探討居住建筑節能設計

摘 要 隨著全球能源危機的爆發，我國作為傳統能源消耗大國，因化石能源燃燒導致的環境污染已將環境承載力擠壓至崩潰邊緣。因此，國家大力發展節能技術，普及節能理念，為我國的快速、可持續發展奠定理論基礎。本文從居住建筑節能設計的角度出發，研究了居住建筑節能設計的必要性以及不同尺度下建筑節能的具體對策，為我國居住建筑節能設計提供了思路。

關鍵詞 居住建筑;節能;設計;對策

隨著我國人居環境的提高，人們對于居住環境的要求也越來越高，基于此，越來越多改善室內環境的暖通空調設備進入了千家萬戶。但暖通設備雖然能有效改善居住建筑室內環境，卻也大大提高了居住建筑的能源損耗。因此，研究居住建筑的節能設計有利于提升人們的生活和居住環境，同時也符合綠色建筑的基本原則，響應我國建設綠色宜居城市的號召[1]。

1居住建筑節能設計的必要性

針對我國自然資源總體豐富、人均較少的國情，推行居住建筑節能設計有助于緩解國內資源短缺的現狀，并將環保意識根植于每個居民的日常生活中。總的來說，居住建筑的節能設計對節約資源、優化環境、提高城市生活品質都有之十分重要的作用，同時居住建筑的節能設計也是符合我國國情以及建筑行業總體發展趨勢要求的必要條件。

1.1 符合國家發展大方向

作為人口第一大國，我國對于自然資源的需求十分巨大，能源問題也是當今國際形勢風云變幻的內在動因之一，大國之間的博弈也往往圍繞著主流的化石能源。因此，在能源危機的警報不斷拉響的今天，必須堅定地推行節能政策。具體對于建筑節能來說，建筑圍護節能、決定室內熱環境的通風、采暖、空調設備節能、照明設施節能等都是目前的主流研究方向。針對居住建筑的節能設計，國家通過規章制度進行了規范，通過執法、檢測等手段對不同地區的建筑節能工作進行監管。實際上，建筑節能設計的核心不是通過控制手段來強迫使用者必須降低使用設備的能耗，而是通過設計手段的引導，讓人們意識到節能環保的重要性，并自發地進行節能減排活動，并且節能設計不應降低建筑使用者的生活品質[2]。

1.2 符合建筑行業發展趨勢

隨著各省綠色建筑評價標準的陸續出臺，建筑的綠色化已經成為各個城市居住建筑節能設計不可忽視的重要趨勢。而綠色建筑的核心就是從建筑材料到后期使用的居住建筑全生命周期節能環保，因此針對居住建筑的耗能名目，應加強太陽能、風能、地熱能以及屋頂降雨的重力勢能等進行資源綜合利用。

2居住建筑節能設計問題探討

居住建筑的節能設計包括兩個方面的內容，從總體上來說，居住建筑的節能設計應該符合城市建設的總體規劃，立足于城市建設的層面，在保障建筑具備安全、可靠的結構性能的同時，擁有符合城市發展地域文化特征的外觀，并與周邊的居住環境融為一體;其次是單體建筑的節能設計，主要通過建筑的外墻材料、門傳設計以及屋頂與屋面的節能設計來實現。

2.1 城市設計尺度下的建筑節能

通常來說，建筑師在面對開發商提供的地塊，首先考慮的是地塊的各項經濟指標，而將節能設計理解為單體建筑設計中需要考慮的問題。實際上，在城市設計的尺度可以對節能設計進行單體建筑與周邊環境的統籌布局，以發揮當地自然資源的優勢。

在城市設計的角度來看，影響建筑節能設計的因素有建筑間的流動風和太陽輻射，合理的節能設計能夠有效利用兩者，而非受其不利影響。例如，設計師對項目所在地的夏季主導風向應有充分了解，針對冬冷夏熱、夏季主導風向為東南風的地區，應將建筑朝向定位在正南正北，南偏東十五度或南偏西十五度之內，盡量減少夏季太陽輻射，增加冬季太陽輻射，滿足冬冷夏熱地區的防暑、采暖需求，從而降低暖通設備的全年使用天數，達到節能環保的目的。同時，在地塊強排后有條件提升建筑間距的，可適當增加建筑之間的距離，以提升自然通風效率，從而增加居住建筑室內室外熱交換效率，最終增加夏季通風量，減少主動通風設備的使用率，冬季低層采光也有了保障。其次，針對我國地處北半球的地理特征，居住小區的規劃布局應遵循“北高南低、北寬南窄”的布局原則，這一設計方法既能增加夏季東南風向對居住小區內部通風走廊輸送的風量，又能降低冬季西北風向的冷空氣進入小區內部。設計師還應考慮小區間的通風廊道關系，從城市設計的尺度設計入風、出風口，將夏季和冬季當地的主導風向因素考慮進去，增加小區內部空氣的流通質量。最后，綠色植物可以有效調節小區內部的溫濕度，提升居民的體感舒適度。南方地區可結合水體景觀的設計，進一步調節小區特定位置的溫度，降低城市熱島效應對居住空間的侵蝕。

2.2 單體建筑設計尺度下的建筑節能

（1）建筑外保溫墻體設計。居住建筑與自然界直接接觸面積最大的部分就是建筑外墻，其熱工性能決定了室內環境受室外環境影響的程度。根據我國國情，使用復合式建筑外墻進行保溫設計，可以對建筑內部起到較好的保溫作用，起到較好的節能效果。目前，我國常用的復合式建筑外墻采用聚氨酯、膨脹珍珠巖、玻璃棉、礦棉、巖棉、聚苯板、加氣混凝土等材進行建筑外墻保溫，其中效果較好的是聚氨酯保溫材料，但以往只能用于簡單的立面墻體結構，近期聚氨酯發泡噴涂材料則解決了施工問題，并保留了聚氨酯材料優秀的保溫、防水性能。其次，在建筑保溫層之外設置鋼結構支撐，并設置干掛板材的空氣流動層，可進一步提升建筑隔熱效果，同時較為經濟有效。需要注意的是，在進行建筑外保溫墻體設計時，應注意查看建筑設計圖紙，防止因為保溫墻體的設置對建筑外墻體的承重和維護功能的安全等級造成影響[3]。

（2）適宜的窗墻比設計。相對于建筑外墻，玻璃對室內空間的能量傳輸除了普通的熱傳遞，還包括了熱輻射。因此，通過降低建筑窗墻比可以減少通過玻璃窗進入室內的熱量。但過小的窗墻比又會影響建筑室內的采光。因此，應結合當地氣候條件以及玻璃門窗的熱工性能控制適宜的窗墻比。結合城市設計尺度下的建筑朝向設計，冬季建筑外窗針對主導風向立面的建筑需要減少開窗面積，并確保窗戶的密封性，防止外部冷風進入室內。同時，在外窗產品的選擇上應盡量選擇高品質的門窗配件，減少窗框外露面積，保證室內空間的通風量合理、溫濕度舒適。

（3）門窗創新技術對設計的影響。目前常用的雙層真空隔熱窗可以有效阻隔室內外的熱交換，但據統計，該類玻璃窗的熱交換依然占整個建筑外圍結構熱交換的百分之四十以上，最近出現的根據太陽輻射強度調節透光率的，只能有效解決門窗這一問題，也有將雙層窗戶的真空層改變為聯通暖通空調的空氣層，將風機吹出的冷風或暖風通入玻璃夾層，達到良好的隔熱作用，但卻增加了建筑能耗。這兩個通過智能創新的技術雖然都比傳統門窗的隔熱能力提升了許多，卻是從不同思路出發，對自然資源的消耗也大不相同。由此可見，創新技術對建筑設計的影響十分重大，只有從建筑節能理念出發進行建筑技術創新，才能符合國家和業主的根本利益[4]。

（4）居住建筑的屋頂保溫設計。在進行居住建筑屋頂保溫隔熱設計時，應確保節能材料的整體密度、壓縮強度、燃燒性能和導熱系數滿足要求，結合海綿城市理念下的屋頂綠化對居住建筑屋頂進行保溫設計，如進行分層設計，對保溫層和綠化種植池進行分離，一來保障保溫材料不受植物穿刺破壞，二來方便保溫材料失效后的維修作業。同時，上層綠化覆土也可以以架空層的形式隔離太陽輻射，并對太陽能進行有效利用。當然，應做好屋頂暖通設備的排煙管道布置工作，對于現有屋頂的改造應結合建筑結構對排煙管道進行改向，從合適位置伸出女兒墻范圍進行排煙，避免對架空層上側所種植的植物造成影響。

（5）外遮陽設計。外遮陽技術是一種通過外部遮擋阻隔熱輻射直接進入建筑物內部的手段，據統計，外遮陽技術可以降低室內溫度7℃到8℃，從而降低暖通空調設備能耗近五成。同時，外遮陽系統與建筑表皮之間存在的流動空氣可以高效的將外遮陽系統吸收的熱量帶走，防止了連接部的熱傳遞以及熱量積累形成的局部熱島。

3結束語

目前，我國對建筑節能的推廣力度較大，這與我國巨大的能源缺口有關。建筑設計從業者應從自身專業出發，結合我國國情和政策指向，盡可能地從多學科角度對建筑節能提供解決思路，爭取將中國居住建筑節能設計水平提升到新的層次。

參考文獻

[1] 劉淑娟.居住建筑節能設計中的問題與優化策略研究[J].環境科學與管理，2016（8）：25-29.

[2] 顧放，王卉.天津地區居住建筑節能設計技術發展研究[J].建筑學報，2013（A1）：176-179.

[3] 馬曉雯，劉俊躍.深圳市居住建筑節能設計實踐[J].建筑科學，2006（6A）：65-69.

[4] 肖偉.居住建筑節能設計初步探討[J].西安建筑科技大學學報（自然科學版），2004（3）：303-305，309.

作者簡介

陳智勇（1978-），男，湖南長沙縣人;學歷：大專，職稱：工程師;現就職單位：廣東博意建筑設計院有限公司長沙分公司，研究方向：建筑設計。