探討居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

摘 要 隨著全球能源危機(jī)的爆發(fā)，我國(guó)作為傳統(tǒng)能源消耗大國(guó)，因化石能源燃燒導(dǎo)致的環(huán)境污染已將環(huán)境承載力擠壓至崩潰邊緣。因此，國(guó)家大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，普及節(jié)能理念，為我國(guó)的快速、可持續(xù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。本文從居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，研究了居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性以及不同尺度下建筑節(jié)能的具體對(duì)策，為我國(guó)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供了思路。

關(guān)鍵詞 居住建筑;節(jié)能;設(shè)計(jì);對(duì)策

隨著我國(guó)人居環(huán)境的提高，人們對(duì)于居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高，基于此，越來(lái)越多改善室內(nèi)環(huán)境的暖通空調(diào)設(shè)備進(jìn)入了千家萬(wàn)戶(hù)。但暖通設(shè)備雖然能有效改善居住建筑室內(nèi)環(huán)境，卻也大大提高了居住建筑的能源損耗。因此，研究居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)有利于提升人們的生活和居住環(huán)境，同時(shí)也符合綠色建筑的基本原則，響應(yīng)我國(guó)建設(shè)綠色宜居城市的號(hào)召[1]。

1居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

針對(duì)我國(guó)自然資源總體豐富、人均較少的國(guó)情，推行居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)有助于緩解國(guó)內(nèi)資源短缺的現(xiàn)狀，并將環(huán)保意識(shí)根植于每個(gè)居民的日常生活中?？偟膩?lái)說(shuō)，居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)約資源、優(yōu)化環(huán)境、提高城市生活品質(zhì)都有之十分重要的作用，同時(shí)居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)也是符合我國(guó)國(guó)情以及建筑行業(yè)總體發(fā)展趨勢(shì)要求的必要條件。

1.1 符合國(guó)家發(fā)展大方向

作為人口第一大國(guó)，我國(guó)對(duì)于自然資源的需求十分巨大，能源問(wèn)題也是當(dāng)今國(guó)際形勢(shì)風(fēng)云變幻的內(nèi)在動(dòng)因之一，大國(guó)之間的博弈也往往圍繞著主流的化石能源。因此，在能源危機(jī)的警報(bào)不斷拉響的今天，必須堅(jiān)定地推行節(jié)能政策。具體對(duì)于建筑節(jié)能來(lái)說(shuō)，建筑圍護(hù)節(jié)能、決定室內(nèi)熱環(huán)境的通風(fēng)、采暖、空調(diào)設(shè)備節(jié)能、照明設(shè)施節(jié)能等都是目前的主流研究方向。針對(duì)居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，國(guó)家通過(guò)規(guī)章制度進(jìn)行了規(guī)范，通過(guò)執(zhí)法、檢測(cè)等手段對(duì)不同地區(qū)的建筑節(jié)能工作進(jìn)行監(jiān)管。實(shí)際上，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的核心不是通過(guò)控制手段來(lái)強(qiáng)迫使用者必須降低使用設(shè)備的能耗，而是通過(guò)設(shè)計(jì)手段的引導(dǎo)，讓人們意識(shí)到節(jié)能環(huán)保的重要性，并自發(fā)地進(jìn)行節(jié)能減排活動(dòng)，并且節(jié)能設(shè)計(jì)不應(yīng)降低建筑使用者的生活品質(zhì)[2]。

1.2 符合建筑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

隨著各省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，建筑的綠色化已經(jīng)成為各個(gè)城市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不可忽視的重要趨勢(shì)。而綠色建筑的核心就是從建筑材料到后期使用的居住建筑全生命周期節(jié)能環(huán)保，因此針對(duì)居住建筑的耗能名目，應(yīng)加強(qiáng)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮芤约拔蓓斀涤甑闹亓?shì)能等進(jìn)行資源綜合利用。

2居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，從總體上來(lái)說(shuō)，居住建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該符合城市建設(shè)的總體規(guī)劃，立足于城市建設(shè)的層面，在保障建筑具備安全、可靠的結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，擁有符合城市發(fā)展地域文化特征的外觀，并與周邊的居住環(huán)境融為一體;其次是單體建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，主要通過(guò)建筑的外墻材料、門(mén)傳設(shè)計(jì)以及屋頂與屋面的節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 城市設(shè)計(jì)尺度下的建筑節(jié)能

通常來(lái)說(shuō)，建筑師在面對(duì)開(kāi)發(fā)商提供的地塊，首先考慮的是地塊的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而將節(jié)能設(shè)計(jì)理解為單體建筑設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題。實(shí)際上，在城市設(shè)計(jì)的尺度可以對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行單體建筑與周邊環(huán)境的統(tǒng)籌布局，以發(fā)揮當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的優(yōu)勢(shì)。

在城市設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，影響建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素有建筑間的流動(dòng)風(fēng)和太陽(yáng)輻射，合理的節(jié)能設(shè)計(jì)能夠有效利用兩者，而非受其不利影響。例如，設(shè)計(jì)師對(duì)項(xiàng)目所在地的夏季主導(dǎo)風(fēng)向應(yīng)有充分了解，針對(duì)冬冷夏熱、夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)的地區(qū)，應(yīng)將建筑朝向定位在正南正北，南偏東十五度或南偏西十五度之內(nèi)，盡量減少夏季太陽(yáng)輻射，增加冬季太陽(yáng)輻射，滿(mǎn)足冬冷夏熱地區(qū)的防暑、采暖需求，從而降低暖通設(shè)備的全年使用天數(shù)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。同時(shí)，在地塊強(qiáng)排后有條件提升建筑間距的，可適當(dāng)增加建筑之間的距離，以提升自然通風(fēng)效率，從而增加居住建筑室內(nèi)室外熱交換效率，最終增加夏季通風(fēng)量，減少主動(dòng)通風(fēng)設(shè)備的使用率，冬季低層采光也有了保障。其次，針對(duì)我國(guó)地處北半球的地理特征，居住小區(qū)的規(guī)劃布局應(yīng)遵循“北高南低、北寬南窄”的布局原則，這一設(shè)計(jì)方法既能增加夏季東南風(fēng)向?qū)幼⌒^(qū)內(nèi)部通風(fēng)走廊輸送的風(fēng)量，又能降低冬季西北風(fēng)向的冷空氣進(jìn)入小區(qū)內(nèi)部。設(shè)計(jì)師還應(yīng)考慮小區(qū)間的通風(fēng)廊道關(guān)系，從城市設(shè)計(jì)的尺度設(shè)計(jì)入風(fēng)、出風(fēng)口，將夏季和冬季當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向因素考慮進(jìn)去，增加小區(qū)內(nèi)部空氣的流通質(zhì)量。最后，綠色植物可以有效調(diào)節(jié)小區(qū)內(nèi)部的溫濕度，提升居民的體感舒適度。南方地區(qū)可結(jié)合水體景觀的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)小區(qū)特定位置的溫度，降低城市熱島效應(yīng)對(duì)居住空間的侵蝕。

2.2 單體建筑設(shè)計(jì)尺度下的建筑節(jié)能

（1）建筑外保溫墻體設(shè)計(jì)。居住建筑與自然界直接接觸面積最大的部分就是建筑外墻，其熱工性能決定了室內(nèi)環(huán)境受室外環(huán)境影響的程度。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，使用復(fù)合式建筑外墻進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，可以對(duì)建筑內(nèi)部起到較好的保溫作用，起到較好的節(jié)能效果。目前，我國(guó)常用的復(fù)合式建筑外墻采用聚氨酯、膨脹珍珠巖、玻璃棉、礦棉、巖棉、聚苯板、加氣混凝土等材進(jìn)行建筑外墻保溫，其中效果較好的是聚氨酯保溫材料，但以往只能用于簡(jiǎn)單的立面墻體結(jié)構(gòu)，近期聚氨酯發(fā)泡噴涂材料則解決了施工問(wèn)題，并保留了聚氨酯材料優(yōu)秀的保溫、防水性能。其次，在建筑保溫層之外設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)支撐，并設(shè)置干掛板材的空氣流動(dòng)層，可進(jìn)一步提升建筑隔熱效果，同時(shí)較為經(jīng)濟(jì)有效。需要注意的是，在進(jìn)行建筑外保溫墻體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意查看建筑設(shè)計(jì)圖紙，防止因?yàn)楸貕w的設(shè)置對(duì)建筑外墻體的承重和維護(hù)功能的安全等級(jí)造成影響[3]。

（2）適宜的窗墻比設(shè)計(jì)。相對(duì)于建筑外墻，玻璃對(duì)室內(nèi)空間的能量傳輸除了普通的熱傳遞，還包括了熱輻射。因此，通過(guò)降低建筑窗墻比可以減少通過(guò)玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的熱量。但過(guò)小的窗墻比又會(huì)影響建筑室內(nèi)的采光。因此，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及玻璃門(mén)窗的熱工性能控制適宜的窗墻比。結(jié)合城市設(shè)計(jì)尺度下的建筑朝向設(shè)計(jì)，冬季建筑外窗針對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向立面的建筑需要減少開(kāi)窗面積，并確保窗戶(hù)的密封性，防止外部冷風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。同時(shí)，在外窗產(chǎn)品的選擇上應(yīng)盡量選擇高品質(zhì)的門(mén)窗配件，減少窗框外露面積，保證室內(nèi)空間的通風(fēng)量合理、溫濕度舒適。

（3）門(mén)窗創(chuàng)新技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的影響。目前常用的雙層真空隔熱窗可以有效阻隔室內(nèi)外的熱交換，但據(jù)統(tǒng)計(jì)，該類(lèi)玻璃窗的熱交換依然占整個(gè)建筑外圍結(jié)構(gòu)熱交換的百分之四十以上，最近出現(xiàn)的根據(jù)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)透光率的，只能有效解決門(mén)窗這一問(wèn)題，也有將雙層窗戶(hù)的真空層改變?yōu)槁?lián)通暖通空調(diào)的空氣層，將風(fēng)機(jī)吹出的冷風(fēng)或暖風(fēng)通入玻璃夾層，達(dá)到良好的隔熱作用，但卻增加了建筑能耗。這兩個(gè)通過(guò)智能創(chuàng)新的技術(shù)雖然都比傳統(tǒng)門(mén)窗的隔熱能力提升了許多，卻是從不同思路出發(fā)，對(duì)自然資源的消耗也大不相同。由此可見(jiàn)，創(chuàng)新技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響十分重大，只有從建筑節(jié)能理念出發(fā)進(jìn)行建筑技術(shù)創(chuàng)新，才能符合國(guó)家和業(yè)主的根本利益[4]。

（4）居住建筑的屋頂保溫設(shè)計(jì)。在進(jìn)行居住建筑屋頂保溫隔熱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保節(jié)能材料的整體密度、壓縮強(qiáng)度、燃燒性能和導(dǎo)熱系數(shù)滿(mǎn)足要求，結(jié)合海綿城市理念下的屋頂綠化對(duì)居住建筑屋頂進(jìn)行保溫設(shè)計(jì)，如進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，對(duì)保溫層和綠化種植池進(jìn)行分離，一來(lái)保障保溫材料不受植物穿刺破壞，二來(lái)方便保溫材料失效后的維修作業(yè)。同時(shí)，上層綠化覆土也可以以架空層的形式隔離太陽(yáng)輻射，并對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行有效利用。當(dāng)然，應(yīng)做好屋頂暖通設(shè)備的排煙管道布置工作，對(duì)于現(xiàn)有屋頂?shù)母脑鞈?yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)對(duì)排煙管道進(jìn)行改向，從合適位置伸出女兒墻范圍進(jìn)行排煙，避免對(duì)架空層上側(cè)所種植的植物造成影響。

（5）外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。外遮陽(yáng)技術(shù)是一種通過(guò)外部遮擋阻隔熱輻射直接進(jìn)入建筑物內(nèi)部的手段，據(jù)統(tǒng)計(jì)，外遮陽(yáng)技術(shù)可以降低室內(nèi)溫度7℃到8℃，從而降低暖通空調(diào)設(shè)備能耗近五成。同時(shí)，外遮陽(yáng)系統(tǒng)與建筑表皮之間存在的流動(dòng)空氣可以高效的將外遮陽(yáng)系統(tǒng)吸收的熱量帶走，防止了連接部的熱傳遞以及熱量積累形成的局部熱島。

3結(jié)束語(yǔ)

目前，我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能的推廣力度較大，這與我國(guó)巨大的能源缺口有關(guān)。建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者應(yīng)從自身專(zhuān)業(yè)出發(fā)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和政策指向，盡可能地從多學(xué)科角度對(duì)建筑節(jié)能提供解決思路，爭(zhēng)取將中國(guó)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)水平提升到新的層次。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

陳智勇（1978-），男，湖南長(zhǎng)沙縣人;學(xué)歷：大專(zhuān)，職稱(chēng)：工程師;現(xiàn)就職單位：廣東博意建筑設(shè)計(jì)院有限公司長(zhǎng)沙分公司，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。