淺談住宅建筑中的節(jié)能措施

摘 要：建筑工程是節(jié)能減排的主要對象，是能源消耗的主要領(lǐng)域，隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加速，與公共建筑相比，住宅建筑的建設(shè)面積急劇攀升。因此，推進(jìn)住宅建筑節(jié)能對于解決我國能源問題有著重要意義。本文從建筑節(jié)能的現(xiàn)狀出發(fā)，對城市住宅建筑中節(jié)能措施的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究與分析，并對建筑節(jié)能的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；節(jié)能設(shè)計；措施

1 前言

隨著我國城市化進(jìn)程的逐步加快，住宅建筑大量涌現(xiàn)。建筑業(yè)作為高耗能的產(chǎn)業(yè)形式，其建筑節(jié)能成為當(dāng)前社會中備受關(guān)注的話題。隨著能源消耗的增加和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，建筑節(jié)能已成為一種必然趨勢。同時，這也反映出住宅建筑節(jié)能市場潛力巨大。中國建筑節(jié)能協(xié)會在中國建筑能耗與碳排放研究報告（2023年）指出，公共建筑、城鎮(zhèn)居住建筑和農(nóng)村居住建筑的碳排放比重為4：4：2，城鎮(zhèn)居住建筑體量較大且增長較快，是建筑面積增長的主要來源。因此，面對如此龐大的建筑體量，推進(jìn)住宅建筑節(jié)能，不僅可以降低能耗，減少對環(huán)境的影響，還可以節(jié)約建筑成本，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而住宅建筑向綠色、環(huán)保、節(jié)能、工業(yè)化、智能化方向發(fā)展，是我國建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2建筑節(jié)能的發(fā)展

早在20世紀(jì)70年代能源危機(jī)爆發(fā)后，建筑節(jié)能開始被廣泛關(guān)注，國外專業(yè)人員開始探索住宅建筑形態(tài)設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)造及窗墻面積比等方面與建筑能耗的關(guān)系，隨著節(jié)能設(shè)計跨專業(yè)的技術(shù)交流加深，學(xué)者們開始有意識地將研究范圍擴(kuò)大，逐漸重視建筑周圍物理環(huán)境性能與建筑設(shè)計本身對能耗的影響。

20世紀(jì)80年代，我國制定了關(guān)于民用建筑節(jié)能的首個標(biāo)準(zhǔn)，即JGJ 26-86《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。隨后幾十年時間，考慮到地域的不同，我國又頒布了JGJ 134-2001《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 26-2010《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)，各省市也出臺了相應(yīng)的地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。為了保證建筑節(jié)能的執(zhí)行力度，我國頒發(fā)了GB 50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，要求符合建筑節(jié)能分部工程竣工驗收備案條件的建設(shè)單位，需向建筑節(jié)能管理機(jī)構(gòu)申請備案，否則驗收不予通過。

我國的建筑節(jié)能雖然起步比國外晚，但經(jīng)過幾十年的發(fā)展，大中型城市的建筑節(jié)能已基本達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，在公共建筑、住宅建筑中廣泛采用了節(jié)能設(shè)計以及節(jié)能材料，在各地區(qū)均有節(jié)能示范工程、示范項目。另外，由于城鄉(xiāng)發(fā)展差距較大，在已建的城鎮(zhèn)地區(qū)并沒有很好地執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，在城鎮(zhèn)新建住宅建筑中必將大力推行節(jié)能建筑。

為了促進(jìn)建筑節(jié)能的發(fā)展，政府部門也出臺了一些政策限制或鼓勵施工企業(yè)，對于設(shè)計不符合民用建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的工程項目，將不頒發(fā)建設(shè)工程規(guī)劃許可證，對于建筑節(jié)能占比達(dá)標(biāo)的項目，則采用減少稅收的方式，鼓勵企業(yè)新建節(jié)能建筑。

3整體規(guī)劃布局對建筑節(jié)能的影響

3.1建筑選址以及現(xiàn)場設(shè)計

建筑選址對建筑節(jié)能具有重要意義。選址的合理性高，就可以最大程度地利用周圍的自然資源，減少能源消耗。在選址時，要綜合考慮當(dāng)?shù)氐娜照諚l件、氣候條件、地形條件、自然資源等因素。比如，選擇日照條件較好的位置，就可以最大程度地利用自然采光，減少人工照明，降低照明的能耗，冬季則可以減少供暖，降低供暖能耗。對于有地下熱源的位置，則可以采用地源熱泵技術(shù)，使用地下的熱能進(jìn)行供暖和提供熱水，集空調(diào)、熱水器、取暖器于一體，多方位降低能耗。同時，要合理選址，利用當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件和自然資源，可以減少建筑所需材料的運(yùn)輸成本，從而降低建筑成本。因此，在建筑設(shè)計過程中，選址應(yīng)被視為一個重要的環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)建筑節(jié)能的目的。

3.2建筑布局方面設(shè)計

建筑布局包括建筑的朝向、外觀等。建筑的朝向?qū)ㄖ淖匀徊晒夂屯L(fēng)起到了決定性的作用，早在中國古代，就開始按照“坐北朝南”的方式修建房屋，由于中國地理位置的特點(diǎn)，向東向南是暖風(fēng)，向西向北為寒風(fēng)，這樣既可以實現(xiàn)采光通風(fēng)，又可以避北風(fēng)。同時也要在修建建筑物比較密集的小區(qū)時，考慮建筑物之間的距離與高度，避免建筑物之間互相遮擋，影響采光和通風(fēng)，減少由人工照明和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗。而建筑外觀的復(fù)雜程度則決定了建筑的體形系數(shù)，所謂體形系數(shù)，就是建筑物的表面積與體積的比值，體形系數(shù)越大，說明建筑物與外界的接觸面積越大，也就是熱交換的面積變大，從而導(dǎo)致熱損失變大。

在選擇建筑物的朝向時，要考慮的因素是方方面面的。首先，要滿足建筑物的使用要求，這是第一位，其次，要綜合考慮當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向及大小、周圍的地面粗糙程度、周邊的環(huán)境、太陽的輻射范圍等，例如，為保證夏季通風(fēng)散熱，減少空調(diào)制冷能耗，在建筑布局時，應(yīng)使建筑物的長軸方向垂直于夏季的主導(dǎo)風(fēng)向。

建筑體形系數(shù)每增大1%的時候，其對能源的消耗就會相應(yīng)地增加2.5%，《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，建筑物體形系數(shù)宜控制在0.30及其以下。因此，在住宅建筑設(shè)計時，應(yīng)盡量保證建筑平面和立面的規(guī)則性，避免出現(xiàn)過多的凹凸面，防止建筑物表面積過大，從而導(dǎo)致熱損失增大。

3.3利用太陽能系統(tǒng)

用可再生資源替代不可再生資源，是建筑節(jié)能設(shè)計的重要內(nèi)容，如對太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿膽?yīng)用。受自然環(huán)境條件以及技術(shù)的影響，目前運(yùn)用最廣泛的就是太陽能。住宅建筑中對太陽能的使用主要是以下三個方面：

一是太陽能熱水系統(tǒng)。太陽能集熱器通常安裝在房頂或陽臺上，利用太陽能將水加熱。加熱后的熱水被儲存在儲水罐中，供日常使用。目前，住宅建筑的熱水供應(yīng)多采用電熱水器和燃?xì)鉄崴鳎@種傳統(tǒng)能源形式消耗量大，因此，如果能加大太陽能熱水器的使用，保證熱水供應(yīng)能滿足每一戶居民的日常需求，將大大降低能源消耗。

二是太陽能采暖系統(tǒng)。太陽能采暖系統(tǒng)利用太陽能將房屋內(nèi)部加熱，從而實現(xiàn)供暖的目的。設(shè)計太陽能采暖系統(tǒng)時，需要考慮房屋的采光情況、朝向、保溫性能等因素，還要考慮系統(tǒng)的容量和運(yùn)行效率。通過合理設(shè)計和使用，太陽能采暖系統(tǒng)可以為房屋提供綠色、環(huán)保的供暖方式，減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗和碳排放。

三是太陽能發(fā)電系統(tǒng)。在建筑物上安裝光伏電池板，其白天吸收太陽能，存儲后轉(zhuǎn)化為電能，為生活設(shè)備和設(shè)施充電，甚至可以為整棟建筑物的運(yùn)維提供電力，由此可見，太陽能在建筑中的應(yīng)用潛力是非常巨大的。

4圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑節(jié)能的影響

住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括墻體、屋頂、窗戶等部分，它們的保溫性能、隔熱性能和氣密性能直接影響建筑的能耗和舒適度。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能決定了建筑內(nèi)部熱量的保持程度。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能可以有效阻擋外部高溫或低溫對建筑內(nèi)部的影響，減少空調(diào)系統(tǒng)的使用頻率，降低能源消耗。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性能決定了建筑內(nèi)部空氣的流通情況。良好的氣密性能可以減少冷熱空氣交換，提高建筑的保溫效果，減少能源浪費(fèi)。窗戶是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中較為薄弱的部分，其保溫性能和隔熱性能對節(jié)能影響較大。采用雙層或三層中空玻璃、低輻射涂層等技術(shù)可以提高窗戶的隔熱性能。

4.1墻體

住宅建筑的墻體保溫，一般有外墻保溫設(shè)計、內(nèi)墻保溫設(shè)計兩種形式。主要是通過粉刷、粘貼等工藝形式，在外墻上形成保溫層，以減少室內(nèi)與室外環(huán)境的熱交換，保證室內(nèi)溫度均衡。在設(shè)計過程中，需要考慮墻體的材料選擇、保溫層厚度、保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)等因素。在選擇材料時要盡可能考慮節(jié)能因素，如墻體材料的選擇，可以采用混凝土空心磚、加氣混凝土砌塊之類的節(jié)能磚。在選擇保溫材料時，盡可能選擇導(dǎo)熱系數(shù)低、防水性能好、保溫性能好的巖棉、聚氨酯泡沫和擠塑聚苯乙烯泡沫板等。

4.2門窗

住宅建筑中，門窗是熱量最易散失的部位，門窗的熱損耗占據(jù)整個建筑能耗損失的30%以上。這是由于設(shè)置門窗時需要在墻體上開洞，形成很多熱橋，加速了熱傳遞，而門窗設(shè)置得越多，窗墻比越大，熱損耗越大。所以，應(yīng)從兩個方面進(jìn)行節(jié)能控制：一是要做好窗墻比設(shè)計，在確保采光、通風(fēng)以及外觀設(shè)計的前提下，盡可能降低窗戶總面積。二是要阻斷熱橋，如選擇有良好隔熱性能的門窗材料，如斷橋鋁型材、UPVC材料等。這些材料具有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)，可以有效減少熱量的傳導(dǎo)。

目前，住宅建筑中廣泛采用固定+平開的組合窗形式，大面積的固定窗配合一到兩扇可開啟的平開窗，大大減少了熱傳遞的可能，同時，做好門窗的氣密性，在窗框與墻之間的縫隙，采用發(fā)泡膠密封，在窗扇與窗玻璃之間，使用彈性壓條或者硅酮膠等材料進(jìn)行密封，避免氣流通過縫隙進(jìn)入室內(nèi)，減少熱量的傳導(dǎo)。

4.3屋面

在進(jìn)行住宅建筑屋面設(shè)計時，要盡可能做成保溫屋面。良好的屋面保溫設(shè)計可以有效減少冬季室內(nèi)熱量向外散失以及夏季外部熱量向內(nèi)傳導(dǎo)，從而提高建筑的保溫性能，保持室內(nèi)舒適溫度，同時也可以減少屋面結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮，降低溫度變化對屋面材料的損傷，延長建筑的使用壽命。由于屋面位置的特殊性，在進(jìn)行屋面材料選擇時，需要綜合考慮其保溫性能、耐火耐久性能、防水性能、成本等因素，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境特點(diǎn)和預(yù)算，選擇合適的屋面保溫材料，也可配合屋頂綠化設(shè)計，種植植被，減少夏季屋面的熱量吸收，除了能夠提高建筑的隔熱性能，還可以改善城市熱島效應(yīng)。此外，設(shè)計合理的屋面結(jié)構(gòu)也能提高節(jié)能效果，通過合理設(shè)計屋面的坡度和通風(fēng)系統(tǒng)，可以減少夏季的熱量吸收和冬季的熱量散失，從而降低建筑的能耗。定期維護(hù)和檢查屋面也是節(jié)能的重要措施。及時修補(bǔ)漏水和破損，保持屋面的完好性，可以減少能源浪費(fèi)和維修成本。

5 BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

在建筑節(jié)能的實施中，主要是采取各種技術(shù)手段，讓自然資源的利用率達(dá)到最大化，從而降低能源消耗，既保證住宅內(nèi)部居住環(huán)境的舒適，又能實現(xiàn)建筑使用、運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約，而做好建筑節(jié)能設(shè)計是這一切能夠?qū)崿F(xiàn)的前提。隨著建筑行業(yè)BIM技術(shù)和裝配式技術(shù)的不斷發(fā)展，在建筑節(jié)能設(shè)計中利用這些技術(shù)也將成為必然趨勢。

BIM技術(shù)主要是對擬建建筑進(jìn)行設(shè)計和建模分析，通過BIM技術(shù)，在設(shè)計時可以優(yōu)化建筑構(gòu)件，提高建筑的保溫隔熱性能和采光性能，也可以模擬不同方案的能源消耗情況，對比后選擇最優(yōu)方案。同時BIM還可以集成全過程信息，優(yōu)化施工過程，減少施工過程產(chǎn)生的材料浪費(fèi)和成本消耗。

預(yù)制裝配技術(shù)指的是在工廠中生產(chǎn)建筑所需構(gòu)件，運(yùn)送到施工現(xiàn)場后，再進(jìn)行組裝、裝配。構(gòu)件在工廠中生產(chǎn)，而不是在工地上生產(chǎn)，就可以最大限度地保證構(gòu)件的加工質(zhì)量，同時免去了在工地生產(chǎn)的時間，只需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝，從而減少了施工作業(yè)人員的投入，降低了成本，同時施工環(huán)境較傳統(tǒng)施工現(xiàn)場有了明顯的改善，降低了對周圍環(huán)境的影響，施工時間明顯降低。

相比于傳統(tǒng)現(xiàn)場施工，預(yù)制裝配技術(shù)可以提高施工效率，降低能耗成本。預(yù)制裝配構(gòu)件在工廠內(nèi)生產(chǎn)時可以更好地控制隔熱材料的安裝質(zhì)量和密封性能，從而改善建筑的隔熱性能。提高建筑的隔熱性能就可以減少能源消耗，降低供暖和制冷成本。預(yù)制裝配技術(shù)促使建筑設(shè)計更加注重整體性能優(yōu)化。通過預(yù)先設(shè)計和優(yōu)化建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和材料，可以達(dá)到建筑節(jié)能的目標(biāo)。

6結(jié)論

隨著我國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的大力建設(shè)，低碳環(huán)保的理念在居民群體中得到了廣泛的認(rèn)可和接受，新型城市住宅的建筑節(jié)能必將得到大力推廣。在進(jìn)行新型城市住宅建設(shè)時，不僅要從建筑選址、朝向、太陽能系統(tǒng)等方面進(jìn)行整體規(guī)劃布局，從墻體、門窗、屋面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面將節(jié)能措施貫徹到底，更要與當(dāng)前建筑行業(yè)新技術(shù)、新工藝相結(jié)合，大力推廣BIM技術(shù)和預(yù)制裝配技術(shù)。如此，才能推動我國的建筑行業(yè)向綠色、節(jié)能、生態(tài)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]中國建筑節(jié)能協(xié)會，重慶大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)與發(fā)展研究院.中國建筑能耗與碳排放研究報告（2023年）[J].建筑，2024（2）：46-59.

[2]鄭旭.中外建筑節(jié)能現(xiàn)狀及比較研究[J].四川建材，2020，46（9）：18-19+36.

[3]楊程.建筑設(shè)計中的建筑節(jié)能措施探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（19）：57+69.

[4]楊紫琪.高層住宅建筑節(jié)能技術(shù)研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（9）：7-9.

[5]嚴(yán)云鶴.談住宅建筑節(jié)能設(shè)計[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2018（13）：49-50.

[6]陳曉婕.綠色建筑對生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益的研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2019，44（1）：190-194.

[7]湯韡翔.高層住宅中建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（18）：107-108.

[8]劉儒通.淺談建筑節(jié)能技術(shù)措施及發(fā)展方向[J].江西建材，2021（6）：74+76.

基金項目：黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研課題“新型城市住宅建筑節(jié)能措施研究”（課題編號：2022C2011104）。