關于綠色建筑在別墅設計中的應用

李維

天津美新建筑設計有限公司 天津 300151

摘要：現如今，別墅設計隨時代的發展而日新月異，“綠色、低耗、舒適”是專家們為別墅提出的新目標、新觀念。在這種情況下對別墅的節能設計就顯得尤為重要。本文就這方面問題進行了探討，以供同行交流。

關鍵詞：別墅；綠色建筑；設計

引言

近年來，隨著我國社會經濟的發展，別墅設計發展很快，不論是私人設計建造的獨立式別墅，還是開發商統一規劃施工的別墅群，都在一定程度上形成了規模。長期以來，建筑設計的核心問題是功能、形象和造價，而對于節約能源，卻很少有專門的研究。在工程實踐中，我們體會到別墅以其與自然的特殊緊密關系，應該受到綠色節能研究的特別重視。

一、綠色節能別墅設計的理念

1.節能能源

充分利用太陽能，采用節能的建筑圍護結構以及采暖和空調，減少采暖和空調的使用。根據自然通風的原理設置風冷系統，使建筑能夠有效地利用夏季的主導風向。建筑采用適應當地氣候條件的平面形式及總體布局。

2.節約資源

在別墅設計、建造和建筑材料的選擇中，均考慮資源的合理使用和處置。要減少資源的使用，力求使資源可再生利用。節約水資源，包括綠化的節約用水。

3.回歸自然

綠色別墅外部要強調與周邊環境相融合，和諧一致、動靜互補，做到保護自然生態環境。建筑內部不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料。室內空氣清新，溫、濕度適當，使居住者感覺良好，身心健康。綠色節能別墅的建造特點包括：對建筑的地理條件有明確的要求，應盡量采用天然材料。建筑中采用的木材、樹皮、竹材、石塊、石灰、油漆等，要經過檢驗處理，確保對人體無害。綠色節能別墅還要根據地理條件，設置太陽能采暖、熱水、發電及風力發電裝置，以充分利用天然可再生能源。

二、別墅規劃的節能設計

別墅建筑是其周圍環境的有機組成部分，建筑物的總體布局反映了建筑與周圍環境的對應關系，它對別墅的節能潛力亦具有重要影響。別墅在與基地條件相協調的過程中，應充分尊重微氣候環境，通過合理的平面布局達到有利于建筑的整體節能效果。

1.合理的選址

別墅選址主要是根據當地的氣候、地質、水質、地形及周圍環境條件等因素的綜合狀況來確定。建筑設計中，既要使建筑在其整個生命周期中保持適宜的微氣候環境，為建筑節能創造條件，同時又要不破壞整體生態環境的平衡。

2.正確選擇朝向

日照及朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導風向，夏季能利用自然通風并防止太陽輻射。然而別墅的朝向、方位以及建筑總平面的設計應考慮多方面的因素，別墅受到社會歷史文化、地形、城市規劃、道路、環境等條件的制約，要想使建筑物的朝向均滿足夏季防熱和冬季保溫是困難的，因此，只能權衡各個因素之間的得失，找到一個平衡點，選擇出這一地區別墅的最佳朝向和較好朝向，盡量避免東西向日曬。

3.體形系數

體形系數是別墅圍護結構的外表面積與其所包圍的建筑體積之比。比值越大，能耗就越多。研究資料表明：體形系數每增加0.01，耗熱量指標增加2.5%。因此，正確處理別墅形式多樣化與節能的關系，是別墅設計中應當引起重視的問題。一般講，3層左右的別墅對建筑節能較為有利。另外，別墅的外形越簡單，其外表面積越小，熱交換量亦越少。因此，別墅的造型宜簡潔、完整，盡量避免復雜的輪廓線。

三、別墅的外圍護節能設計

別墅外圍護結構面積大，熱損失和熱輻射都較嚴重，所以應特別注意外圍護結構材料的選用，應注意它們的保溫隔熱性能。在北方，節能的重點是冬季保溫，為了減少冬季熱損失，外墻、屋面等均需采取措施，加強保溫，一般做法有以下幾點：

1.外掛式外墻外保溫

外掛式建筑外墻外保溫材料有巖（礦）棉板、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫塑料板（簡稱聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土復合聚苯仿石裝飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等，其中聚苯板因具有優良的物理性能和廉價的成本，已經在世界范圍內的建筑外墻外保溫外掛技術中被廣泛使用。外掛技術是采用粘接砂漿或者是專用的固定件，將保溫材料貼、掛在建筑外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網格布，使其形成保護層，最后加做裝飾面。

2.聚苯板與墻體一次性澆灌成型

把聚苯板內放于建筑模板里，在即將澆灌的墻體外側隨后澆灌混凝土，就這樣，混凝土用聚苯板一次性澆灌成型為復合墻體。該方法解決了外掛式建筑外保溫的主要問題，則優勢非常明顯。鑒于外墻主體與保溫層一次成活，所以工效提高，工期大為縮短，而且施工人員的安全有了保證。在冬季施工時，聚苯板起著保溫作用，可減少外圍圍護保溫措施。

3.聚苯顆粒保溫料漿的外墻外保溫

把廢棄的聚苯乙烯塑料（簡稱EPS），加工破碎成0.5～4 mm 的顆粒，作為輕集料來配制保溫砂漿。此技術包含保溫層、抗裂防護層和抗滲保護層（或是面層防滲抗裂二合一砂漿層），其中ZL 膠粉聚苯顆粒保溫材料和技術，是當前被廣泛認可的建筑外墻外保溫技術。同時該方法解決了別墅外墻外保溫工程中，因使用條件惡劣造成界面層易脫落空鼓、面層易開裂等問題，從而實現別墅外墻外保溫技術的重要突破。與別的建筑外墻外保溫相比，在達到同樣保溫效果的情況下，其成本較低，從而可降低房屋建筑造價。

4.屋頂的節能設計

屋頂是別墅的第五立面，對別墅造型起著重要作用。別墅做斜坡頂屋面，可借助屋面坡度與日照斜率相接近的特點，在維持平屋面日照間距的條件下，既取得了改變建筑輪廓、有效地解決了屋面防水和擴大屋頂部位使用空間的效果；也減少了建筑之間的日照間距，節約了建設用地。平屋頂可采用北向的退臺，既獲得露天活動空間，也可縮小日照間距。

四、別墅門窗的節能設計

別墅門窗是薄壁輕質構件，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%，因此，外門窗是別墅節能的重點。

1.合理控制窗墻面積比

窗墻面積比是指住宅窗口面積與房間立面單元面積的比值。《民用建筑節能設計標準》對不同朝向的住宅窗墻比作了嚴格的規定，指出北向、東西向、南向的窗墻面積比分別不應超過0.25、0.3、0.35。因此，從地區、朝向和房間功能出發，應選擇適宜的窗面積，同時應強調東西南北開窗有別，是通過減少北側窗的面積來減少熱量的損失。

2.提高外門窗的氣密性

提高外門窗的氣密性，是減少室外冷熱空氣滲入室內的一個重要措施。如采用平開門窗和大塊玻璃窗扇，以減少扇與框、扇與扇、扇與玻璃間的縫隙，并在縫隙中嵌入密封膠條。在門窗框與墻間的縫隙，用保溫砂漿或泡沫塑料等材料來填充密封，使從門窗滲入的冷空氣減少，提高氣密性。

3.使用新型材料，改善門窗的保溫性能

采用熱阻大、能耗低的節能材料制造的新型保溫節能門窗如塑鋼門窗可大大提高其熱工性能。同時還有特別注意玻璃的選材，單層玻璃本身的熱阻很小，在寒冷地區可采用雙層或三層玻璃。隨著科技的飛速發展，目前已開發出一些新型的節能玻璃，如中空玻璃、吸熱玻璃等，在造價允許的條件下應積極采用。

五、可再生能源的利用

1.太陽能的應用

地球攔截的太陽能輻射相當于目前全球電力消費量的1500倍，而在現有技術、經濟條件下可供開發利用的太陽能，只占理論資源量的很小一部分。太陽能在暖通空調中的應用主要有太陽能采暖和太陽能制冷兩個方面。

（1）太陽能采暖

太陽能采暖用電作為輔助能源，驅動用太陽能加熱的水在管道中循環流動向房間供熱。