基于住宅建筑節(jié)能設計的要素研究

陳端

中外建工程設計與顧問有限公司深圳分公司

摘要：文章結(jié)合筆者的實際工作經(jīng)驗，闡述了實施建筑節(jié)能設計的重要性，并從住宅建筑的平面節(jié)能設計、單體節(jié)能設計、主體節(jié)能設計和太陽能利用等方面論述了住宅建筑節(jié)能設計要素，并結(jié)合工程實例加以論證，旨在為了節(jié)約住宅建筑的能源消耗，實現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；節(jié)能設計；平面設計；綠化；太陽能利用

引言

近年來，隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，建筑能源消耗量也不斷增加，導致我國面臨著嚴峻的能源短缺形勢。隨著我國住宅節(jié)能設計的推廣和應用，大大降低了我國建筑能源的消耗量，緩解我國緊張的能源短缺問題，有效提高了住宅建筑的經(jīng)濟效益和社會效率，促進我國建筑節(jié)能設計的發(fā)展。本文結(jié)合筆者的工程實踐，主要就住宅建筑節(jié)能設計要素進行了論述。

1 實施建筑節(jié)能設計的重要性

目前，對我國能源短缺問題，人們積極倡導節(jié)約能源、可持續(xù)發(fā)展，建設部將建設節(jié)能型建筑納入今后城市建設的重點發(fā)展方向，相關(guān)的指引、標準和法規(guī)相繼出臺，要求將建筑設計與建筑微氣候、建筑技術(shù)和能源的有效利用相結(jié)合?！睹裼媒ㄖ?jié)能設計標準》規(guī)定通過在建筑設計和采暖系統(tǒng)設計中采用有效的技術(shù)措施將節(jié)能率從原來的50%提高為65%，對圍護結(jié)構(gòu)的技術(shù)與產(chǎn)品、部品以及供熱系統(tǒng)的要求提高到一個新水平。因此，如何做好建筑節(jié)能設計方面的工作，促進建筑可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

2 住宅建筑節(jié)能設計

2.1 規(guī)劃節(jié)能設計

2.1.1 平面節(jié)能設計

住宅建筑平面設計是住宅建筑節(jié)能設計的重要組成部分，對整個住宅建筑節(jié)能設計起著至關(guān)重要的作用。住宅建筑平面設計主要從建筑選址、道路布局、建筑布局、建筑間距、建筑朝向、太陽輻射計風向等方面進行充分考慮，并充分利用自然條件，以優(yōu)化住宅建筑的居住環(huán)境，達到良好的節(jié)能效果。

2.1.2 單體節(jié)能設計

住宅建筑單體節(jié)能設計主要體現(xiàn)在單體平面設計和單體立面設計兩個方面。（1）單體平面設計。在進行單體平面設計時，需對其室內(nèi)空間組合進行充分的考慮，使得住宅建筑每個內(nèi)室均能有穿堂風，以實現(xiàn)自然通風的作用，有效降低室內(nèi)溫度，減少能源消耗量。而室內(nèi)光照也是住宅建筑節(jié)能降耗的重要手段，是住宅建筑室內(nèi)朝南，使得室內(nèi)獲得充足的日照，一方面可以滿足白天室內(nèi)的取暖要求，一方面可以降低能源消耗量。（2）單體立面設計。主要是依據(jù)地區(qū)氣候條件，對建筑墻體角度進行改變，使得住宅建筑能夠適應當?shù)貧夂?，充分利用當?shù)刈匀毁Y源，以達到節(jié)能降耗的作用。例如，位于住宅建筑內(nèi)傾斜位置的南墻面可以得到充足的日照，而外傾斜位置的南墻面則可以獲得更寬的遮陽面。

2.2 主體節(jié)能設計

2.2.1外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫設計

（1）墻體節(jié)能保溫設計。實現(xiàn)住宅建筑節(jié)能保溫效果的方式有兩種，其一，對住宅建筑優(yōu)化墻體保溫性能，將墻體保溫與承重相結(jié)合，例如，利用空心磚或者加氣型的混凝土磚塊等保溫材料，對墻體起到良好的保溫作用。其二，墻體內(nèi)保溫或者外保溫設計，主要是在建筑外墻內(nèi)側(cè)或者外側(cè)增加保溫層，采用的保溫材料必須具有耐蝕性強、防火、不易受污染等優(yōu)點。（2）屋面節(jié)能保溫設計。住宅建筑屋面應該采用質(zhì)地輕巧、性能穩(wěn)定、吸水性小的保溫材料，如聚苯扳、加氣型混凝土條板、聚苯乙烯型泡沫板等。不僅能夠滿足住宅建筑屋面保溫需求，同時可以達到節(jié)能降耗的目的，改善住宅建筑室內(nèi)環(huán)境。

2.2.2建筑門窗節(jié)能保溫設計

根據(jù)有關(guān)資料顯示，住宅建筑門窗所消耗的熱量占總消耗熱量50%的比例，由此可見，住宅建筑門窗是住宅建筑節(jié)能設計的重點。其節(jié)能保溫設計措施主要有：

（1）窗墻比合理設計。窗墻比主要是指住宅建筑房間立面面積和窗戶口面積的比值，其比值大小對住宅建筑室內(nèi)環(huán)境及熱量消耗率起著至關(guān)重要的作用。因此，在保證住宅建筑室內(nèi)通風和日照需求條件下，對朝向不同的住宅房間窗墻比進行合理的設計，東西向：0.3；南向：0.35；北向：0.25。

（2）合理應用門窗保溫材料。塑鋼門窗是現(xiàn)階段應用較為廣泛的門窗保溫材料之一，其不僅能夠起到良好的隔音、保溫效果，同時可以實現(xiàn)住宅建筑節(jié)能保溫的效果，可節(jié)省30至50%的能源。中空玻璃保溫材料是一種新型的保溫材料，不僅可以減少室內(nèi)輻射熱消耗量，同時對門窗起到良好的保溫作用。

（3）合理設計門窗氣密性。通過將住宅建筑門窗設計成為推拉式或者大塊玻璃式的門窗，可以提高門窗的氣密性，使冷空氣的滲入量有所減少。通過合理設計窗扇與窗扇，窗扇與玻璃，窗扇與框架間的距離，并在縫隙處設置密封性較強的膠條，大大提高門窗的氣密性，有效防止冷空氣的進入，達到保溫節(jié)能的效果。

2.3 太陽能的合理利用

太陽能能源是可再生的、綠色環(huán)保能源，對太陽能資源大開發(fā)和利用，可以節(jié)約很多煤炭、電力資源，西方發(fā)達國家十分重視太陽能這種可再生清潔能源的開發(fā)和利用。我國幅員遼闊，太陽能資源十分豐富，大部地區(qū)日照充足，日照強度良好，為我們充分利用開發(fā)太陽能資源提供了較好的自然條件，據(jù)統(tǒng)計我國全年日照最長可達2800h～3300h，可以充分開發(fā)和利用我國現(xiàn)有豐富太陽能資源，改善的住宅節(jié)能水平，發(fā)展太陽能資源大有可為，可以利用太陽能進行采暖、供電照明、供熱水等，隨著技術(shù)的改進，太陽能資源將在住宅節(jié)能設計中起著舉足輕重的角色。

3 實例分析

3.1 工程概況

某住宅項目，總建筑面積16萬m2，由12棟小高層住宅、10棟多層住宅和21棟屋住宅組成，共有6個車庫，其中地面建筑面積14.6萬m2，地下建筑面積1.4萬m2。建筑高度限制在40m內(nèi)，容積率1.0。

3.2 建筑節(jié)能設計

本項目在建筑節(jié)能設計方面采取了屋面、外墻和外窗的隔熱保溫措施，滿足現(xiàn)有節(jié)能設計標準要求，同時在可再生能源應用方面，大面積采用太陽能光熱和地熱資源，節(jié)能設計的方向和理念是領(lǐng)先的。但大量優(yōu)異的節(jié)能和可再生能源技術(shù)的應用都有其適宜性，在本項目中不一定能達到最佳的節(jié)能減排效果，因此，針圍護結(jié)構(gòu)、空調(diào)設備以及太陽能利用方面提出以下幾個方面的節(jié)能措施。

3.2.1建筑通風

本項目由于具有風速高的氣候特點，合理利用該特點，多采用自然通風措施，尤其是與分體式空調(diào)配合，不必使用新風系統(tǒng)，能最大程度的實現(xiàn)節(jié)能效果，也符合南方地區(qū)采取自然通風的習慣。

另外，本項目所處地區(qū)的風力等級相對高，門窗開啟幅度較難控制，這給傳統(tǒng)的開窗通風帶來了一定困難，故建議選擇合適的門窗通風器改善室內(nèi)通風環(huán)境。門窗通風器在歐美和日本有廣泛應用，是一項成熟的技術(shù)。設計合適的通風量和出風位置，不但能提供房間足夠的新風量，還能改善室內(nèi)空氣微環(huán)境。

3.2.2 隔熱涂料

隔熱涂料主要機理是反射太陽輻射，阻擋其進人室內(nèi)，降低夏季房間的空調(diào)負荷。與普通涂料相比，隔熱涂料太陽光反射比都超過80%，即能夠把照射在墻體或屋頂上的太陽光80%反射出去。夏季水平面太陽輻射強度可達1131W/m2，東、西向垂直面太陽總輻射強度最高為613W/m2，如選用隔熱涂料，夏季將在一定程度上降低空調(diào)負荷。

3.2.3 建筑遮陽

活動遮陽的優(yōu)點是夏季關(guān)閉遮陽百葉，阻擋太陽光進人室內(nèi)，冬季則打開遮陽裝置，讓太陽輻射進人室內(nèi)。中置式遮陽設施的優(yōu)點是，遮陽體和窗扇一體生產(chǎn)成型，可以節(jié)省大量的現(xiàn)場安裝費用。而且隨著產(chǎn)品類型