住宅建筑設計節能問題研究

劉俏

摘 要：根據相關調查顯示，住宅建筑工程對周圍環境的影響十分大，所以我們為了實現可持續發展，應該在住宅建筑設計中重視節能，改進施工技術，選擇節能型的施工材料，進而提高工程質量。因此，制定的三個地區的居住建筑節能設計標準，都把提高建筑圍護結構的熱工性能作為核心內容，這也是建筑節能的最有效手段。

關鍵詞：住宅建筑；節能設計；屋面綠化

一、傳統民居建筑的節能設計

傳統民居建筑在被動式節能上就解決的非常巧妙， 它們在選址、朝向、平面布局、空間組合、建筑用材、構造處理等方面，積淀了千百年來人們適應與利用自然、保護自然，以最簡潔靈巧且經濟的方式創造居住環境的思想和經驗。例如：我國北方地區的合院式居民的平面布局與空間組織利于冬季手機太陽能和防止冷風滲透， 南方地區的庭院式民居則有利于夏季的自然通風和蒸發吸熱降溫， 而過度地區的合院式民居建筑所呈現的這些效應發現， 這是人們自發且巧妙的在民居建筑中考慮了自然條件和氣候特征，運用了“煙囪效應”原理、相變蒸發（冷凝）吸（放）熱原理、土壤蓄熱（冷）原理、太陽能熱利用原理以及地表風場的分布規律等，創造出通過建筑空間與平面、院落與建筑形體的合理布局，院落與室內空氣流場的合理組織的方法。對于采暖建筑物來說，節能的主要途徑是：減小建筑物外表面積和加強維護結構保溫，以減少傳熱耗熱量；提高門窗的氣密性，以減少空氣滲透耗熱量。在減少建筑物總失熱量的前提下，盡量利用太陽輻射熱得熱和建筑物內部得熱，最終達到節約采暖設備供熱量的目的。對夏季需要空調降溫的建筑來說，其節能途徑為：抑制在室內產生熱，促進室內的熱吸收，抑制外環境熱量進入室內，同時促進熱向室外散失。

二、現代住宅建筑的節能設計

1.屋面節能。我國現在已列為世界能源短缺大國之列，這已成為制約我國經濟發展的最大阻礙，現階段，我國可利用的能源極為有限，這已被業界人士高度重視，建筑節能已被提出到了重要日程上來，屋頂作為一種建筑物外圍層室內溫度圍護結構所造成的室內外溫差傳熱耗熱量，大于任何一面外墻或地面的耗熱量。因此，提高屋面的保溫隔熱性能，對提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要，這也是減少空調能耗，改善室內熱環境的一個重要措施。在建筑圍護結構中，屋頂所占面積較小，能耗約占總能耗的 8%～10%。因此，加強屋頂保溫節能對建筑造價影響不大，節能效益卻很明顯。主要有下面三種方法：

（1）倒置式屋面。傳統屋面工程中通常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導熱系數將陡增。因此普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加造價，使構造復雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應在防水層上加做保護層，這又將增加額外的投資。再次，對于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當于自然風干狀態下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排氣屋面的話，則由于屋面上伸出大量排氣孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性，排氣孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落，反而使雨水灌入孔內。正因為存在這些問題，現在工程中經常采用倒置式屋面，所謂倒置式屋面，就是將傳統屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。這種保溫層強調“憎水性”保溫材料，如擠塑聚苯板等。倒置式屋面能夠最大程度減少上述不利因素的影響，保證屋面的節能效果。

（2）屋面綠化

①綠化屋面的荷載及植被。屋頂綠化與地面綠化的一個重要區別就是種植層荷重。應根據屋頂的不同荷載以及植物配置要求，制定出種植層高度。種植土宜采用輕質材料（如珍珠巖、蛭石、草炭腐殖土等）。種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、Pvc等以減輕荷重。若屋頂覆土厚度超過允許值時，可能會導致屋頂鋼筋硅板產生塑性變形裂縫，從而造成滲漏。所以必須嚴格按照規范確定覆土層厚度。

②淺色坡屋面。現在大部分的住宅依然采用平屋頂，在太陽輻射最強的中午時間，太陽光線對于坡屋面是斜射的，而對于平屋面是正射的，深暗色的平屋面僅反射不到30%的日照，而非金屬淺色的坡屋面至少反射65%的日照，而且平屋面的防水較為困難，且耗能較多。若將平屋面改為坡屋面，在坡屋頂內鋪釘玻璃棉氈或巖棉氈，不僅可提高屋面的熱工性能，還有可能提供新的使用空間（頂層面積可增加約 60%），也有利于防水，并有檢修維護費用低、耐久之優點。在中小型建筑如居住、別墅及城市大量平改坡屋面中被廣泛應用。

2.建筑構造上的節能設計。建筑外墻不宜設置凸（飄）窗，居住建筑北向不得設置凸（飄）窗。確需設計凸（飄）窗，應滿足下列基本要求：a.凸（飄）窗出挑尺寸和外窗面積計算，應按《居住建筑節能設計標準實施細則》規定執行。b.凸（飄）窗的傳熱系數K值不得大于2.8W（/m2·K）。c.凸（飄）窗不透明的頂板、底板和側板必須作好保溫、隔熱設計，其保溫層總厚度應大于外墻保溫層厚度。

3.當封閉式陽臺上未設陽臺門時，外保溫層應做至不透明的陽臺欄板上，其封陽臺的窗框料、玻璃應按外窗熱工性能要求設計。由非金屬、金屬板材等組成的非透明幕墻內側墻面，保溫層應做密封防水處理。建筑外飾面做法應選用與外墻外保溫系統相配套的構造層次。外墻外保溫工程不宜采用粘貼飾面磚做飾面層。確因特殊需要采用時，其設計的安全性與耐久性必須符合《外墻外保溫工程技術規程》（JGJ144-2004）、《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》（JG158-2004）、建設部《聚氨酯硬泡外墻外保溫工程技術導則》、《建筑節能工程施工質量驗收規范》（GB50411-2007）等標準、規范的要求。飾面磚應采用輕質功能性面磚，重量不大于16kg/m2，單塊面積不大于0.01m2，面磚吸水率不小于0.6%不大于6%。外墻粘貼飾面磚的建筑總高度不應超過40m，否則應經有關部門專項論證審查通過后方可實施。

4.居住建筑中不采暖、無空調的地下室頂板，應按層間樓板要求設計[K≤2.0W/（m2·K）]；公共建筑中不采暖、無空調的地下室頂板，應按地面要求設計（R≥1.2m2·K/W）

采用倒置式屋面節能設計，應選用吸水率低的保溫材料，并做好保溫層密封保護措施。選用上人、非上人或種植屋面，應合理選用保溫材料，按確定的防水材料進行防水構造設計。高層建筑的窗頂應采取防火構造措施，保溫材料的燃燒性能不低于B1級。外門窗洞口側面保溫層厚度不小于20mm，并做好保溫層與窗框間的防水密封處理。東西向主要用房的外門窗應有遮陽措施。

三、結語

總之，居住建筑作為現代建筑中數量較大，同時相對舒適度要求又較高的類型之一，在滿足社會發展的需要的同時，需要在空間中筑起一個人工環境，并努力做到室內環境的舒適和穩定的同時，要盡量減少能耗代價。在居住建筑設計的過程中，設計師應正視室外環境對室內環境的影響，通過規劃組織，空間、功能布置以及局部構造處理等技術手段達到對氣候的尊重。利用氣候條件的有利因素，調整環境對建筑的影響程度，以營造符合現代社會要求的更舒適、更有效的空間環境。

參考文獻：

[1]李林芝.生態住宅設計方法在住宅節能改造中的應用[J].山西建筑，2013（24）.

[2]孫曉琳.某高層住宅樓建筑節能計算及經濟分析[J].山西建筑，2013（26）.