摘 要：在住宅建筑設計中,如果要達到高舒適度、低能耗標準，需要較多的技術(shù)支撐和設計經(jīng)驗，建筑師要充分考慮住宅建筑規(guī)劃布局，體型系數(shù)、建筑平面設計、建筑外圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計、內(nèi)部各技術(shù)系統(tǒng)之間的配合、生態(tài)能源系統(tǒng)的應用等方面的因素。只有在住宅設計中采取有針對性的節(jié)能措施,才能進一步節(jié)約能源,提高建筑的舒適度。

關(guān)鍵詞：住宅建筑設計;節(jié)能措施

1、節(jié)能住宅建筑設計的依據(jù)

我國是人口大國，是一個人均能源不豐富的國家,隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的提高,能源消耗引發(fā)的緊張局面已經(jīng)逐步凸現(xiàn)出來。如果綜合考慮住宅使用中的耗能和建材耗能，住宅總能耗占全國能耗的37%，這一比例正在逐年加大。據(jù)統(tǒng)計：城市建成區(qū)用地的30%用于住宅建設;住宅能耗占全國總能耗的20%左右;城市水資源的32%在住宅中消耗;住宅建設耗用的鋼材占全國用鋼的20%：水泥用量占全國總用量的17.6%。因此，在我國建設節(jié)能住宅，推廣節(jié)能技術(shù)已經(jīng)是迫在眉睫，勢在必行了，也已經(jīng)引起各級政府部門的重視，例如我國西北、華北地區(qū)等寒冷地區(qū)提出了65%的強制性節(jié)能標準，夏熱冬冷地區(qū)提出了50%的強制性節(jié)能標準。并把建筑節(jié)能要求體現(xiàn)在建筑規(guī)范和標準中,先后制定了一批技術(shù)法規(guī)和標準規(guī)范,如：《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26—8 6)、《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》(GBJ19—87)、《民用建筑熱工設計規(guī)范》(GB5017693)、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JGJ134—2001)以及《夏熱冬暖居住建筑節(jié)能設計標準》JGJ 75等等。另外，國家建設部于2005年發(fā)布了《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189—2005)，國務院發(fā)出《關(guān)于做好建設節(jié)約型社會近期重點工作的通知》，對新建建筑提出要求—“嚴格實施節(jié)能50%的設計標準,不達標準,不準施工、驗收備案和銷售使用”。我國政府把建筑節(jié)能列入“十一五”規(guī)劃，提出建設“節(jié)能省地型住宅”和“2020年建筑節(jié)能遠景規(guī)劃目標”。以上標準、規(guī)范的頒布實施及國家相關(guān)政策的提出對保護環(huán)境,節(jié)約能源起到了重要作用,也為建筑節(jié)能設計提供了設計依據(jù)。

2、住宅建筑的節(jié)能設計措施

2.1住宅建筑的布局和體型

住宅建筑設計所涉及的自然地理環(huán)境，建筑單體的朝向、體型、間距、高度，道路網(wǎng)的布局以及廣場綠地的分布等都會影響居住區(qū)的微氣候,影響建筑的日照和通風,由此影響到住宅建筑的能耗。住宅建筑布局和體型優(yōu)化設計要充分結(jié)合當?shù)氐淖匀画h(huán)境因素、氣候特征、建筑功能、居民行為模式、風俗文化等因素,從布局、朝向、間距、夏季主導風向、太陽輻射及建筑外部環(huán)境構(gòu)成等多方面進行考慮。比如：住宅朝向的選擇,盡量采用南北朝向,避免東西朝向,以期有利于夏季的自然通風,冬季增長日照時間，避免東西曬問題。在建筑設計中,考慮到建筑節(jié)能的需要,應盡量減少建筑形體的凹凸,在采暖居住建筑中體型系數(shù)宜控制在0.3以內(nèi),住宅進深應適當擴大,以10～14m為宜,住宅長度以55m左右較為適宜。此外,在總體規(guī)劃中,夏熱冬暖地區(qū)應合理選擇單體組合方案,形成風道，以充分利用自然風,減少空調(diào)等能耗。

2.2住宅建筑的平面設計

住宅建筑平面設計目的是為住戶的供給在設計上所進行的工作。包括如何滿足家庭構(gòu)成、生活方式和價值觀等多樣化方面的要求，要注意功能多樣性、采光通風性、舒適度、面積利用率和功能布局合理性等五個方面。節(jié)能住宅滿足上述要求的同時，主要考慮建筑平面形狀、熱環(huán)境分布以及溫度阻尼區(qū)的設置等方面的因素。住宅建筑平面形狀應規(guī)整,盡量減少外圍護結(jié)構(gòu)面積,增加冬季直射室內(nèi)的陽光,減少夏季太陽輻射。比如把房屋外墻面積大、開窗多的一面正對太陽輻射強度大的南向,使建筑在冬季可以有效地收集太陽能,北側(cè)外墻只開設小窗,主要滿足通風的需要,而東西方位不開窗或開小窗。熱環(huán)境分區(qū)中把要求較低的廚房、廁所、過廳布置在北向。而盡量爭取將居室布置在南向,充分利用太陽能,保持冬季室內(nèi)有較高的溫度。住宅建筑中設置一定的溫度阻尼區(qū)可有效地減少傳熱損失。例如,夏熱冬冷地區(qū)樓梯間由過去的開敞式改為封閉式,樓梯間設窗;北向單元入口均設門斗,避免冬季西北風灌入：對屋面上入孔密封處理,使整個樓梯間形成一個溫度阻尼區(qū)。在夏熱冬暖地區(qū)合理控制戶內(nèi)空氣流速和空氣齡，創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境。

2.3圍護結(jié)構(gòu)及材料設計

住宅建筑的圍護結(jié)構(gòu),由包圍空間的將室內(nèi)與室外隔開的結(jié)構(gòu)材料和表面裝飾材料構(gòu)成,在建筑圍護結(jié)構(gòu)中,屋面、墻體、門窗和地面是建筑能耗的四大部位,所占能耗比例依次為屋面22%,墻體24%,門窗33%,地面15%。圍護結(jié)構(gòu)必須平衡通風和采光的需求,并提供適合建筑地點氣候條件的熱濕保護。圍護結(jié)構(gòu)的熱工設計對于建筑在運行中的耗能是一個主要因素。

2.3.1屋面節(jié)能

屋面的面積在整個圍護結(jié)構(gòu)中比例不大,但是對于頂層房間而言卻是非常重要。因此,屋面節(jié)能措施的要點：①屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋面重量、厚度過大;②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(yè)時因保溫層大量吸水而降低保溫效果�，F(xiàn)在,屋面保溫節(jié)能多采用高效保溫材料保溫屋面、架空型保溫屋面、浮石沙保溫屋面和倒置式保溫屋面等節(jié)能屋面。南方地區(qū)更強調(diào)隔熱效果,可采用種植屋面、高反射率屋面或遮陽屋面。

2.3.2墻體節(jié)能

墻體節(jié)能技術(shù)多采用復合墻體節(jié)能。復合墻體節(jié)能是指在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎上增加一層或幾層復合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復合墻體節(jié)能多采用巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯塑料、聚氨酯泡沫塑料及聚乙烯塑料等新型高效保溫絕熱材料以及復合墻體,降低外墻的傳熱系數(shù)。根據(jù)復合材料與主體結(jié)構(gòu)位置的不同,主要分為內(nèi)保溫技術(shù)和外保溫技術(shù)兩大類外墻內(nèi)保溫施工,是在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)部加做保溫層。外保溫是目前大力推廣的一種建筑保溫節(jié)能技術(shù)。外保溫與內(nèi)保溫相比,技術(shù)合理,有其明顯的優(yōu)越性,使用同樣規(guī)格、同樣尺寸和性能的保溫材料,外保溫比內(nèi)保溫的效果好。外保溫技術(shù)不僅適用于新建的結(jié)構(gòu)工程,也適用于舊樓改造,適用范圍廣,技術(shù)含量高;外保溫層位于主體結(jié)構(gòu)外側(cè),能夠保護主體結(jié)構(gòu),延長建筑物的壽命,有效減少了建筑結(jié)構(gòu)的熱橋,增加建筑的有效空間,同時消除了冷凝,提高了居住的舒適度。在南方地區(qū),尤其是夏熱冬暖地區(qū)應注重采用淺色外飾面,減少太陽輻射吸收系數(shù)。

2.3.3外門窗節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計,通過外窗的熱損失占建筑能耗的35～45%,可見外窗是建筑圍護結(jié)構(gòu)中比較薄弱的部位。外窗的窗框材料、玻璃品種及有無遮陽措施都會顯著影響其熱工性能。普通的單玻鋁合金外窗的傳熱系數(shù)為6.4 W/m2.K,是墻體的六倍。因此,應使用新型保溫節(jié)能外窗。外窗玻璃應盡量選擇中空玻璃、吸熱玻璃、反射玻璃等。目前熱工性能較好的外窗采用雙玻中空雙腔充惰性氣體(厚度為40mm)玻璃,窗框為鋁合金斷熱橋型材,這種外窗的傳熱系數(shù)可達到1.5W/m2.K。

此外,窗墻面積比也是影響建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要因素。確定窗墻面積比要綜合考慮多方面的因素,其中主要因素是不同地區(qū)冬夏季日照情況(日照時間、太陽總輻射強度、陽光入射角)、季風、室外溫度、室內(nèi)采光設計標準及外窗開窗面積等。一般外窗的保溫性能比外墻差很多,窗墻面積比越大,暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗越大。因此,應在保證自然采光的前提下合理控制窗墻面積比,一般北向不大于25%,南向不大于35%,東西向不大于30%。

3、結(jié)語

建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程,作為設計行業(yè)的人員,在對建筑進行節(jié)能設計的同時應根據(jù)當?shù)刭Y源條件,因地制宜,就地取材,合理利用。在住宅建筑設計中,如果要達到高舒適度、低能耗標準,需要較多的技術(shù)支撐和設計經(jīng)驗,設計師要充分考慮住宅建筑布局和體型系數(shù)、建筑平面設計、建筑外圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計、內(nèi)部各技術(shù)系統(tǒng)之間的配合、生態(tài)能源系統(tǒng)的應用等方面的因素。只有在住宅設計中采取有針對性的節(jié)能措施,才能進一步節(jié)約能源,提高建筑的舒適度。

參考文獻

[1]舒秋華,等.可持續(xù)發(fā)展與改善城市環(huán)境[M].21世紀建筑新技術(shù)論叢,上海：同濟大學出版社,2000.7.

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