談住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)措施

孫心德

大連大達(dá)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司 116600

摘要：住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不僅要滿足居住環(huán)境的舒適度，而且要在保證環(huán)境質(zhì)量的前提下進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)住宅建筑整體進(jìn)行合理的布局，加強(qiáng)能源利用，并對(duì)住宅建筑外圍結(jié)構(gòu)、門窗及過(guò)渡空間等進(jìn)行有效的節(jié)能保溫設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。本文作者結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)措施進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：住宅建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)

前言

建筑節(jié)能關(guān)系到人類前途的命運(yùn)，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)建筑舒適度的要求也越來(lái)越高。如何在不斷提高室內(nèi)舒適度的同時(shí)，提高能源利用率，使建筑用能的總水平不斷降低，走可持續(xù)發(fā)展之路，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，同時(shí)也是保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染的重要舉措。

1 住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，住宅建筑建設(shè)規(guī)模巨大，建筑能耗在整個(gè)商品能耗中占有相當(dāng)大的比重，特別是近些年來(lái)，其所占比例也越來(lái)越大。而前期的住宅建筑由于單純強(qiáng)調(diào)建筑造價(jià)低廉，沒有可供參考的建筑熱工和建筑節(jié)能等方面的國(guó)家或地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，致使住宅建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)不科學(xué)，嚴(yán)重影響了建筑本身的固有功能和居民的舒適度，導(dǎo)致住宅采暖耗能、空調(diào)耗能等較高。

2 住宅建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能原則

（1）在整體的規(guī)劃與單項(xiàng)設(shè)計(jì)上，對(duì)建筑的平面設(shè)計(jì)要合理的規(guī)劃，這樣才能夠充分的形成在夏季的穿堂風(fēng)，也使每個(gè)房間都可以有良好的采光條件。比如在設(shè)計(jì)建筑平面時(shí)，板式設(shè)計(jì)比塔式設(shè)計(jì)具有更好的采光與通風(fēng)條件。

（2）選擇有力與節(jié)能建設(shè)的建筑地址與朝向，這樣就可以充分的利用太陽(yáng)能進(jìn)行節(jié)能了。一般在我國(guó)，南北朝向的建筑比東西朝向的建筑更加節(jié)能，如果建筑的面積相同，主朝向的面積越大，這種節(jié)能效果差異越明顯。另外，在建筑之間還要保持一定的距離，以便于充分利用太陽(yáng)能資源。

（3）對(duì)窗戶與墻的面積比例進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在建筑中最薄弱的保溫部位就是窗戶，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)把窗戶的面積合理的控制一定范圍內(nèi)，有效的防止門窗縫隙之間的能量損耗，可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。最后在建筑設(shè)計(jì)時(shí)改善維護(hù)結(jié)構(gòu)具有的保溫性能，也可以達(dá)到理想的節(jié)能效果。

3影響住宅建筑節(jié)能的主要因素

3.1建筑總體的布置直接影響建筑的能耗

房屋的朝向從兩個(gè)方面影響著室內(nèi)的溫度，即主導(dǎo)風(fēng)向和太陽(yáng)輻射。夏季主導(dǎo)風(fēng)向給室內(nèi)以涼爽，降低空調(diào)能耗；冬季利用太陽(yáng)輻射的自然能源，更多的獲得太陽(yáng)日照，減少供熱能耗。因此建筑基地應(yīng)盡量選擇在向陽(yáng)避風(fēng)的地段上，為建筑爭(zhēng)取日照創(chuàng)造必要的條件。

3.2住宅建筑的主要組成部分外墻、外門窗及屋頂是影響建筑節(jié)能的另一主要因素

（1）外墻是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主體，其所用材料的保溫性能直接影響到建筑的耗熱量。特別是大部分地區(qū)一直沿用的實(shí)心粘土磚，其保溫性能就比較差。按照新標(biāo)準(zhǔn)（以多層住宅為例），當(dāng)建筑物體型系數(shù)小于0.3時(shí)，屬寒冷（A）區(qū)的青島某地其外墻傳熱系數(shù)限值應(yīng)小于0.6W/（m2·K）。370厚實(shí)心粘土磚外墻加上內(nèi)外抹灰，其傳熱系數(shù)為1.53，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于限值0.6。370厚非粘土多孔磚傳熱系數(shù)為1.19，而370厚加氣混凝土砌塊傳熱系數(shù)只有0.54，小于限值0.6。通過(guò)以上比較可以看出，傳統(tǒng)的由單一材料組成的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體，其熱工性能指標(biāo)已經(jīng)不能滿足節(jié)能建筑的要求。而復(fù)合墻體則充分利用各種材料的不同性能，來(lái)達(dá)到節(jié)能建筑所需要的圍護(hù)墻體的熱工性能指標(biāo)，因此，在節(jié)能的前提下，應(yīng)大力推廣非粘土空心磚墻和復(fù)合墻體技術(shù)。

（2）外門窗對(duì)建筑能耗的影響有兩方面：一方面是窗的傳熱影響冬季采暖能耗，另一方面是窗受太陽(yáng)輻射影響夏季空調(diào)降溫能耗。因此，減少冬季流出室外的熱量和夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量、改善外窗的保溫性能、減小窗的傳熱系數(shù)、抑制溫差是節(jié)能設(shè)計(jì)的重要手段。（3）屋面作為建筑物的重要組成部分，其保溫材料的好壞直接影響著建筑物的耗熱量?，F(xiàn)今許多高層住宅的屋面都會(huì)作為消防疏散平臺(tái)，而一些大底盤住宅建筑，其大底盤的屋頂也都做成供居民休閑娛樂的屋頂花園，而且還要考慮消防車的通行，這樣對(duì)屋面保溫材料就有了更高的要求。要想耗熱量小，保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)就要低，這樣材料強(qiáng)度也隨之降低，因此，不同的屋面對(duì)保溫材料的要求是不同的。

3住宅建筑的細(xì)部節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1外墻的傳熱耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量的28%以上，外墻面積的大小直接影響外墻的耗熱量。外墻在進(jìn)行熱量傳遞時(shí)，在梁柱處很容易出現(xiàn)熱流集中，此處即為熱橋。熱橋現(xiàn)象作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種常見現(xiàn)象，在很大程度上會(huì)影響外墻的保溫效果。因?yàn)榛炷亮褐膶?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于組成圍護(hù)結(jié)構(gòu)的砌體（如磚墻、砌塊墻）的導(dǎo)熱系數(shù)。因此在外墻節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)不同材料的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加權(quán)平均的算法來(lái)確定保溫材料的厚度。除此之外，還要做好與外墻面有關(guān)的一些部位的保溫，如：雨篷、空調(diào)板、不采暖陽(yáng)臺(tái)板等，現(xiàn)在通常的做法就是在板的上下均抹30厚玻化微珠保溫砂漿。而飄窗上下圍板及女兒墻的保溫材料厚度應(yīng)與外墻保溫厚度相同。

3.2外窗及窗與洞口之間縫隙的耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量的50%以上，減少窗戶的面積與縫隙的長(zhǎng)度是節(jié)能設(shè)計(jì)的重要措施?，F(xiàn)階段高層住宅的外窗基本上選用了縫隙小、氣密性好的平開窗。隨著門窗保溫性能的不斷提高，門窗框與墻體之間的縫隙成了保溫的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。以前的施工做法都采用水泥砂漿填塞，這樣縫隙很容易形成熱橋，而門窗洞口側(cè)面處于室外的側(cè)墻也很容易使室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露。為了更好的減少熱量的流失，在窗框與洞口之間的縫隙采用擠入聚氨酯等高效保溫材料進(jìn)行填堵，窗洞口室外部分四周均抹30厚?；⒅楸厣皾{進(jìn)行保溫處理。

4 建筑設(shè)計(jì)中利用可再生能源的設(shè)想

可再生能源在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：太陽(yáng)能的應(yīng)用、自然通風(fēng)的應(yīng)用、地下水的應(yīng)用、地?zé)幔ɡ洌┑膽?yīng)用等。節(jié)能理念在建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在建筑施工過(guò)程中，離不開對(duì)各種新能源的利用，離不開對(duì)各種新型節(jié)能設(shè)備的采用。

4.1 太陽(yáng)能在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

4.1.1 太陽(yáng)能采暖技術(shù)應(yīng)用。太陽(yáng)能采暖是利用太陽(yáng)能板加熱水，再利用電能作為輔助，把加熱的水在地下管道中流通，從而使整個(gè)房間達(dá)到取暖的效果。降低了以往常用的鍋爐、電熱膜或天然氣等不可再生資源的使用率。

4.1.2 太陽(yáng)能制冷技術(shù)應(yīng)用。（1）吸收式制冷系統(tǒng)。自蒸發(fā)器出來(lái)的低壓蒸氣進(jìn)入吸收器，被吸收劑強(qiáng)烈吸收，吸收過(guò)程中放出的熱量被冷卻水帶走，形成的濃溶液由泵送入發(fā)生器中，被熱源加熱后蒸發(fā)，產(chǎn)生高壓蒸氣，進(jìn)入冷凝器冷卻，而稀溶液減壓回流到吸收器，完成一個(gè)循環(huán)。（2）吸附式制冷系統(tǒng)。工作過(guò)程由熱解吸和冷卻吸附組成，基本循環(huán)過(guò)程是利用太陽(yáng)能或者其他熱源，使吸附劑和吸附質(zhì)形成的混合物（或絡(luò)合物）在吸附器中發(fā)生解吸，放出高溫高壓的制冷劑氣體進(jìn)入冷凝器，冷凝出來(lái)的制冷劑液體由節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器。制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，產(chǎn)生制冷效果，蒸發(fā)出來(lái)的制冷劑氣體進(jìn)入吸附發(fā)生器，被吸附后形成新的混合物（或絡(luò)合物），從而完成一次吸附制冷循環(huán)過(guò)程。

4.2 自然風(fēng)的應(yīng)用

由于利用自然風(fēng)提供建筑所需要的冷量，與常規(guī)空調(diào)相比，在運(yùn)行中不用電甚至少用電，既節(jié)約能源，又減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也優(yōu)化了室內(nèi)空氣質(zhì)量。自然風(fēng)的供冷是暖通空調(diào)應(yīng)用中的重要組成部分：當(dāng)室外空氣的焓值和溫度低于室內(nèi)時(shí)，供冷期內(nèi)就可利用室外風(fēng)所帶有的自然冷量來(lái)全部或部分滿足室內(nèi)冷負(fù)荷需要。

4.3 地下水的應(yīng)用

地下水由于地層的隔熱作用，其溫度受氣溫影響很小。在暖通空調(diào)中，有些地下水可以直接作為冷源，更是熱泵良好的低位熱源。所以水源熱泵有著良好的節(jié)能前景。

5、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

5.1、發(fā)展現(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前，很多建筑師的節(jié)能認(rèn)識(shí)只存在于理論層面，不懂如何把節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到建筑當(dāng)中。建筑師不僅要明白節(jié)能原理，而且要在設(shè)計(jì)中按照不同的工程、不同的部位，采取相應(yīng)的節(jié)能措施，所以建筑師必須加強(qiáng)建筑節(jié)能方面的學(xué)習(xí)，將現(xiàn)有的節(jié)能技術(shù)運(yùn)用的設(shè)計(jì)中去。

5.2、發(fā)展建筑節(jié)能新“理念”

在推行節(jié)能理念同時(shí)，不僅要引進(jìn)學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)節(jié)能理念，而且要從傳統(tǒng)建筑模式、風(fēng)格中學(xué)習(xí)節(jié)能辦法。中國(guó)傳統(tǒng)民居都是因地制宜，各類功能利用與自然環(huán)境達(dá)到完備效果，并且各自擁有獨(dú)立的形態(tài)樣式，可以成為當(dāng)代建筑節(jié)能的學(xué)習(xí)范式，形成新的節(jié)能理念。

結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不能犧牲居住環(huán)境的舒適度，必須在保證環(huán)境質(zhì)量的前提下進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。我國(guó)要積極推廣綠化建筑、低能耗被動(dòng)式建筑、再生能源一體化建筑，對(duì)太陽(yáng)能熱水器的推廣也將成為節(jié)能設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。