浅论住宅建筑节能优化设计

王瑜

摘要：建设节能型建筑已被建设部纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规也相继出台，建筑节能设计已成为今后建筑设计的重要组成部分。本文主要分析了从建筑平面设计、规划节能设计、屋顶保温节能设计、外墙的节能设计、门窗的节能设计、以及节能材料的使用六个方面研究了住宅建筑节能优化设计。

关键词：住宅建筑；优化；节能设计

引言：随着经济的快速发展，住宅建筑的数量和规模都得到了跨越式的提升。然而，建筑能源的消耗量随之增加，能源紧缺的现状不但没有得到缓解，反而还有加剧的趋势，在这种环境下，国家对住宅建筑节能提出了更高的要求。如何提升和优化住宅建筑节能设计水平，成为当代建筑设计人员的重要研究课题。

一、建筑平面设计

住宅建筑平面设计中，主要考虑建筑平面形状、热环境分区以及温度阻力区的设置等方面因素。

住宅建筑平面形状应规整，尽量减少外围护结构面积，增加冬季直射室内的阳光，夏季减少太阳辐射。比如把房屋外墙面积大、开窗多的一面正对太阳辐射强度大的南向，使建筑在冬季可以有效地收集太阳能，北侧外墙尽量减少开窗面积，主要满足通风的需要，而东、西方位不开窗或开小窗。热环境分区中把要求较低的厨房、卫生间、过厅等布置在北向，而尽量争取将主要起居空间和居住空间布置在南向，充分利用太阳能，保持冬季室内有适宜的温度。住宅建筑中设置一定的温度阻力区可有效地减少传热损失。例如住宅楼梯间多采用封闭式，楼梯间设窗；对于北方住宅建筑，北向单元入口均设门斗，避免冬季西北风灌入；对上屋面人孔密封处理，使整个楼梯间形成一个温度阻力区。

二、建筑规划节能设计

1、建筑选址

建筑选址的节能问题要符合自然规律，尽量利用自然环境来创造适合人类生存的条件。总体来说，建筑选址需争取日照，可参考各地风玫瑰图，避风建宅。争取日照包括争取日照时数、日照量和日照质量三个方面。建筑基地宜选在向阳的地段上，为争取日照创造先决条件；依据各地最佳建筑朝向范围合理选择建筑朝向，以争取更多日照；选择满足要求的日照间距。另外，避风建宅是减少冷风渗透和风压均对建筑物的保温造成不利影响，建筑应该尽量选择避风基址建造，采用错列式布局避免“风影效应”。

2、建筑朝向

建筑朝向對其能耗具有显著影响。朝向范围是日照和通风两个主要因素共同作用的结果，应综合考虑上述两种因素确定建筑物个体以及建筑群的朝向。朝向选择需满足以下要求：夏季尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭，以使建筑获得冬暖夏凉的宜人室内环境。

三、屋顶保温节能设计

屋顶是建筑外围护结构的主体部分之一，是建筑节能的又一组成部分，目前常用的屋顶保温节能设计包含以下几方面：

1、屋顶从结构上和形式上尽量设计成坡屋面，并加设通风层，可以提高建筑内热工效率，增加保温性能。

2、采用屋面种植设计，通过覆盖在屋顶表面的植物降低太阳辐射，达到调节降温的效果。另外还有设计通风屋面、蓄水屋面等节能措施。

3、对于夏季日照辐射强的地区，通过改变屋面颜色或者对普通屋顶涂上高反射率的涂料，提高屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明：采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少10%～30%。

4、加设太阳能装置。在屋顶上架装太阳能吸收热量，产生热水热气，满足建筑空气环境，太阳能利用模式为：集热气――补热系统――输配系统――末端。通过吸收太阳光能转化为加热水温，降低建筑内部的功能损耗并提供新的加热源。

四、建筑外墙的节能设计

墙体的耗热量要占建筑采暖热耗的30%以上。因此，改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。其措施有：

1、改善砌体的保温隔热性能

在材料选择时，采用新型节能砖，如多孔黏土空心砖、加气混凝土砌块、混凝土空心砌块等类型的材料，使其集承重和保温隔热于一体；也可利用当地出产的浮石、火山渣及其他轻骨料或工业废料生产多排孔轻质砌块，用保温砂浆砌筑，有节能、节地效果。

2、对墙体采取保温隔热措施

即采用外墙外保温技术和外墙内保温技术，构成复合墙体。目前，外墙外保温技术应用比较广，它不但解决了外墙热桥的问题，而且具有增加室内使用面积，方便室内二次装修等优点，目前使用较成熟的几种外墙外保温方案有：外贴聚苯板保温、外贴硬质聚氨酯泡沫保温、胶粉聚苯颗粒保温浆料、夹心聚苯板外墙保温、钢丝网架岩棉夹心板外复合保温等。外墙内保温有饰面聚苯板内保温复合外墙和纸面石膏板内保温复合外墙。

五、建筑门窗的节能设计

外门窗是耗热的重要渠道，它既是太阳辐射的得热部件，又是主要的失热部件，传热系数约为墙体的3～4倍，是节能的重点部位，所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应少做落地窗、飘窗，但在实际工程中飘窗运用的非常普遍。外墙门窗设计除满足自然通风外，设计中应该强调东西南北开窗有别，不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面，应尽量减少开窗面积。设置外窗部位，应提高外窗的密封性能（如选用胶条密封而不是毛条），选用好的窗型（如平开窗气密性相对较好），门窗配件，提高窗框的隔热性能（如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等），减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃（如中空玻璃、镀膜玻璃等）。根据国内外大量应用经验证实，采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光，通常也是建筑自然通风的渠道。所以，外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位，引进自然风，增加夏季的渗透通风。但同时，外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透，有利于室内保温，改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方，可采用凹式开窗设计，外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘，这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

六、节能材料的使用

建筑外维护结构的保温隔热性能对降低建筑能耗起着至关重要的作用，并直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性。在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能是国内目前通行的做法。这种方法虽然可以达到一定的效果，但各种高效保温材料在生产加工过程中会大量消耗各种能源，且价格很高。建筑节能不应只注重建筑建成后在使用过程中的能耗，还应从整体系统的全局出发，建筑全寿命周期的能源消耗应受到同样的关注。因此，建筑材料除应具有出色的保温隔热性能外，它的加工生产过程也应当简单易行并应节省能源。实际建设过程中，可以因地制宜，创造性地采用新型建材，这样可以减少污染和能源浪费，并且变废为宝，取得一举多得的效果。新型建材可以是科学上的合成，也可以是废物的升级利用，但如果加工处理过程中工艺过于复杂，能源消耗过大，那也没有开发的必要，应当注意去进行综合衡量。

七、结束语

作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对建筑进行优化节能设计，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，综合利用各种节能技术措施，趋利避害，选择经济合理的节能方案，从而实现节约能源，减少能源消耗，为实现我国可持续发展战略，建设节约型社会作出应有的贡献。

参考文献

[1]陈荣深，陆海锋.浅议节能设计中存在的问题及解决办法[J].科技创新导报，2009（11）.

[2]郭志湘.建筑设计的节能措施研究[J].中国住宅设施，2009.7.

[3]张学深.浅谈住宅建筑节能设计的优化.建筑工程，2010：254.