住宅建筑节能设计分析

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摘要：我国城镇化进程越来越快，住宅建设的发展也是日新月异，这样就造成了在夏季制冷、冬季供暖的耗能十分严重，因此在住宅项目中，建筑保温节能设计是非常重要的，本文着重从建筑设计的角度来分析住宅节能保温设计的影响因素和处理措施，实现住宅建筑节能设计的可持续发展。

关键词：住宅；节能设计；建筑节能

近年来，随着我国城镇化建设的加快，特别是在住宅建设方面，虽然在设计及建设过程中采取了一定的保温隔热措施，但建筑物能耗依然十分严重；此外，由于雾霾气候越来越频繁，造成广大人群的呼吸系统疾病发生频繁，雾霾气候的形成因素较为复杂，但可以确定的是，其中供暖季排放的大量碳氢化合物、二氧化碳等粒子是造成雾霾产生的元凶之一。因此建筑节能设计在当今社会显得越来越重要，是实现建筑行业节能减排，促进社会可持续发展的重要战略［1］。

1建筑体型设计

建筑物在进行总体规划及设计时，应按照场地条件，综合考虑建筑的选址、朝向、间距、主导风向、户型布局、建筑体型等各诸多因素［2］。通过结合建筑物所在地区的特殊气候条件以及住宅的功能格局，一般按照使建筑能够实现冬季避开西北风风向，夏季实现东南风影响建筑；住宅小区内应确保小区楼栋间距和绿化率；此外，从建筑物能耗的方面看，建筑物的建筑面积一定时，建筑物表面积越小，则建筑耗能越少。因此不仅要加强屋面和围护结构保温节能措施，而且需要在确保外立面造型的同时，尽可能的减小住宅建筑体形系数，根据建筑设计经验和性能分析可知，建筑物通过减小长宽比、减小外表面积尺寸等措施，能有效的控制建筑体形系数。选择正确的建筑物坐落朝向是一项重要的建筑节能措施。在其他的条件不变的情况下，传统的东西向板式住宅建筑的耗能量要比南北向的朝向的住宅建筑高大概5％左右。在现阶段的住宅设计中，建筑的朝向应根据当地的气候条件、主导风向、日照范围、住宅内部不同的使用功能、建筑周围的相邻场地条件以及各地区的其他条件，通过大量的市场调查、科学研究、系统分析来最终确定。较好的建筑物朝向不仅能满足住户的生活要求，日照要求，而且能避免由于气候、周边环境等带来的对居住感受的不适，同时能大量降低建筑能耗，实现建筑节能目的。一般来说，我国大部分地区的住宅最适宜的朝向位置为南略偏东或西，即为传统所说的坐北朝南。

2住宅建筑各部位保温节能设计

2．1维护结构保温节能措施

围护结构是建筑物保温的重要组成部分，其节能设计措施一般分为以下几个方面：（1）外墙内保温：施工工艺成熟，总体造价低，温度升降速度较快，适用于我国间歇采暖地区，但是存在对室内空间及环境的影响，使用范围效果受到一定的限制；（2）外墙外保温：采用节能保温材料，节能保温常用建筑做法，能够有效减小墙体的温度应力及收缩变形，减少保温材料中无法消除的挥发性有害气体对屋内居住人员的影响，但是由于近年来，由外墙保温而造成的火灾，造成了较大的经济损失和人员伤害，所以该保温措施对防火性能有较高的要求，对不同的建筑物安全等级，采用不同耐火等级的外墙保温材料，确保外墙保温材料能够满足消防要求；（3）夹心保温墙体：该种保温墙体的建筑整体性较好，且同样可以实现较高的保温效果；（4）城市窑洞技术：作为目前积极探索和研究的新型节能方法，该技术不仅对建筑外墙，而且对建筑物内部也可以进行有效的保温隔热设计，避免了其他几种节能措施的不利方面，是我国建筑节能设计未来发展的方向和研究的重点。此外，新型建筑保温材料的研究和应用，对未来建筑节能设计会产生深远影响。随着建筑节能设计的深入，新型的复合墙体已经开始取代原有的单一墙体。复合墙体主要是通过在墙体原有主体结构的基础上，增加几层复合的高新科技绝热保温材料，来改善整个建筑墙体的热工性能。按照我国要实现节能65％的远景目标，除采用加厚原有的单一墙体这一途径外，使用复合墙体将是未来的发展方向［3］。

2．2住宅外门窗节能设计

一般外窗的能耗主要包括通过窗框、玻璃的传热，窗缝间的空气流通，以及夏天太阳大量的辐射热这三个方面。普通的外窗能耗远大于同一位置的外墙能耗。一般的解决办法有：提高门窗的制作质量，采用断桥铝构件、设置密封条，采用中空玻璃等措施；控制窗墙比（窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值），目前我国的设计规范中对建筑物的窗墙比有严格的规定，为的就是提高建筑的节能保温效果。规范中对不同地区、不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定，指出了在北向、东西向、南向的窗墙面积比分别不应超过025、03、035。因此，可以根据建筑物不同的朝向，选择相对应的窗面积，同时应强调建筑开窗方向的因素，是通过减少建筑物北侧开窗的面积来减少能耗。此外，由于传统门窗的保温隔热性能较差，门缝隙是冷风流通及渗透的主要通道。提高门窗的气密性，是减少室内外空气对流交换的一个重要措施。一般采用热阻大、传热效果较低的材料制造的新型门窗可实现其热工性能的较大提高。同时还要特别注意窗户玻璃的选材，普通的单层玻璃本身由于热阻较小，在我国广大的寒冷地区可采用双层或三层夹心玻璃。目前市场上中高档的住宅小区，一般采用隔热玻璃、中空玻璃、反热玻璃等新型玻璃材质，而且随着建筑节能技术的研究发展，低辐射镀膜玻璃等节能玻璃如雨后春笋，在各种建筑中的应用也逐步在得到加强。

2．3屋面保温节能设计

建筑物屋面的散热较为明显，一般住宅建筑屋面的节能设计常用方法和措施与建筑围护结构类似，主要的方法就是通过改善屋面建筑材料的热工性能来阻止能量在室内和室外进行传递，一般采用方式有架空通风屋面、内保温、外保温、绿化屋面、坡屋面。目前经常采用的架空通风屋面不仅节约建筑材料、结构构造简单、施工及维修难度较低、具有较好的经济性能，而且还具有防雨、防漏等的作用，建筑的隔热保温效果较为明显。架空屋面实现节能保温的方式主要有以下两方面：一是利用隔层的外表面来遮挡阳光照射，这样使得在屋顶处的结构传热进行两次交换，从而避免了屋面结构直接暴露在太阳光的照射下；二是利用流动风压的效用，通过坡屋面特有的气流布局，消散了坡屋面和和建筑屋面之间的热量，使得建筑的自然通风效果理想，改善了热空气对住宅室内的热效应作用。而且在屋面内增加屋顶的空气层有利于屋面结构实现保温效果，同时也有利于屋面在夏季实现隔热的效果。架空层目前常见施工做法为：以2～3块实心黏土砖砌的砖墩为肋，上铺钢筋混凝土板，架空层内铺轻质保温材料。绿化屋面作为新兴的屋面节能及美化方法，其主要作用有：增加建筑绿化、改善建筑小气候、避免形成热岛现象、净化空气和美化环境、减少屋面排水，改善屋面节能效果，同时还具有对所建建筑的保温隔热作用，不仅适用于住宅建筑，而且在工业建筑及商业综合体中大量的采用，为实现立体建筑，空中城市以及节能高效等建筑理念上发挥着重要作用。绿化屋面的主要特点有以下方面：（1）施工过程中应做好建筑屋面防水措施，防止种植面层和屋面主体结构渗水；（2）根据上部覆土厚度选择合适的种植物，设置耐根穿刺建筑做法，防止种植物根部穿透屋面防水保温层；（3）种植植物需要根据不同地域的气候及条件采用，植物要有足够的承受较大风荷载的能力；（4）屋面排水措施应完善建立，排水坡度需满足规范要求，确保不形成屋面积水。

3结语

本文通过对建筑节能保温设计过程中各环节的细致把控，通过建筑技术及材料的不断创新，从而实现住宅建筑节能的设计目标。住宅建筑的节能是一项包括较多学科和领域的系统工程，它不但与建筑物规划与设计相关联，而且还涉及其他诸多方面，如所在地区气候特点、新型建筑材料的使用、新型施工及建造工艺的应用，再生能源及新材料的开发和利用，建筑节能设备的设计、管理等方面，只有通过对它们进行综合分析，全面把握，才能实现我国制定的对建筑节能的各项要求和目标。

参考文献

［1］谢塘开等．从建筑设计谈建筑节能设计．建筑知识，2001（3）．

［2］卢求．德国生态节能建筑资助政策与措施［J］．建筑学报，2008（9）：89－91．

［3］顾天舒，谢连玉，陈革．建筑节能与墙体保温［J］．工程力学，2006（12）∶167－184．

作者：常波 单位：太原时构建筑设计有限公司