淺談節能技術在住宅建筑設計中的應用

【摘要】隨著社會的進步和生產力水平的極大提高，越來越多的開發商開始重視節能住宅。在住宅建筑設計中，建筑作為高能耗行業，其節能將成為各種節能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式。因此，如何在住宅建筑設計中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，則是建筑師需要探討的課題。

【關鍵詞】節能住宅；建筑設計；節能技術

隨著人類社會的進步和生產力水平的高速發展，建筑節能已成為可持續發展的一個熱點。近年來，建筑節能設計越來越引起建筑工作者的重視。許多發達國家先進的建筑節能理念、技術、材料以及應用成果被介紹到國內，向人們展示了通過優秀設計和高新科技相結合所創造的優雅、舒適且節能環保的新型建筑發展前景。

一、住宅建筑節能概念及國內狀況

所謂住宅建筑節能，就是在滿足居住舒適性要求的前提下，在建筑中使用隔熱保溫的新型墻體材料和高能效比的采暖空調設備，達到節約能源、減少能耗、提高能源利用效率的目的，從而為居住者提供健康、舒適、環保的居住空間。

我國的建筑能耗量約占全國總用能量的1/4，居耗能首位。近年來我國建筑業發展迅速速，需要大量的建造和運行使用能源，尤其是建筑的采暖和空調耗能。目前每年城鎮建筑僅采暖一項需要耗能1.3×108t標準煤，占全國能源消費總量的11.5%左右，占采暖區全社會能源消費的20%以上，一些嚴寒地區，城鎮建筑能耗高達當地社會能源消費的50%左右。建筑供暖燃用大量煤炭等礦物能源，使周圍的自然與生態環境不斷惡化。由于我國是主要以煤而不是以油、氣等優質能源作為主要能源消耗的國家，每年由于燃燒礦物燃料向地球大氣排放的二氧化碳僅次于美國居世界第二。

二、住宅建筑節能的意義

1、建筑節能促進經濟發展

建筑節能是緩解我國能源緊缺矛盾、改善人民生活工作條件、減輕環境污染、促進經濟可持續發展的一項最直接、最廉價的措施，也是深化經濟體制改革的一個重要組成部分。因為經濟的發展離不開能源的發展。從一定意義上講，能源并非取之不竭，用之不盡。雖然我國有著豐富的煤炭和水力資源，但采儲量和可開發的水電量均低于世界人均水平的一半，能源增長的速度長期滯后于生產總值的增長速度。

2、建筑節能減輕環境污染

在我國，建筑能耗主要來源是煤炭，而燃煤會向大氣中排放大量的污染懸浮顆粒和有害氣體，這不僅直接危害人們的健康，而且還造成了環境的酸化，長此以往，導致地球氣候的惡化，如水旱災害更加頻繁猛烈，大量生物物種瀕臨滅絕，人類的生存環境面臨嚴重的危機。

3、建筑節能改善人民生活水平

現代居室已不僅是一個遮風蔽雨的場所，同時要為人們生理及心理的需求提供舒適的環境。我國幅員遼闊，氣候千差萬別，為了實現這一目標，對改善建筑室內熱環境就提出了更高的要求，如果不節約能源，建筑師勢必會心有余而力不足。

三、住宅建筑節能的途徑

1、建筑規劃節能設計

（1）建筑朝向

選擇合理的建筑物朝向是一項重要的節能措施。實測表明：在其他條件相同情況下，東西向板式多層住宅建筑的耗能量要比南北向的高5%左右。現代住宅設計中，建筑的朝向應根據住宅內部房間的使用要求、當地的主導風向、太陽的輻射、建筑周圍的環境以及各地區的氣候等因素，通過調查、研究、分析、評價來確定。我國地處北半球，太陽高度角和方位角變化規律使南朝向為最為節能的建筑朝向，此朝向夏季可減少太陽輻射得熱，冬季可增加太陽輻射，從而減少了空調設備使用時的能源消耗，因而小區建筑物朝向盡可能采用南北向或接近南北向。

（2）布局形式

我們常把居住區住宅的平面布置形式與具體工程的地塊特征、道路布局等因素結合來綜合考慮。首先從節能的角度來考慮，一般首選南北行列式使得居住的空間能獲得足夠的日照、光照、自然通風等條件；然后再考慮為了避免行列式布局易造成住宅單調的視覺效果，再結合地形地勢等條件采用“錯開、拼接”等手法，來改善住宅小區內的自然通風以及小區內部的微小氣候；

（3）日照間距

現在開發商為了追求利益最大化，不斷提高得要求提高建筑用地的容積率，導致了越來越多的住宅日照間距不能滿足國家的規范要求，而住在低層的住戶整個冬季都見不到太陽，將嚴重影響到他們的身心健康和居住中熱環境的改善。實際工作中，建筑師一定要嚴格遵守國家的相關規范，做好日照分析，再根據實際經驗留足樓座之間的間距，比如采用“南北退臺”的方式可以減少建筑間距，爭取布置盡可能多的棟數，加大建筑密度，在滿足了住宅間距的前提下也保證了建設方的容積率，同時也有利于使有限的、不可再生的土地資源得以有效利用，又節能又節地。

（4）綠化布置

良好的居住區綠化，不僅能美化環境，而且能起到調節居住區小氣候、改善建筑室內環境、節約建筑能耗的作用。建筑規劃中，綠化的設計要根據場地條件與氣候，充分利用綠化對住宅微氣候、空氣質量、環境噪音的改善作用，草坪、灌木、喬木合理搭配，盡量削弱夏季太陽輻射對建筑的熱作用，又不影響冬季太陽輻射和全年自然采光。

2、建筑構造節能設計

（1）墻體節能

墻體是建筑外圍護結構的主體，其所用材料的保溫性能直接影響建筑的耗熱量。我國以實心粘土磚為墻體材料，保溫性能不能滿足設計標準。以外墻為例，JGJ26-1995標準規定，在建筑物形體系數（建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值）小于0.3時，北京地區傳熱系數不超過1.16W/（㎡·K），而目前常用的內抹灰磚墻，傳熱系數都大于上述節能標準數值。因而在節能的前提下，應進一步推廣空心磚墻及其復合墻體技術。

（2）門窗節能

門窗往往是建筑圍護結構中保溫、隔熱和節能的薄弱環節。提高建筑玻璃材料的熱工性能，目的是控制窗或幕墻表面溫度冬季過低、夏季過高，節省采暖或制冷能耗。由于玻璃的傳熱能力比磚墻大許多，所以充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗能有效降低建筑物的能耗。改善門窗絕熱性能的首要措施是增加窗玻璃層數，在內外層玻璃之問形成封閉空氣層。同時在窗上加貼透明聚醋膜也是個有效的方法；還可以加設門窗密封條提高門窗氣密性。

（3）屋面節能

在不斷改進建筑外墻、外窗的保溫性能后，還必須進一步加強屋面保溫隔熱的研究。屋面節能措施的要點，其一是屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大；其二是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。現在，高效保溫材料已經開始應用于屋面，一些建筑的屋面保溫，采用膨脹珍珠巖保溫芯板保溫層代替常規的瀝青珍珠巖或水泥珍珠巖做法，就克服了常規作法的諸多缺點。這種保溫芯板施工方便、價格低廉、不污染環境；芯板為柔性制品，不僅適用于具有平面的屋面，也可用于帶有曲面的屋面，其保溫工程更可顯示出它的優越性。

總之，住宅建筑節能設計不但與建筑的規劃與設計有關，而且還涉及到了許多領域，比如新型設備、新技術、新型材料的應用等，因此建筑師在設計過程中應綜合考慮，獲得住宅建筑規劃與設計的效用最大化，促進人類和生態的可持續發展。