住宅建筑设计的节能措施分析

2015-01-27徐秋惠

资源节约与环保 2015年7期

关键词：遮阳建筑节能屋面

徐秋惠

（广东中山建筑设计院股份有限公司广东中山 528403）

住宅建筑设计的节能措施分析

徐秋惠

（广东中山建筑设计院股份有限公司广东中山 528403）

近年来，能源问题已经成为当今世界共同关注的问题，怎样充分利用有限的资源和最大限度的节约能源是当今社会必须解决的共同课题。合理地利用资源，提高资源及能源的使用效率,使建筑热环境与建筑节能相结合,从建筑领域实现资源和能源的节约，做到人类与生态的可持续发展。

住宅建筑设计；节能措施

随着经济的发展、城市化进程的加快、城市居民生活水平的提高，创建低碳、环保的绿色生活，已经逐步成为人们生活的主旋律。建筑作为人们生活的重要场所，它的能耗在整个资源和能源中占有相当大的比重。而住宅建筑作为建筑的重要组成部分，做好住宅建筑设计的节能措施，对降低整个建筑领域的能耗起着不可忽视的作用。因此,解决好建筑的节能问题十分重要,建筑节能既是建设节约型社会的重要组成部分,也是建设节约型社会的有效途径。

1 节能住宅的概念和意义

采用新型节能围护体系和综合节能技术措施使住宅的综合能耗降低，达到国家规定的节能目标，并具有良好的居住功能和环境质量的住宅，我们称之为“节能住宅”。

目前,我国使用建筑的能耗达到终端总能耗的30%,在总能耗中占据首位。而我们国家正处在城市化的上升阶段,全国民用建筑的总面积达到了400×108m2,既有建筑和新建建筑中高能耗建筑的比例极高，能源短缺将成为制约经济发展的重要因素。建筑物保温隔热性能差，供能系统效率低，导致建筑物要达到规定的舒适度，单位面积所需的能耗就会增加。在住宅总体规划及单体设计中，为住宅的主要空间争取良好朝向，满足日照要求，充分利用天然资源，是最基本的改善住宅室内热环境的设计，也是最基本的节能措施。住宅作为人类生活的重要场所，在其建设与使用过程中，不可避免地消耗着大量的能源和资源。因此，对住宅进行节能设计具有十分重要的意义。

2 住宅建筑节能设计的必要性

我国的建筑能耗比发达国家高2～3倍,加上再生资源利用上的落后,如果不控制新建建筑的能耗,将进一步扩大我国能耗的基数,造成潜在的能源危机。建筑节能设计就是应用大量的节能技术和节能材料，有效地改善建筑的热环境质量，提升建筑整体的热效率。而在我国，建筑能耗相当严重，建筑节能势在必行。研究和设计出舒适健康的节能住宅是时代赋予建筑师的使命，而要实现建筑领域真正的节能，还需要全社会共同的努力。

3 住宅建筑设计的节能措施

3.1 住宅总平面设计的节能措施

居住区的规划设计是为居民营造“居住环境”，必须坚持“以人为本”的原则，注重和树立人与自然和谐及可持续发展的观念。

居住区内住宅群体平面组合基本分为行列式布置，周边式布置，混和式布置和自由式布置。在进行居住区规划设计时要根据具体情况，因地制宜，创造不同的布置形式。住宅群体的组合一般为成组成团的组合，它们要结合地形，照顾日照，防止日晒，保证通风，并能有效地防风。行列式和自由式能争取到较好的朝向,使大多数房间能够获得良好的自然通风和日照。减少向主要房间东西向开窗，缩小东西向开间就能有效地防止日晒。

住宅单体的多单元组合，减小建筑的东西向间距，通过相互的遮挡来降低外墙所吸收的热能，或者利用传统的院落布局模式使建筑物间、建筑与院落之间进行遮挡，获得住宅建筑规划与设计的效用最大化，实现住宅节能的可持续发展。同时，要保证住宅能源的可持续性，除了节能省地，还应做到少消耗能源、高性能品质、轻环境污染、长生命周期和多回收利用。

我国夏季盛行东南风，冬季主导风向与夏季大致相反，提高住宅群体的自然通风效果，妥善安排居住区的规划布局。

3.2 住宅建筑外部环境的节能设计

住宅建筑外部环境设计是在分析建筑周围气候环境条件的基础上，通过合理的规划，对建筑周边进行绿化，道路，地形以及建筑小品的设计，使建筑获得一个良好的外部微气候环境，达到节能的目的。

在居住区内部，可通过道路，绿地，河湖水面等空间，将风引入居住区，使其与夏季主导风向相一致，提高居住区的自然通风效果。

绿化在建筑群体中起着联系、分隔、衬托、补充和重点美化等作用，为人们带来清新的环境。利用绿化和地形等自然条件，还可以设置防护带，对建筑起到一定的防噪，防晒等作用。而绿色植物还可吸收周围的热量，通过光合作用给人们提供能量。合理地组织居住区内外的交通，也能有效地防止噪声。

住宅单体的多单元组合，可以节约用地，减少建筑物外围护面积，从而减少能耗；而少单元组合，可以扩大光照面积，使居住区内的气流畅通。应视不同地域而采取相应的优化组合方式。

3.3 围护结构节能

3.3.1 围护结构——外墙

外墙的节能措施主要体现在墙材及外装饰面材料的选用上。墙材要选用高效节能的自保温墙材，如蒸压加气混凝土砌块，空心页岩砖，陶粒混凝土空心砌块等材料。这些砌块本身就能满足国家相应规范的规定，同时也符合国家的墙改政策。当外墙的大部分围护结构为即剪力墙和门窗时，除门窗位置有能量损失外，剪力墙也是能量损失较多的地方，这时墙体就需要考虑采用保温隔热措施。传统的保温隔热措施分有外保温、内保温和内外兼做保温三种。在南方沿海地区需考虑台风的影响，常用无机保温砂浆做内保温。而外装饰面材料在选用上，夏热冬暖地区宜选用浅色光滑的外装饰面材料，因浅色光滑的外装饰面材料其外墙面的太阳辐射吸收系数偏小，夏季能反射较多的太阳辐射热，从而降低室内的得热量和外墙内表面温度。其它地区应综合考虑，应既满足冬季采暖要求，又满足夏季降温要求。

3.3.2 围护结构——门窗

门窗既要满足采光的要求，也要满足自然通风的要求。《住宅建筑规范》GB50368-2005第7.2.2条要求“卧室、起居室（厅）、厨房应设置外窗，窗地面积比不应小于1/7”，第7.2.4条要求“住宅应能自然通风，每套住宅的通风开口面积不应小于地面面积的5%”；《夏热冬暖地区居住建筑建筑节能设计标准》JGJ75-2012第4.0.13条规定“外窗（包含阳台门）的通风开口面积不应小于房间地面面积的10%或外窗面积的45%”。住宅建筑应能依靠自然通风改善热环境，缩短房间空调设备的运行时间，从而节能。

门窗是能量损失较多的地方，其节能措施主要分为材质节能和建筑构造节能。材质节能指门窗的玻璃或窗框采用节能的类型，如采用中空玻璃，LOW-E玻璃，热反射镀膜玻璃等等或采用

具有隔热或绝热性能的窗框。但相对普通的铝合金框和普通的玻璃来说，此方法成本较高，影响建筑的整体造价。构造节能指对门窗洞口设置外遮阳措施，如水平遮阳、垂直遮阳或综合遮阳，这种做法对门窗洞口有一定的防护作用，同时也避免了过分提高和依赖窗自身的遮阳能力，轻视窗口建筑构造遮阳的设计误区。所以，对门窗洞口设计时要优先考虑建筑构造遮阳，其次考虑安装装饰构件进行遮阳，最后才考虑提高窗自身的遮阳能力。

3.3.3 围护结构——屋顶

屋顶的节能措施分为屋面材质节能和屋面构造节能两种。屋面材质节能指在屋面的构造做法中加入保温隔热材料，如复合发泡水泥，玻璃棉，聚苯乙烯泡沫板等等，也可是成品的保温隔热砖，使屋面具有保温隔热性能，从而降低能耗。屋顶的外装饰面层对室内热环境也有一定的影响，选择浅色光滑装饰面层，有助于降低屋面的太阳辐射吸收系数，从而减少太阳辐射热在屋面的聚集，减少室内热环境能耗。屋面构造节能是指将屋面做成架空屋面、蓄水屋面或种植屋面，通过空气、水、土壤等将屋顶结构与室外空间分隔开，形成一种冬季保温、夏季隔热的节能型屋面。

除了不断改进建筑外墙、外窗的保温性能，加强屋面的保温隔热措施，在住宅建筑体型设计时，用最少的围护结构面积形成最大化的满足功能要求的室内空间体积，有利于建筑节能。平面形状规整，减少外围护结构面积，意义在于减少不必要的墙体外表面积，避免热损失。

现在，高效保温材料已开始应用于墙体、屋面，有效的遮阳措施也开始应用于门窗洞口。建筑设计的节能措施已开始启动。

3.4 太阳能利用

太阳能作为一种巨大、清洁、普遍的可再生能源，取之不尽，用之不竭。如何合理利用太阳能，将太阳能利用与建筑节能技术相结合，可以降低能耗，减少环境污染。

太阳能的利用分为主动式和被动式的。主动式的太阳能利用指太阳能热泵系统，被动式的太阳能利用指直接对太阳能进行收集、储藏和再分配，如太阳能采暖，太阳室，屋面水池，现代温室园艺等等，也可通过发光器把光能释放，进行日光浴,栽培花卉、蔬菜或供地下室及背阴处使用，达到节能的效果。

发展太阳能热利用的一个重点方向就是太阳能热水系统工程化，即将所有太阳能热水系统统一规划、设计、施工安装和管理。

3.5 暖通空调和照明设计的节能

随着经济的发展，人们生活水平的提高，对暖通空调的需求也逐渐上升。对于住宅建筑，选择集中空调还是分户空调方式，要结合当地的能源、环保等因素，通过仔细的技术经济分析来确定，同时还要兼顾考虑用户对设备运行费用的承担能力。因这项费用由用户自行支付，而这也是增强人们节能意识的手段之一。

夏热冬暖地区冬季较暖和，需要的采暖时间短，热负荷较低，可直接以电来采暖。在空调设计布置室外机时，要保证相邻的室外机吹出的气流互不干扰，避免空调器的效率下降，造成不必要的能源浪费。在立面设计时，从美观或建筑整体的角度会考虑采用装饰构造对室外机进行遮挡，要注意装饰构造不应影响室外机的散热，同时不要对室内外的空调机排气道形成阻碍，避免室内空气流通不畅，设备效率下降，形成新的能耗。

住宅建筑采用空调设备让人们拥有舒适的热环境，但这势必需要消耗能量。当室外的空气质量较好时，应重视自然通风。通过自然通风创造舒适、健康、安全、环保的室内环境，是最有效的节约能源的途径。当自然通风无法满足室内舒适的热环境时，才开启空调设备或系统，才是真正做到“以人为本”的节能前提。

照明是能源消耗的大户，除养成良好的用灯习惯外，我们还要选择高效、节能、环保的绿色光源，且在公共部位采取必要的节能控制措施，才能更有效地节约能源。