居住建筑节能设计

　　摘要：在能源日益紧张的今天,发展节能建筑势在必行。建筑节能是一项综合性技术，建筑节能应该从建筑设计的角度来分析，全面进行节能设计。本文针对建筑设计各阶段如何进行节能设计做了初步总结，可以供建筑设计时参考。
　　关键词：建筑节能，建筑规划，墙体，窗户
　　
　　0前言
　　能源是社会生活的命脉，也是经济运行的血液，系到国家的安全和社会的发展，因此，必然受到全社会的高度重视。人类在积极开发新能源的同时，将更大的注意力放在节约能源，提高能源使用效率上，以减少对能源的依赖程度。
　　目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大”耗能大户”。建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，如我国建筑采暖耗热量，与气候条件接近的发达国家相比，外墙大体上为4～5倍，屋顶为2．5～5．5倍，外窗为1．5～2．2倍，门窗透气性为3～6倍，总耗能是他们的3～4倍。造成这种状况的主要原因是，过去由于我们的节能意识淡薄，致使房屋建筑设计不合理只强调工程的初始投资，而很少考虑建成后的日常运行能耗和费用，采用传统建筑材料建造房屋时，没有重视建筑节能，建筑设计保温标，准偏低，加上设备效率不高，运行管理不善等等，导致了能量的严重流失和浪费。了解我国建筑能耗的现状与发达国家的差距，就会觉得我国建筑节能工作任重而道远，把建筑节能作为我国可持续发展战略的一部分，在保证和提高建筑舒适性的前提下，有效地利用能源，尽量降低建筑物使用过程中的能耗，建设节能型居住建筑迫在眉睫，节能型居住建筑应从整体规划设计、建筑单体、建筑细部构造设计等多方面综合考虑。下面阐述节能型居住建筑的设计方法。
　　1优化建筑规划设计
　　在建筑规划阶段，要慎重考虑建筑的朝向、间距体型、体量、绿化配置等因素对节能的影响，改善热环境。在建筑的平面布局方面，朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭；夏天则尽量减少太阳直射室内及外墙面，有良好的通风。可见，从节能和热环境考虑，建筑物以南北向或接近南北向为好，避免东西向，若不能都为南北向，主要房间宜设在冬季背风和朝阳的部位，减少围护结构的散热量。同时，注意建筑间距与节能的关系，使建筑南墙的太阳辐射面积在整个采暖季节中不因其它建筑的遮挡而减少。
　　在建筑设计中，原则上应减少建筑物外表面积，适当控制建筑体形系数，即建筑物外表面积与其所包围的体积之比，减少建筑面宽，加大进深或增加组合体，建筑外形选用长条型，而体型复杂，凹凸面过多的塔式住宅对节能不利。应重视造型规整，如住宅应尽量采用多单元的”一”字型，特别是采暖住宅建设应增加层数，避免建造单元少特别是点式平面的低层住宅。现行住宅多为北人口、北楼梯，目的在于减少北侧房间。但是，对于多数城市来说，冬季主要是风向是北风，给入口造成的冷风侵入量太大，加大了住宅的采暖能耗。因此，寒冷地区多层住宅不应采用开敞式楼梯间，人口处设置门斗或采取其它避风措施，减少散热。另外，要重视屋檐、挑檐、遮阳板、窗帘、百叶窗等构造措施，对于调节日照节省能源是十分有效的，尤其是玻璃幕墙建筑，必须考虑好良好的遮阳、遮光条件。
　　利用建筑周围自然条件，可以改善区域环境微气候，如适当地安排树木花草，既起美化作用，也是建筑节能的一项技术措施。所种植的树木，应该选择长得较高，枝叶伸展较宽，夏日茂盛，冬天落叶的乔木，以便夏季利用树木、爬藤遮挡阳光直洒，利用蒸腾作用降低环境温度，节约空调能耗，到了冬天树木落叶后又可让阳光照进室内。国外，有的建筑在南面设游泳池，夏季可使周围空气湿润凉爽；到了冬季，水面将阳光反射至建筑物，可获得更多太阳能。
　　2提高围护结构节能意识
　　建筑物的能耗是由其围护结构的热传导和冷风渗透两方面造成的。试验表明，住宅围护结构的耗热量，要占建筑采暖热耗的1／3以上，显然，如果建筑围护结构具有良好的保温热性能，便可减少冬季室内传出室外的热量和夏季室外传人室内的热量，从而也减少了保持室内舒适热环境所需要提供的采暖和制冷能量。为降低能耗，均从单项如墙、顶、门、窗等围护结构人手，重视其热工特性，设计中应该找出其经济热阻，同时还必须考虑其围护结构的”吸热性”和”热容性”指标。
　　2．1墙体节能
　　墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。节能建筑设计的关键，就在于承重结构设计的合理性，承重结构布局对于节能工程造价的高低影响极大。我国长期以实心粘土砖为主要墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪费，一般的单一墙体材料往往难以同时满足保温、隔热要求，因而在节能的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。复合墙体越来越成为当代节能墙的主流。其一般做法是，用砖或钢筋混凝土作承重，并与绝热材料复合，绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、聚苯乙烯、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。当然，某些单一材料墙体同样可以起减少能耗的作用。比如，加气混凝土外墙与传统的粘土砖墙体材料相比，其计算导热系数约为粘土砖砌体的29％，是一种保温性能好、节能显著的墙体材料。
　　在具体设计中，如果不论墙的朝向如何，在各面墙均采用相同的传热系数，则需在每面墙上都增加相同厚度保温层，这样虽然也可节省能耗，但从经济角度来看，由于各朝向所吸收到的太阳辐射量差别很大，特别是南向墙冬季得热较多，西向墙增加保温所得的效益不如北向墙保温效益发挥得充分，而东向墙的保温效益则在南北向墙之间，因此不如将增加的保温材料集中设置于北墙或东西墙，这样可以减少保温费用，在构造上也容易做得比较简单。外墙保温采用各朝向不均匀分布的原则，且用浅色饰面，这样才能选出最佳方案，获得最佳的节能效果。
　　2．2窗户节能
　　窗户在建筑中的主要作用是采光、通风，同时也起围护作用，即保温、隔热、隔声、防火及室内外联系等。外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透，夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比(窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值)；提高门窗制作质量，加密封条，减少冷风渗透等；注意隔热条的选用(隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用)。窗户也是薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50％以上，改善其绝热性能是节能的重点工作之一。区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗，提高窗户的遮阳性能。同时，要根据空调设备的价格和制冷、采暖费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等等，并提高其气密水平。此外，窗外加贴透明聚酯膜，也颇有效。近年来涌现的节能门窗的保温性和气密性都较好。但是，加强窗户的气密性以减少窗气渗透耗热量，应保证室内空气质量达到基本的卫生要求。门窗节能中，改善窗户保温效果是比较有效的手段之一。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等，随着节能技术的发展，象低辐射镀膜玻璃(Low—E玻璃)等节能玻璃，在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。
　　2．3屋顶节能
　　在不断的改进建筑外墙、外窗的保温性能后，必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面的节能措施要点，其一是屋面保温层不宜选用密度大，导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用，应设置排气孔以排除保温层内不易排除的水分。高效保温材料已经开始应用于屋面，以用膨胀型泡沫聚苯板、上铺防水层的正铺法为多，也有采用倒铺法，使防水层不直接受日光暴晒，以延缓老化，但聚苯板应采用挤出法生产的闭孔型，不与屋面黏结，上用压块固定。南方住宅用架空板隔热也十分普遍。近年来坡顶屋面发展较快，这种屋面较便于设置保温层，可顺坡顶内铺订玻璃棉毡或岩棉毡，也可在天棚上铺设上述绝热材料，还可喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料作为屋面保温层。我国南方夏季日照时问长，而且太阳辐射强度大，因此提高屋顶的保温隔热性能，对抵抗炎夏尤为重要。为防止大量辐射侵入室内，应在屋顶设高效隔热层，以减少空调耗能的一个重要构造措施。其实，屋面的利用是对开发城市、改善生态环境、完善城市化建设具有重大意义，蓄水屋面和屋顶花园就是其中多功能综合利用屋面的形式。
　　3结束语：
　　对人居环境的探讨，一直以来都是建筑界所关注的问题。无论在建筑节能，降低建筑能耗，还是在提高人居舒适度，创造新型的住宅建筑，都取得了很大的成效。但是面对这个庞大的建筑领域，建筑能耗是显而易见的，微小的能耗变化，都将决定对能源的如何分配。另外，在不同区域，采取的节能措施也不尽相同，对地域技术的研究同样是首要面临的关健性问题。本文所提到的几点建议，是微不足道的一小部分，要想实现建筑领域真正节能，还需要建筑界及相关部门同仁不懈的努力。
　　
　　参考文献：
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《居住建筑节能设计》

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