低能耗居住建筑設(shè)計方法探討

關(guān)建強(qiáng)

（佛山市高明建筑設(shè)計院有限公司 528500）

低能耗居住建筑設(shè)計方法探討

關(guān)建強(qiáng)

（佛山市高明建筑設(shè)計院有限公司 528500）

隨著能源危機(jī)的到來，人們不斷提倡使用低能耗的居住建筑，本文將對低能耗居住建筑理念進(jìn)行簡要的介紹，并對在低能耗居住建筑目前面臨的問題以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能低耗的措施進(jìn)行必要的探討。希望通過本文關(guān)于低能耗居住建筑相關(guān)介紹，對讀者有所幫助。

低能耗居??；建筑節(jié)能；設(shè)計方法

引言

建筑是人們工作、生活的重要場所，因此人們對建筑的使用以及環(huán)境方面的要求比較高，為了節(jié)約資源提供資源的利用率，人們把節(jié)能減排的思想應(yīng)用到建筑的設(shè)計中，這樣低碳環(huán)保也逐漸成為建筑設(shè)計中要重點(diǎn)考慮的問題之一。這不僅提高了人們的精神文明建設(shè)，同時也提高了人們的生活質(zhì)量，所以，低能耗居住建筑將是現(xiàn)代建筑建設(shè)的追求目標(biāo)。

1 背景概況

在建筑的建設(shè)中，很多建筑材料都是從自然中直接或者間接獲得的，所以在進(jìn)行建筑的建設(shè)過程中將要消耗大量的資源與能源。此外，建筑對環(huán)境的污染也是巨大的，建筑所產(chǎn)生的光污染、電磁污染以及大氣污染占環(huán)境總污染的34%，建筑所產(chǎn)生的建筑垃圾是人類所產(chǎn)生的垃圾總量的40%。

隨這我國城市化進(jìn)程的步伐加快，建筑的建設(shè)的速度與規(guī)模非常巨大，已達(dá)到發(fā)達(dá)國家的年建成建筑面積的總和，然而在這些建筑中大部分均屬于高耗能建筑，預(yù)計5年后，我國的高耗能建筑面積總和可能會超過700×108m2，可見若在對建筑進(jìn)行建設(shè)過程中，如果不對節(jié)能環(huán)保加以重視，建筑方面的能耗將會嚴(yán)重地制約我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 低能耗建筑設(shè)計方法與原則

2.1 規(guī)劃總體設(shè)計

低能耗的建筑將是未來建筑的發(fā)展方向，我們必須從建筑的選址、建筑的布局、建筑的朝向以及建筑間距等方面來對建筑進(jìn)行設(shè)計，這是對建筑節(jié)能環(huán)保設(shè)計的基礎(chǔ)，同時也是設(shè)計中必須遵守的原則。表1對低能耗建筑設(shè)計原則進(jìn)行了概況介紹。

表1 低能耗建筑設(shè)計原則

2.1.1 建筑選址

在建筑的節(jié)能環(huán)保設(shè)計中，建筑選址是其要重點(diǎn)考慮的問題。要求節(jié)能環(huán)保能夠與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足生態(tài)發(fā)展的要求，符合自然發(fā)展規(guī)律，充分結(jié)合周邊的環(huán)境來對人們的生存環(huán)境進(jìn)行營造。必須從光照、避風(fēng)等方面進(jìn)行建筑的選址。盡量要讓建筑朝向向陽的地段，避免把建筑建設(shè)在洼地、山谷以及凹地位置。處于半地下建筑以及凹地的底層的建筑要保持所需的室內(nèi)溫度，這樣必然消耗更多的能量。

2.1.2 建筑布局

通過實(shí)踐以及研究可知，風(fēng)速與風(fēng)向受到建筑的布局、形狀以及道路的走向的影響非常大，在道路與住宅群之間的風(fēng)向往往是豎直的管狀氣流，并且風(fēng)速不是很大，穿越建筑物比較困難。因此，在進(jìn)行建筑的布局、組合以及形狀等設(shè)計時，必須考慮它們對風(fēng)速與風(fēng)向的影響。通過對建筑物的合理布置，實(shí)現(xiàn)對不同建筑的角度、體量、間距以及走向等的最優(yōu)化，這能夠充分地對自然的日照與通風(fēng)進(jìn)行利用。

在對建筑進(jìn)行布局時，還必須考慮到不同季節(jié)對建筑的影響。如，在寒冷的冬季要避免冷風(fēng)滲透以及降低冷風(fēng)風(fēng)速，以減少場地表面熱能與建筑物的熱量損失，只有這樣才能減少建筑的能耗。在炎熱的夏季，必須確保建筑具有良好的通風(fēng)條件，因此，在對建筑進(jìn)行設(shè)計時，要盡量做到建筑內(nèi)部以及建筑物之間具有良好的通風(fēng)條件，并實(shí)現(xiàn)自然的通風(fēng)與降溫。從理論上來說，在對建筑進(jìn)行平面布局時，應(yīng)使用斜列式、錯列式以及自由式等形式，要避免使用不利于自然通風(fēng)的周邊式和并列式布局，在豎向布局上，要盡量把較低的建筑布置在迎風(fēng)面的前端。

2.1.3 建筑朝向

建筑朝向是對建筑群體進(jìn)行設(shè)計時要重點(diǎn)考慮的問題，建筑的朝向直接關(guān)系到建筑的能耗，由通風(fēng)條件以及日照條件來決定建筑的最佳朝向的范圍。通過調(diào)查可知，正西向與正東向的建筑比正南向的建筑每年要多消耗20%的電能，然而，正南向卻不一定與當(dāng)?shù)氐奶柸肷浣呛拖募撅L(fēng)主導(dǎo)方向相符。同時，往往最有利的通風(fēng)方向與最佳的日照方向是不統(tǒng)一的。

從單棟建筑的通風(fēng)來看，在對房屋進(jìn)行布局時，最佳的布置方式為讓房屋垂直于季風(fēng)主導(dǎo)方向。然而，從建筑群的總體的規(guī)劃設(shè)計上來看，這樣做并不科學(xué)，通過讓建筑與季風(fēng)主導(dǎo)方向形成一個角度，這樣能夠確保所有的建筑均能夠獲得相對滿意的通風(fēng)。所以在我們對建筑的朝向進(jìn)行選擇時應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

（1）要確保在冬季，建筑的室內(nèi)必須有較好的光照條件。

（2）要確保在夏季，應(yīng)盡量避免與減少太陽直射到室內(nèi)。

（3）要確保在夏季，所有的建筑室內(nèi)具有良好的通風(fēng)條件，在冬季盡量避免冷風(fēng)吹襲。

所以在對建筑的朝向進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時必須確保其合理性，在寒冷的冬季必須盡可能地獲得良好的光照，同時在炎熱的夏季必須盡可能地避免南向烈日的炙烤，這不僅實(shí)現(xiàn)了建筑的冬暖夏涼的目標(biāo)，同時也實(shí)現(xiàn)了建筑的節(jié)能的目的。在對建筑的朝向進(jìn)行設(shè)計時，要嚴(yán)格對太陽入射角以及季風(fēng)主導(dǎo)方向進(jìn)行綜合考慮，然后獲得選擇出最佳的建筑朝向。

2.1.4 建筑間距

建筑的間距主要是由節(jié)約用地的相關(guān)要求、日照間距以及日照角度等共同決定。光照條件對人們的生活以及心理上都有著重要的作用。通常在冬季人們多少希望獲得更多的陽光照射，而在炎熱的夏季確實(shí)避免日曬。所以，一般把冬至中午前后2h日照作為住宅的日照時間下限，之后根據(jù)節(jié)約用地的原則并結(jié)合緯度等對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這樣不僅確保了建筑擁有足夠的日照量，同時建筑之間的最小間距的確定對節(jié)約用地有著巨大的意義。從建筑的豎向布局來說，前排建筑采用斜屋面或把較低的建筑布置在較高建筑的陽面方向都能夠縮小建筑的間距。

2.2 建筑單體設(shè)計的量。在實(shí)際中可以使用深凹窗、藤蔓植物、陽臺、外廊、遮陽板、挑檐、熱反射窗簾、透光遮陽（磨砂玻璃、鍍膜玻璃等）、可手動調(diào)節(jié)的遮陽百葉等措施，此外，還可以使用智能化遮陽設(shè)施，實(shí)現(xiàn)根據(jù)太陽光的入射角度與強(qiáng)度變化能夠自動調(diào)節(jié)的遮陽設(shè)施等。

表2 建筑的單體設(shè)計的設(shè)計原則

2.2.4 門窗設(shè)計

對于建筑來說，它能耗散失的最薄弱部位便是門窗，所以要盡量減少門窗的面積。在對門窗進(jìn)行設(shè)計時，在保證通風(fēng)、采光以及觀景效果下，要盡量減少外門窗洞口的面積。此外，室內(nèi)溫度變化受門窗材料以及門窗的密閉性的影響比較大，所以盡量使用密閉性較好的門窗，這樣能夠有效地阻礙熱量的散失。

3 結(jié)語

2.2.1 立面設(shè)計

要結(jié)合建筑所在地的氣候情況，對墻體的角度進(jìn)行合理的選擇，這樣能夠有效地提高對自然資源以及氣候環(huán)境的適應(yīng)性，如使用層層出挑方式以及外傾斜南墻屋面能夠獲得更大的遮陽面，層層退臺方式以及內(nèi)傾斜南墻屋面可以獲得更大的陽光照射面，如果把朝北的墻面以及屋頂進(jìn)行適度的內(nèi)傾斜，能夠有效地把冬季冷風(fēng)導(dǎo)向天空，這樣便能有效地減小冬季風(fēng)的風(fēng)壓，此外可以把圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱滲透降低，這些不僅能夠起到節(jié)能的效果，同時還能夠獲得良好的立體效果。

2.2.2 平面設(shè)計

為了讓建筑實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，就必須對建筑的平面布局進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，確保在炎熱的夏季，能夠獲得穿堂風(fēng)，這是進(jìn)行節(jié)能建筑設(shè)計的最為重要的因素。穿堂風(fēng)的形成及其效果受房間的深度影響很大，為了達(dá)到良好的穿堂風(fēng)效果，通常要求房間的深度不能超過15m，不過套型進(jìn)深可以適當(dāng)增加，這樣便能夠在一定面積的以內(nèi)來讓建筑的總面積增加。

通過對建筑平面進(jìn)行科學(xué)合理地布局可以獲得比較好的節(jié)能效果，例如，在管道井、樓梯、電梯、輔助用房以及設(shè)備房進(jìn)行布局設(shè)計時，要求它們盡量在建筑的西側(cè)或南側(cè)，這樣以來，對日射的阻擋效果就比較明顯了，與之相連的房間不僅可以減少冷消耗，同時熱量損失方面也得到了有效地控制。

另外，為了滿足住戶的要求，在很多建筑中存在這比較大的陽臺，通常開發(fā)商只把它作為室內(nèi)外過渡空間以及比較注重陽臺的觀景效果等，而建筑師也常常將其作為豐富建筑立面效果的元素。其實(shí)陽臺在節(jié)能方面也有著很大的作用，如在夏季有通風(fēng)與遮陽的作用。如果在西立面與南立面的陽臺封閉起來，可以構(gòu)成一個具有熱量交換的過渡空間，在夏季能夠節(jié)約空調(diào)的冷量，在冬季能夠防止室內(nèi)的熱量散失過快。

2.2.3 遮陽設(shè)計

在對遮陽設(shè)施進(jìn)行布置時，必須對空調(diào)設(shè)備的位置進(jìn)行合理充分的考慮。要盡量減少太陽直射到墻面、屋頂、窗戶以及室內(nèi)

建筑的節(jié)能設(shè)計，是未來建筑的設(shè)計目標(biāo)，低能耗的建筑設(shè)計也會逐漸地走入人們的生活。本文對低能耗居住建筑的設(shè)計原則以及在設(shè)計中應(yīng)注意與考慮的問題進(jìn)行了必要的探討，希望通過本文的相關(guān)介紹，讓讀者對低能耗居住建筑有所認(rèn)識。

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TU201.5

A

1673-0038（2015）24-0035-02

2015-5-21

關(guān)建強(qiáng)（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計工作。