基于节能分析的住区建筑规划与设计研究

文／叶丝丝 湖南省第六工程有限公司 湖南长沙 410015

引言：

在国内社会经济高速发展的时代背景下,人民群众对住宅质量的要求变得愈来愈高,中国的住宅建设增长速度越来越快。而房屋的大规模建造过程中造成了巨大的能源损耗,所以对住宅建筑进行节能规划设计就变得非常重要。为了实现国家建立节约型社会的发展目标,对住宅建筑进行节能设计是十分重要的。住宅建设的节能设计不但能够解决目前的资源短缺问题,提高环境保护效率,还可以显著提高民众的生存条件,推动经济社会的可持续发展。

1、住宅区总体规划的设计原则

对住宅区进行总体布局的时候,要依据基本的设计原则。以设计原则为指导,然后在此基础上进行创新。以下为四个主要基本原则:（1）人性化原则。设计从人的生活需求出发，考虑居民的出行、购物、生活、学习等需求，为居民生活提供便利，减少不必要的交通浪费。（2）合理性原则。对住宅小区进行建筑规划设计过程中,通常会出现由于地理位置的差异而造成采光、通风等条件不均衡的问题,因此,在规划设计过程中要结合日照、通风等分析软件,实现布局最优，户户日照良好、通风舒畅。（3）经济适用原则。在住宅建筑设计过程中，尽量选用结构规整的建筑，采用标准化的设计模式，积极响应装配式建筑设计。（4）节约能源。在住区规划中，通过合理化的建筑节能措施，减少住区的今后的使用过程的产生的能耗，如住宅采用明厨明卫，电梯前室采用明室等减少电能消耗。

2、建筑实现节能的重要性

从总体上来看,由于全世界对原油、煤矿和燃气等资源的耗费都相当大,这三种能源都属于不可再生能源,所以想要真正能够适应人类的需要,从而推动经济社会的发展, 我们就必须把这三种燃料的耗费全部转化到对自然能量的再利用上来。尽管天然燃料的生产成本相对比较高昂,不过正因为它属于可再生资源,更可以给人类带来长久的服务。目前,由于城市建筑进行着高速度的发展,建筑在施工和使用过程中能源消耗愈来愈高,对都市环境和人民的身心健康都形成了很大的影响。据相关调查表明,许多建筑的各种资源能耗都相当高,这无疑给我国经济带来了很大的发展压力。所以,我们一定要经过对都市建筑物的建设进行节能设计,经过科学合理使用都市能源来减缓各种资源紧张的社会问题,化解资源问题与经济社会发展中间的主要矛盾,以推动经济社会取得发展,保持都市建设和经济社会生态环境和谐统一的健康发展,改善人民的生活水平和生活质量,从而全面落实我国的科学发展观和国家战略。

3、我国目前建筑能耗现状

由于中国社会经济水平的不断提升,以及城镇人口的日渐增加,城镇化的规模也正在逐渐的扩张化,建筑类型不断变化,出现了许多新型建筑，建筑行业发展势头良好。如今中国的都市建筑行业正日益红火,城市住宅建设规模在持续的扩大,高楼大厦也不断涌现,可是在缓解了居民房屋难题和施工环境的时候,却产生的巨大的能耗难题,整体的建筑趋势产生了高度浪费的问题,属于高能耗产品。据统计资料表明,在一九九六年中国建筑能源总量就已占到了社会总能源的20%左右,但是考虑到中国人口众多,并且经济正在不断发展壮大当中,所以这种比重已是相当大的了,并且这种比重也还在不断增加当中,中国建筑能源还在逐渐增长,已到了需要控制增长的程度。

目前,尽管中国的建筑行业市场前景广阔,城市住房面积也逐渐提高,可是中国建筑的环保趋势仍然不容乐观,而这些居住小区体现在如下二个方面:（1）建筑的人口老龄化问题突出,在现阶段利用流程中,导致的能耗浪费巨大；（2）在建筑的城市规划与设计中,节能减排问题通常易被忽视,而节能减排也没有落到实处,因此导致了中国的建筑能源成本和发达国家一样偏高,同时无法缓解能源紧缺问题。所以,在房屋规划中做好环保节能设计工作是非常重要的。

4、建筑设计规划对建筑物节能的影响

节能设计指的是在开始进行建筑设计时,充分考虑建筑规划节能问题,以实现良好的节能效果，下面就对建筑设计规划影响建筑物节能的问题进行了详细的论述。

4.1 设计方案直接影响了能源的消耗

在建筑物规划设计中,建筑物的基本构造及其内部平面的设计对建筑物消耗能源的量有至关重要的影响。如:在建筑规划设计中,建筑平面设计应该是外开式或者内开式，以及各种建筑相关的楼层等级以及层数的确定等都需要通过合理的建筑计算来决定。

4.2 设计方案对住宅小区使用过程中的影响

建筑在使用过程中产生的能量支出也是建筑能量消耗的最主要组成部分,因为建筑的最主要目的是提供一种适宜于人们居住的良好环境,以便提供更适宜的人类生存环境,应该合理控制室内的温度以及湿度,冬季取暖,夏季避暑,此外，还要满足群众日常生活中的各种活动需求。在满足群众日常生活需要的同时,还要充分考虑建筑对住宅区管理能源的影响,例如房间的温度往往是建筑能源消耗的最高模块,而简单的建筑采用中央空调或供暖往往耗能很大,但是如果在建筑的设计过程中就充分考虑了对节能的要求,在长期需要集中供热的地方,在建筑方案设计时外形一定要兼顾通风性能,并充分利用太阳能,另外,还需要提高房间的密封性,使用多层玻璃窗;地理上则要选取容易背风的区域,从而减轻轻流的影响,以合理地利用自然坏境中的有利因素,进而便于在节约能源的同时给建筑内部创造更适宜的生存环境。反之,如果建筑单位在设计过程中并未充分考虑节能减排量,在建筑实际投入时,虽然可以利用一些技术设备来实现对温度的调节,但是由于建筑规划设计不到位造成的房屋密封性差等问题，会导致房屋内能源的流失,严重浪费了能源。

5、住宅区基于节能的建筑规划设计方法

5.1 住宅区基于节能的选址规划

住宅区在进行规划选址时,应选取地势和自然环境比较优越宜居的地方,要科学防止因选择不合理而导致的空气滞留或风力过大等问题。住宅区在选择建设地址时,尽量避免迎风的山湖海岸边,以及洼地、山谷等凹地，如果选址在不合理的位置,那么在轻冷的冬季, 很容易由于冷气流的原因而造成霜冻,从而增大住宅区的热损耗,浪费能源。根据以往的实践经验来看,住宅区最适宜选址在避风向阳的朝南的边坡位置上,这样可以达到实现住宅区节能规划设计的目标。

5.2 住宅区基于节能的布局规划

对住宅区进行布局规划时，工作人员应该将热环境质量问题作为主要思考的问题。因此，在对住宅进行布局规划的过程中，要对整个小区住宅建筑的朝向、建筑群体组合、间距、绿化配置等因素进行综合考虑，以最大程度改善住宅区热环境为出发点，合理规划住宅各个部分。在规划设计住宅区的总平面过程中，相关人员必须处理好建筑物的朝向、间距与主导风向与日照之间的关系。在此规划过程中，工作人员要应用科学高效的建筑空间构图方法和技术，同时有效结合住宅区内的各个元素，以此完成对住宅区的节能设计。

5.3 住宅区基于节能的道路系统规划

在进行住宅区的道路交通系统规划及设计过程中,应使其尽量与建筑用地进行合理结合,为建筑物取得良好朝向条件。住宅区的主要道路同时又是整个小区的风道,所以在进行交通网络系统的规划设计之时,就需要从有利于小区通风的角度考虑,对交通格局与路网构造进行了适当设计。另外在设计过程中,还需要注重于将其与小区内的园林绿化环境加以融合,以实现把新鲜空气导入小区内的目的,并以此提升居民的居住条件,从而增加了居民舒适感。

5.4 住宅区基于节能的景观规划

住宅区基于节能的景观规划据相关研究表明，住宅区内如果有足够茂盛的树木，则能够遮挡吸收50%～90%的太阳辐射热。在炎热的夏季，住宅区内的树木能够抵挡20%～25%的太阳辐射，同时能够吸收35%左右的热辐射。除此之外，树木在进行蒸腾作用的过程中，还能吸收一部分热量，并且具有保水性的树木根部也可以有效吸收地面的热量。因此，对住宅区内进行良好绿化规划设计，能够有效降低住宅区的气温、改善通风质量，从而很好地抑制热岛效应，可以非常好的改善住宅建筑物外维护结构的热工性能。举个例子，营造西墙绿化环境，在日照非常强烈的西墙墙面上设置一些植物，用植物吸收热源，从而减少传入室内的热源，并可以有效地调节气温。

5.5 减少施工过程的能源消耗

施工的总能量支出是施工能源消耗的重点环节,所以,减少施工环节的总能量支出是减少施工总体能源消耗最有效的办法。由于施工机械设备的总能源占据了施工能源的大部分,所以施工企业必须做好对施工机械设备的质量检测工作,并选择施工效率较高、总能量支出相对低廉的机械设备投入工程施工工作,以便于合理处理施工能量支出问题。另外,对施工技能的改善也能够有效的减少施工能源消耗,比如在砌筑工程施工中,可利用蒸压粉煤灰作为建筑的外围墙材料,这是一项使用从火力发电厂中排放的粉煤灰为主体原材料,并采用现代化的机械制造技术加工而成的一项新型墙体建筑材料,对建筑的防火及节能方面有着非常好的效益。所以,由于改善建筑各项的施工技能,并合理使用建材及机具,可以解决好建筑施工的物流管理,从而有效地减少了施工能源消耗。

5.6 合理利用建筑材料

随着中国当前建筑科技水平的进一步发展,大量新型建材的开发与使用,推动着中国建材行业的迅速发展,对用户的使用效益也有了一定程度的提高。关于合理使用建材,主要体现在如下几方面:（1）在建设过程中,减少对不可再生能源的利用并增加对可再生等新型能源技术的合理使用,是减少能源消耗的最有效途径；（2）要提高环境对新能源的利用,洁净电能、可再生能源以及可以被使用的建筑施工现象的主要有太阳光、风能、水力等新能源,并根据所处的环境,选择不同的洁净燃料；（3）提高建筑维护结构的能源效率。

6、对建筑物本身进行节能规划和设计

6.1 建筑物屋面的节能设计

建筑材料都是表露于空气中的不移动产物,在其运用过程中,建筑外墙会遭受时间较长的太阳辐射,因而建筑外墙所获得的天然热能就相应较多,这也说明了人们可在建筑的外墙设计保温或隔热。在建筑设计过程中,设计师必须选择密度大、导热系数小、吸水性小的保温性能防腐材料,然后再把这一保温性能的防腐材料直接加在防水层上,如此做既能够有效的增强建筑屋面的保温效果,还可以使建筑外墙起到保温隔热的效果。这个方式在实际工作中,由于施工简单而获得了更广泛的运用,我们甚至还能够在楼顶栽植了一些的花草或是树木,而这么做的主要目的就是用来遮挡城市夏季的热源,还可以起到保温隔热的功效,同时,通过这一方式还可以美化城市环境,从而有效的提升了城市的生态环境。此外,在屋顶中由于土层的关系,会使房顶表面产生一层憎水薄膜,它可以增强屋面的保温特性,同时由于土壤的导热系数也相对较小,有较大的保温隔热性。而利用外墙蓄水作为节约建筑设计的方式,在酷热的夏季,当太阳直接照射到房屋之后,我们就可以利用蓄水将其表面的热能挥发,这样就能够有效的降低居室的高温,从而改善我们的生活品质。此外,设计师也可通过设计平坡屋顶,或在屋顶层设计架空层,这样可利用太阳能来发散其热能。

6.2 建筑物外墙的节能设计

外墙结构是整个建筑中不能缺少的主要组成部分,是室内和户外温度交流的主要介质,其节约效益占全部建筑的百分之五十以上。在建筑设计过程中,相对于一般外墙结构来说,使用节能外墙结构有助于提高居室的温度,也有助于改善人类的生存质量。所以对于墙体结构的节能设计必不可少。在整个建筑构造中,墙体结构不但需要具备承载和围护的功能,还必须从里面选择隔热性能较好的外墙材料,而如果外墙结构的热能传导特性较好,则设计师就要考虑在其表层加设一个保温性能的隔热层。在现代化社会发展中,较为常用的一种外墙建筑材料有复合墙体、水泥砌块和加气混凝土砌块等。

6.3 建筑朝向设计

朝向,即指建筑正南立面的法轴线与正南方向之间产生的相对角度。在选定方向时,应充分考虑建筑的地理位置、气象条件等多种原因。如果建筑物位于冬天,则在设计方案中应该选择可以得到较多日照的方向,使建筑内部不受轻风的危害。而如果是在盛夏建设住宅时,则在建筑设计时选择可以有效防止阳光直射的方向,同时也尽量有良好的通风效果,调查结果显示,良好的建筑朝向和合理方向在建设和住宅过程中,均可实现建筑节能的最终目的。

7、住宅区基于节能的设计措施

7.1 适度的面积标准设计

对于房屋的建筑面积不应当单纯的要求大,房屋的建筑面积必须与当前的经济社会发展水平和自然能源基本条件相匹配。并且目前国家在积极推动建立节约型社区的进程中,所以应当推广节约型住房,控制人均房屋面积,能够省钱材料、节俭劳动力和施工成本,并且还能够降低房屋维修成本,是目前住宅区物业管理最行之有效的节能方法。

7.2 合理的平面位置设计

在实施居室建筑设计时,首先要确定各个功能空间的合理尺寸、开间、深度、面积,而不能盲目增加起居室面积,如设计了多个洗手间、入户式过厅、景观平台等。在进行建筑设计时,要注意功能空间的密集性,同时尽量把大部分住宅空间都布局在正南向,并充分考虑好居室的日照、通风和室内空气对流。

7.3 适当的住宅层高设计

在进行房屋建筑方案设计时要正确对待房屋层高的概念,因为如果将房屋内部层高设定的过低,会降低居室房间的通气面积,也不利于房间的通风散气,甚至会导致内部空气不畅,从而让住宿者有压抑感。而住宅内部的层高设计得过高,又会增加施工成本及能源的浪费。所以,关于住宅室内层高的设计也必须要合理,通常房屋室内层高可以维持在2.8m ～3m 左右。

7.4 合理的窗墙面积比设计

房屋门窗的建筑设计,应综合考虑房屋建筑所在的区域、房屋的朝向和建筑物的空间等各种因素,在此基础上建筑设计适当的门窗宽度。在进行门窗建筑面积设计过程中,切勿一味的要求过大的门窗建筑面积,应综合考虑室内面积，功能需求、采光需求等，以此来确定选用哪种类型、多大面积的门窗。已不可盲目跟风设计高落地窗、飘窗、低窗台的窗户。

结语:

综上所述,基于节能的小区住宅建筑设计是一个巨大而复杂的系统性工程,关系到了房屋的整体规划和单体建筑设计中的方方面面。所以,唯有把节能理念体现到住宅建筑规划设计、施工、管理等不同阶段上,才可以全面提高住宅建设的节能效益和住宅质量。相关工作人员需要积极探索基于节能的建筑规划方案，以促进住宅小区建设水平的发展与提升。