居都是因地制宜，各類功能利用與自然環(huán)境達到完備效果，并且各自擁有獨立的形態(tài)樣式，可以成為當(dāng)代建筑節(jié)能的學(xué)習(xí)范式，形成新的節(jié)能理念。

結(jié)語

建筑節(jié)能設(shè)計不能犧牲居住環(huán)境的舒適度，必須在保證環(huán)境質(zhì)量的前提下進行節(jié)能設(shè)計。我國要積極推廣綠化建筑、低能耗被動式建筑、再生能源一體化建筑，對太陽能熱水器的推廣也將成為節(jié)能設(shè)計的一項重要工作。