住宅建筑節(jié)能設計分析
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摘要：我國城鎮(zhèn)化進程越來越快，住宅建設的發(fā)展也是日新月異，這樣就造成了在夏季制冷、冬季供暖的耗能十分嚴重，因此在住宅項目中，建筑保溫節(jié)能設計是非常重要的，本文著重從建筑設計的角度來分析住宅節(jié)能保溫設計的影響因素和處理措施，實現(xiàn)住宅建筑節(jié)能設計的可持續(xù)發(fā)展。
關鍵詞：住宅；節(jié)能設計；建筑節(jié)能
近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化建設的加快，特別是在住宅建設方面，雖然在設計及建設過程中采取了一定的保溫隔熱措施，但建筑物能耗依然十分嚴重；此外，由于霧霾氣候越來越頻繁，造成廣大人群的呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生頻繁，霧霾氣候的形成因素較為復雜，但可以確定的是，其中供暖季排放的大量碳氫化合物、二氧化碳等粒子是造成霧霾產生的元兇之一。因此建筑節(jié)能設計在當今社會顯得越來越重要，是實現(xiàn)建筑行業(yè)節(jié)能減排，促進社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略［1］。
1建筑體型設計
建筑物在進行總體規(guī)劃及設計時，應按照場地條件，綜合考慮建筑的選址、朝向、間距、主導風向、戶型布局、建筑體型等各諸多因素［2］。通過結合建筑物所在地區(qū)的特殊氣候條件以及住宅的功能格局，一般按照使建筑能夠實現(xiàn)冬季避開西北風風向，夏季實現(xiàn)東南風影響建筑；住宅小區(qū)內應確保小區(qū)樓棟間距和綠化率；此外，從建筑物能耗的方面看，建筑物的建筑面積一定時，建筑物表面積越小，則建筑耗能越少。因此不僅要加強屋面和圍護結構保溫節(jié)能措施，而且需要在確保外立面造型的同時，盡可能的減小住宅建筑體形系數，根據建筑設計經驗和性能分析可知，建筑物通過減小長寬比、減小外表面積尺寸等措施，能有效的控制建筑體形系數。選擇正確的建筑物坐落朝向是一項重要的建筑節(jié)能措施。在其他的條件不變的情況下，傳統(tǒng)的東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。在現(xiàn)階段的住宅設計中，建筑的朝向應根據當地的氣候條件、主導風向、日照范圍、住宅內部不同的使用功能、建筑周圍的相鄰場地條件以及各地區(qū)的其他條件，通過大量的市場調查、科學研究、系統(tǒng)分析來最終確定。較好的建筑物朝向不僅能滿足住戶的生活要求，日照要求，而且能避免由于氣候、周邊環(huán)境等帶來的對居住感受的不適，同時能大量降低建筑能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能目的。一般來說，我國大部分地區(qū)的住宅最適宜的朝向位置為南略偏東或西，即為傳統(tǒng)所說的坐北朝南。
2住宅建筑各部位保溫節(jié)能設計
2．1維護結構保溫節(jié)能措施
圍護結構是建筑物保溫的重要組成部分，其節(jié)能設計措施一般分為以下幾個方面：（1）外墻內保溫：施工工藝成熟，總體造價低，溫度升降速度較快，適用于我國間歇采暖地區(qū)，但是存在對室內空間及環(huán)境的影響，使用范圍效果受到一定的限制；（2）外墻外保溫：采用節(jié)能保溫材料，節(jié)能保溫常用建筑做法，能夠有效減小墻體的溫度應力及收縮變形，減少保溫材料中無法消除的揮發(fā)性有害氣體對屋內居住人員的影響，但是由于近年來，由外墻保溫而造成的火災，造成了較大的經濟損失和人員傷害，所以該保溫措施對防火性能有較高的要求，對不同的建筑物安全等級，采用不同耐火等級的外墻保溫材料，確保外墻保溫材料能夠滿足消防要求；（3）夾心保溫墻體：該種保溫墻體的建筑整體性較好，且同樣可以實現(xiàn)較高的保溫效果；（4）城市窯洞技術：作為目前積極探索和研究的新型節(jié)能方法，該技術不僅對建筑外墻，而且對建筑物內部也可以進行有效的保溫隔熱設計，避免了其他幾種節(jié)能措施的不利方面，是我國建筑節(jié)能設計未來發(fā)展的方向和研究的重點。此外，新型建筑保溫材料的研究和應用，對未來建筑節(jié)能設計會產生深遠影響。隨著建筑節(jié)能設計的深入，新型的復合墻體已經開始取代原有的單一墻體。復合墻體主要是通過在墻體原有主體結構的基礎上，增加幾層復合的高新科技絕熱保溫材料，來改善整個建筑墻體的熱工性能。按照我國要實現(xiàn)節(jié)能65％的遠景目標，除采用加厚原有的單一墻體這一途徑外，使用復合墻體將是未來的發(fā)展方向［3］。
2．2住宅外門窗節(jié)能設計
一般外窗的能耗主要包括通過窗框、玻璃的傳熱，窗縫間的空氣流通，以及夏天太陽大量的輻射熱這三個方面。普通的外窗能耗遠大于同一位置的外墻能耗。一般的解決辦法有：提高門窗的制作質量，采用斷橋鋁構件、設置密封條，采用中空玻璃等措施；控制窗墻比（窗戶面積與窗戶面積加外墻面積之比值），目前我國的設計規(guī)范中對建筑物的窗墻比有嚴格的規(guī)定，為的就是提高建筑的節(jié)能保溫效果。規(guī)范中對不同地區(qū)、不同朝向的住宅窗墻比作了嚴格的規(guī)定，指出了在北向、東西向、南向的窗墻面積比分別不應超過025、03、035。因此，可以根據建筑物不同的朝向，選擇相對應的窗面積，同時應強調建筑開窗方向的因素，是通過減少建筑物北側開窗的面積來減少能耗。此外，由于傳統(tǒng)門窗的保溫隔熱性能較差，門縫隙是冷風流通及滲透的主要通道。提高門窗的氣密性，是減少室內外空氣對流交換的一個重要措施。一般采用熱阻大、傳熱效果較低的材料制造的新型門窗可實現(xiàn)其熱工性能的較大提高。同時還要特別注意窗戶玻璃的選材，普通的單層玻璃本身由于熱阻較小，在我國廣大的寒冷地區(qū)可采用雙層或三層夾心玻璃。目前市場上中高檔的住宅小區(qū)，一般采用隔熱玻璃、中空玻璃、反熱玻璃等新型玻璃材質，而且隨著建筑節(jié)能技術的研究發(fā)展，低輻射鍍膜玻璃等節(jié)能玻璃如雨后春筍，在各種建筑中的應用也逐步在得到加強。
2．3屋面保溫節(jié)能設計
建筑物屋面的散熱較為明顯，一般住宅建筑屋面的節(jié)能設計常用方法和措施與建筑圍護結構類似，主要的方法就是通過改善屋面建筑材料的熱工性能來阻止能量在室內和室外進行傳遞，一般采用方式有架空通風屋面、內保溫、外保溫、綠化屋面、坡屋面。目前經常采用的架空通風屋面不僅節(jié)約建筑材料、結構構造簡單、施工及維修難度較低、具有較好的經濟性能，而且還具有防雨、防漏等的作用，建筑的隔熱保溫效果較為明顯。架空屋面實現(xiàn)節(jié)能保溫的方式主要有以下兩方面：一是利用隔層的外表面來遮擋陽光照射，這樣使得在屋頂處的結構傳熱進行兩次交換，從而避免了屋面結構直接暴露在太陽光的照射下；二是利用流動風壓的效用，通過坡屋面特有的氣流布局，消散了坡屋面和和建筑屋面之間的熱量，使得建筑的自然通風效果理想，改善了熱空氣對住宅室內的熱效應作用。而且在屋面內增加屋頂的空氣層有利于屋面結構實現(xiàn)保溫效果，同時也有利于屋面在夏季實現(xiàn)隔熱的效果。架空層目前常見施工做法為：以2～3塊實心黏土磚砌的磚墩為肋，上鋪鋼筋混凝土板，架空層內鋪輕質保溫材料。綠化屋面作為新興的屋面節(jié)能及美化方法，其主要作用有：增加建筑綠化、改善建筑小氣候、避免形成熱島現(xiàn)象、凈化空氣和美化環(huán)境、減少屋面排水，改善屋面節(jié)能效果，同時還具有對所建建筑的保溫隔熱作用，不僅適用于住宅建筑，而且在工業(yè)建筑及商業(yè)綜合體中大量的采用，為實現(xiàn)立體建筑，空中城市以及節(jié)能高效等建筑理念上發(fā)揮著重要作用。綠化屋面的主要特點有以下方面：（1）施工過程中應做好建筑屋面防水措施，防止種植面層和屋面主體結構滲水；（2）根據上部覆土厚度選擇合適的種植物，設置耐根穿刺建筑做法，防止種植物根部穿透屋面防水保溫層；（3）種植植物需要根據不同地域的氣候及條件采用，植物要有足夠的承受較大風荷載的能力；（4）屋面排水措施應完善建立，排水坡度需滿足規(guī)范要求，確保不形成屋面積水。
3結語
本文通過對建筑節(jié)能保溫設計過程中各環(huán)節(jié)的細致把控，通過建筑技術及材料的不斷創(chuàng)新，從而實現(xiàn)住宅建筑節(jié)能的設計目標。住宅建筑的節(jié)能是一項包括較多學科和領域的系統(tǒng)工程，它不但與建筑物規(guī)劃與設計相關聯(lián)，而且還涉及其他諸多方面，如所在地區(qū)氣候特點、新型建筑材料的使用、新型施工及建造工藝的應用，再生能源及新材料的開發(fā)和利用，建筑節(jié)能設備的設計、管理等方面，只有通過對它們進行綜合分析，全面把握，才能實現(xiàn)我國制定的對建筑節(jié)能的各項要求和目標。
參考文獻
［1］謝塘開等．從建筑設計談建筑節(jié)能設計．建筑知識，2001（3）．
［2］盧求．德國生態(tài)節(jié)能建筑資助政策與措施［J］．建筑學報，2008（9）：89－91．
［3］顧天舒，謝連玉，陳革．建筑節(jié)能與墻體保溫［J］．工程力學，2006（12）∶167－184．
作者：常波 單位：太原時構建筑設計有限公司
