基于住宅建筑节能设计的要素研究

陈端

中外建工程设计与顾问有限公司深圳分公司

摘要：文章结合笔者的实际工作经验，阐述了实施建筑节能设计的重要性，并从住宅建筑的平面节能设计、单体节能设计、主体节能设计和太阳能利用等方面论述了住宅建筑节能设计要素，并结合工程实例加以论证，旨在为了节约住宅建筑的能源消耗，实现建筑业的可持续发展策略。

关键词：住宅建筑；节能设计；平面设计；绿化；太阳能利用

引言

近年来，随着我国建筑业的迅速发展，建筑能源消耗量也不断增加，导致我国面临着严峻的能源短缺形势。随着我国住宅节能设计的推广和应用，大大降低了我国建筑能源的消耗量，缓解我国紧张的能源短缺问题，有效提高了住宅建筑的经济效益和社会效率，促进我国建筑节能设计的发展。本文结合笔者的工程实践，主要就住宅建筑节能设计要素进行了论述。

1 实施建筑节能设计的重要性

目前，对我国能源短缺问题，人们积极倡导节约能源、可持续发展，建设部将建设节能型建筑纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规相继出台，要求将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合。《民用建筑节能设计标准》规定通过在建筑设计和采暖系统设计中采用有效的技术措施将节能率从原来的50%提高为65%，对围护结构的技术与产品、部品以及供热系统的要求提高到一个新水平。因此，如何做好建筑节能设计方面的工作，促進建筑可持续发展具有重要的意义。

2 住宅建筑节能设计

2.1 规划节能设计

2.1.1 平面节能设计

住宅建筑平面设计是住宅建筑节能设计的重要组成部分，对整个住宅建筑节能设计起着至关重要的作用。住宅建筑平面设计主要从建筑选址、道路布局、建筑布局、建筑间距、建筑朝向、太阳辐射计风向等方面进行充分考虑，并充分利用自然条件，以优化住宅建筑的居住环境，达到良好的节能效果。

2.1.2 单体节能设计

住宅建筑单体节能设计主要体现在单体平面设计和单体立面设计两个方面。（1）单体平面设计。在进行单体平面设计时，需对其室内空间组合进行充分的考虑，使得住宅建筑每个内室均能有穿堂风，以实现自然通风的作用，有效降低室内温度，减少能源消耗量。而室内光照也是住宅建筑节能降耗的重要手段，是住宅建筑室内朝南，使得室内获得充足的日照，一方面可以满足白天室内的取暖要求，一方面可以降低能源消耗量。（2）单体立面设计。主要是依据地区气候条件，对建筑墙体角度进行改变，使得住宅建筑能够适应当地气候，充分利用当地自然资源，以达到节能降耗的作用。例如，位于住宅建筑内倾斜位置的南墙面可以得到充足的日照，而外倾斜位置的南墙面则可以获得更宽的遮阳面。

2.2 主体节能设计

2.2.1外围护结构节能保温设计

（1）墙体节能保温设计。实现住宅建筑节能保温效果的方式有两种，其一，对住宅建筑优化墙体保温性能，将墙体保温与承重相结合，例如，利用空心砖或者加气型的混凝土砖块等保温材料，对墙体起到良好的保温作用。其二，墙体内保温或者外保温设计，主要是在建筑外墙内侧或者外侧增加保温层，采用的保温材料必须具有耐蚀性强、防火、不易受污染等优点。（2）屋面节能保温设计。住宅建筑屋面应该采用质地轻巧、性能稳定、吸水性小的保温材料，如聚苯扳、加气型混凝土条板、聚苯乙烯型泡沫板等。不仅能够满足住宅建筑屋面保温需求，同时可以达到节能降耗的目的，改善住宅建筑室内环境。

2.2.2建筑门窗节能保温设计

根据有关资料显示，住宅建筑门窗所消耗的热量占总消耗热量50%的比例，由此可见，住宅建筑门窗是住宅建筑节能设计的重点。其节能保温设计措施主要有：

（1）窗墙比合理设计。窗墙比主要是指住宅建筑房间立面面积和窗户口面积的比值，其比值大小对住宅建筑室内环境及热量消耗率起着至关重要的作用。因此，在保证住宅建筑室内通风和日照需求条件下，对朝向不同的住宅房间窗墙比进行合理的设计，东西向：0.3；南向：0.35；北向：0.25。

（2）合理应用门窗保温材料。塑钢门窗是现阶段应用较为广泛的门窗保温材料之一，其不仅能够起到良好的隔音、保温效果，同时可以实现住宅建筑节能保温的效果，可节省30至50%的能源。中空玻璃保温材料是一种新型的保温材料，不仅可以减少室内辐射热消耗量，同时对门窗起到良好的保温作用。

（3）合理设计门窗气密性。通过将住宅建筑门窗设计成为推拉式或者大块玻璃式的门窗，可以提高门窗的气密性，使冷空气的渗入量有所减少。通过合理设计窗扇与窗扇，窗扇与玻璃，窗扇与框架间的距离，并在缝隙处设置密封性较强的胶条，大大提高门窗的气密性，有效防止冷空气的进入，达到保温节能的效果。

2.3 太阳能的合理利用

太阳能能源是可再生的、绿色环保能源，对太阳能资源大开发和利用，可以节约很多煤炭、电力资源，西方发达国家十分重视太阳能这种可再生清洁能源的开发和利用。我国幅员辽阔，太阳能资源十分丰富，大部地区日照充足，日照强度良好，为我们充分利用开发太阳能资源提供了较好的自然条件，据统计我国全年日照最长可达2800h～3300h，可以充分开发和利用我国现有丰富太阳能资源，改善的住宅节能水平，发展太阳能资源大有可为，可以利用太阳能进行采暖、供电照明、供热水等，随着技术的改进，太阳能资源将在住宅节能设计中起着举足轻重的角色。

3 实例分析

3.1 工程概况

某住宅项目，总建筑面积16万m2，由12栋小高层住宅、10栋多层住宅和21栋屋住宅组成，共有6个车库，其中地面建筑面积14.6万m2，地下建筑面积1.4万m2。建筑高度限制在40m内，容积率1.0。

3.2 建筑节能设计

本项目在建筑节能设计方面采取了屋面、外墙和外窗的隔热保温措施，满足现有节能设计标准要求，同时在可再生能源应用方面，大面积采用太阳能光热和地热资源，节能设计的方向和理念是领先的。但大量优异的节能和可再生能源技术的应用都有其适宜性，在本项目中不一定能达到最佳的节能减排效果，因此，针围护结构、空调设备以及太阳能利用方面提出以下几个方面的节能措施。

3.2.1建筑通风

本项目由于具有风速高的气候特点，合理利用该特点，多采用自然通风措施，尤其是与分体式空调配合，不必使用新风系统，能最大程度的实现节能效果，也符合南方地区采取自然通风的习惯。

另外，本项目所处地区的风力等级相对高，门窗开启幅度较难控制，这给传统的开窗通风带来了一定困难，故建议选择合适的门窗通风器改善室内通风环境。门窗通风器在欧美和日本有广泛应用，是一项成熟的技术。设计合适的通风量和出风位置，不但能提供房间足够的新风量，还能改善室内空气微环境。

3.2.2 隔热涂料

隔热涂料主要机理是反射太阳辐射，阻挡其进人室内，降低夏季房间的空调负荷。与普通涂料相比，隔热涂料太阳光反射比都超过80%，即能够把照射在墙体或屋顶上的太阳光80%反射出去。夏季水平面太阳辐射强度可达1131W/m2，东、西向垂直面太阳总辐射强度最高为613W/m2，如选用隔热涂料，夏季将在一定程度上降低空调负荷。

3.2.3 建筑遮阳

活动遮阳的优点是夏季关闭遮阳百叶，阻挡太阳光进人室内，冬季则打开遮阳装置，让太阳辐射进人室内。中置式遮阳设施的优点是，遮阳体和窗扇一体生产成型，可以节省大量的现场安装费用。而且随着产品类型