浅谈住宅建筑中的节能措施

摘 要：建筑工程是节能减排的主要对象，是能源消耗的主要领域，随着我国城镇化建设步伐的加速，与公共建筑相比，住宅建筑的建设面积急剧攀升。因此，推进住宅建筑节能对于解决我国能源问题有着重要意义。本文从建筑节能的现状出发，对城市住宅建筑中节能措施的应用进行了深入研究与分析，并对建筑节能的发展进行了展望。

关键词：住宅建筑；节能设计；措施

1 前言

随着我国城市化进程的逐步加快，住宅建筑大量涌现。建筑业作为高耗能的产业形式，其建筑节能成为当前社会中备受关注的话题。随着能源消耗的增加和环境问题的日益严重，建筑节能已成为一种必然趋势。同时，这也反映出住宅建筑节能市场潜力巨大。中国建筑节能协会在中国建筑能耗与碳排放研究报告（2023年）指出，公共建筑、城镇居住建筑和农村居住建筑的碳排放比重为4：4：2，城镇居住建筑体量较大且增长较快，是建筑面积增长的主要来源。因此，面对如此庞大的建筑体量，推进住宅建筑节能，不仅可以降低能耗，减少对环境的影响，还可以节约建筑成本，促进建筑行业的可持续发展。而住宅建筑向绿色、环保、节能、工业化、智能化方向发展，是我国建筑业发展的必然趋势。

2建筑节能的发展

早在20世纪70年代能源危机爆发后，建筑节能开始被广泛关注，国外专业人员开始探索住宅建筑形态设计、围护结构材料、构造及窗墙面积比等方面与建筑能耗的关系，随着节能设计跨专业的技术交流加深，学者们开始有意识地将研究范围扩大，逐渐重视建筑周围物理环境性能与建筑设计本身对能耗的影响。

20世纪80年代，我国制定了关于民用建筑节能的首个标准，即JGJ 26-86《民用建筑节能设计标准》。随后几十年时间，考虑到地域的不同，我国又颁布了JGJ 134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》等标准，各省市也出台了相应的地方节能标准。为了保证建筑节能的执行力度，我国颁发了GB 50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》，要求符合建筑节能分部工程竣工验收备案条件的建设单位，需向建筑节能管理机构申请备案，否则验收不予通过。

我国的建筑节能虽然起步比国外晚，但经过几十年的发展，大中型城市的建筑节能已基本达到发达国家水平，在公共建筑、住宅建筑中广泛采用了节能设计以及节能材料，在各地区均有节能示范工程、示范项目。另外，由于城乡发展差距较大，在已建的城镇地区并没有很好地执行建筑节能标准，但是随着城镇化建设的推进，在城镇新建住宅建筑中必将大力推行节能建筑。

为了促进建筑节能的发展，政府部门也出台了一些政策限制或鼓励施工企业，对于设计不符合民用建筑节能强制性标准的工程项目，将不颁发建设工程规划许可证，对于建筑节能占比达标的项目，则采用减少税收的方式，鼓励企业新建节能建筑。

3整体规划布局对建筑节能的影响

3.1建筑选址以及现场设计

建筑选址对建筑节能具有重要意义。选址的合理性高，就可以最大程度地利用周围的自然资源，减少能源消耗。在选址时，要综合考虑当地的日照条件、气候条件、地形条件、自然资源等因素。比如，选择日照条件较好的位置，就可以最大程度地利用自然采光，减少人工照明，降低照明的能耗，冬季则可以减少供暖，降低供暖能耗。对于有地下热源的位置，则可以采用地源热泵技术，使用地下的热能进行供暖和提供热水，集空调、热水器、取暖器于一体，多方位降低能耗。同时，要合理选址，利用当地的地形条件和自然资源，可以减少建筑所需材料的运输成本，从而降低建筑成本。因此，在建筑设计过程中，选址应被视为一个重要的环节，以实现建筑节能的目的。

3.2建筑布局方面设计

建筑布局包括建筑的朝向、外观等。建筑的朝向对建筑的自然采光和通风起到了决定性的作用，早在中国古代，就开始按照“坐北朝南”的方式修建房屋，由于中国地理位置的特点，向东向南是暖风，向西向北为寒风，这样既可以实现采光通风，又可以避北风。同时也要在修建建筑物比较密集的小区时，考虑建筑物之间的距离与高度，避免建筑物之间互相遮挡，影响采光和通风，减少由人工照明和空调通风系统产生的能耗。而建筑外观的复杂程度则决定了建筑的体形系数，所谓体形系数，就是建筑物的表面积与体积的比值，体形系数越大，说明建筑物与外界的接触面积越大，也就是热交换的面积变大，从而导致热损失变大。

在选择建筑物的朝向时，要考虑的因素是方方面面的。首先，要满足建筑物的使用要求，这是第一位，其次，要综合考虑当地的主导风向及大小、周围的地面粗糙程度、周边的环境、太阳的辐射范围等，例如，为保证夏季通风散热，减少空调制冷能耗，在建筑布局时，应使建筑物的长轴方向垂直于夏季的主导风向。

建筑体形系数每增大1%的时候，其对能源的消耗就会相应地增加2.5%，《民用建筑节能设计标准》规定，建筑物体形系数宜控制在0.30及其以下。因此，在住宅建筑设计时，应尽量保证建筑平面和立面的规则性，避免出现过多的凹凸面，防止建筑物表面积过大，从而导致热损失增大。

3.3利用太阳能系统

用可再生资源替代不可再生资源，是建筑节能设计的重要内容，如对太阳能、风能、地热能的应用。受自然环境条件以及技术的影响，目前运用最广泛的就是太阳能。住宅建筑中对太阳能的使用主要是以下三个方面：

一是太阳能热水系统。太阳能集热器通常安装在房顶或阳台上，利用太阳能将水加热。加热后的热水被储存在储水罐中，供日常使用。目前，住宅建筑的热水供应多采用电热水器和燃气热水器，这种传统能源形式消耗量大，因此，如果能加大太阳能热水器的使用，保证热水供应能满足每一户居民的日常需求，将大大降低能源消耗。

二是太阳能采暖系统。太阳能采暖系统利用太阳能将房屋内部加热，从而实现供暖的目的。设计太阳能采暖系统时，需要考虑房屋的采光情况、朝向、保温性能等因素，还要考虑系统的容量和运行效率。通过合理设计和使用，太阳能采暖系统可以为房屋提供绿色、环保的供暖方式，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和碳排放。

三是太阳能发电系统。在建筑物上安装光伏电池板，其白天吸收太阳能，存储后转化为电能，为生活设备和设施充电，甚至可以为整栋建筑物的运维提供电力，由此可见，太阳能在建筑中的应用潜力是非常巨大的。

4围护结构设计对建筑节能的影响

住宅建筑围护结构包括墙体、屋顶、窗户等部分，它们的保温性能、隔热性能和气密性能直接影响建筑的能耗和舒适度。围护结构的保温性能决定了建筑内部热量的保持程度。围护结构的隔热性能可以有效阻挡外部高温或低温对建筑内部的影响，减少空调系统的使用频率，降低能源消耗。围护结构的气密性能决定了建筑内部空气的流通情况。良好的气密性能可以减少冷热空气交换，提高建筑的保温效果，减少能源浪费。窗户是围护结构中较为薄弱的部分，其保温性能和隔热性能对节能影响较大。采用双层或三层中空玻璃、低辐射涂层等技术可以提高窗户的隔热性能。

4.1墙体

住宅建筑的墙体保温，一般有外墙保温设计、内墙保温设计两种形式。主要是通过粉刷、粘贴等工艺形式，在外墙上形成保温层，以减少室内与室外环境的热交换，保证室内温度均衡。在设计过程中，需要考虑墙体的材料选择、保温层厚度、保温材料的导热系数等因素。在选择材料时要尽可能考虑节能因素，如墙体材料的选择，可以采用混凝土空心砖、加气混凝土砌块之类的节能砖。在选择保温材料时，尽可能选择导热系数低、防水性能好、保温性能好的岩棉、聚氨酯泡沫和挤塑聚苯乙烯泡沫板等。

4.2门窗

住宅建筑中，门窗是热量最易散失的部位，门窗的热损耗占据整个建筑能耗损失的30%以上。这是由于设置门窗时需要在墙体上开洞，形成很多热桥，加速了热传递，而门窗设置得越多，窗墙比越大，热损耗越大。所以，应从两个方面进行节能控制：一是要做好窗墙比设计，在确保采光、通风以及外观设计的前提下，尽可能降低窗户总面积。二是要阻断热桥，如选择有良好隔热性能的门窗材料，如断桥铝型材、UPVC材料等。这些材料具有较低的热传导系数，可以有效减少热量的传导。

目前，住宅建筑中广泛采用固定+平开的组合窗形式，大面积的固定窗配合一到两扇可开启的平开窗，大大减少了热传递的可能，同时，做好门窗的气密性，在窗框与墙之间的缝隙，采用发泡胶密封，在窗扇与窗玻璃之间，使用弹性压条或者硅酮胶等材料进行密封，避免气流通过缝隙进入室内，减少热量的传导。

4.3屋面

在进行住宅建筑屋面设计时，要尽可能做成保温屋面。良好的屋面保温设计可以有效减少冬季室内热量向外散失以及夏季外部热量向内传导，从而提高建筑的保温性能，保持室内舒适温度，同时也可以减少屋面结构的热胀冷缩，降低温度变化对屋面材料的损伤，延长建筑的使用寿命。由于屋面位置的特殊性，在进行屋面材料选择时，需要综合考虑其保温性能、耐火耐久性能、防水性能、成本等因素，根据具体的结构形式、环境特点和预算，选择合适的屋面保温材料，也可配合屋顶绿化设计，种植植被，减少夏季屋面的热量吸收，除了能够提高建筑的隔热性能，还可以改善城市热岛效应。此外，设计合理的屋面结构也能提高节能效果，通过合理设计屋面的坡度和通风系统，可以减少夏季的热量吸收和冬季的热量散失，从而降低建筑的能耗。定期维护和检查屋面也是节能的重要措施。及时修补漏水和破损，保持屋面的完好性，可以减少能源浪费和维修成本。

5 BIM技术和装配式技术在建筑节能中的应用

在建筑节能的实施中，主要是采取各种技术手段，让自然资源的利用率达到最大化，从而降低能源消耗，既保证住宅内部居住环境的舒适，又能实现建筑使用、运行费用的节约，而做好建筑节能设计是这一切能够实现的前提。随着建筑行业BIM技术和装配式技术的不断发展，在建筑节能设计中利用这些技术也将成为必然趋势。

BIM技术主要是对拟建建筑进行设计和建模分析，通过BIM技术，在设计时可以优化建筑构件，提高建筑的保温隔热性能和采光性能，也可以模拟不同方案的能源消耗情况，对比后选择最优方案。同时BIM还可以集成全过程信息，优化施工过程，减少施工过程产生的材料浪费和成本消耗。

预制装配技术指的是在工厂中生产建筑所需构件，运送到施工现场后，再进行组装、装配。构件在工厂中生产，而不是在工地上生产，就可以最大限度地保证构件的加工质量，同时免去了在工地生产的时间，只需要在施工现场进行组装，从而减少了施工作业人员的投入，降低了成本，同时施工环境较传统施工现场有了明显的改善，降低了对周围环境的影响，施工时间明显降低。

相比于传统现场施工，预制装配技术可以提高施工效率，降低能耗成本。预制装配构件在工厂内生产时可以更好地控制隔热材料的安装质量和密封性能，从而改善建筑的隔热性能。提高建筑的隔热性能就可以减少能源消耗，降低供暖和制冷成本。预制装配技术促使建筑设计更加注重整体性能优化。通过预先设计和优化建筑构件的结构和材料，可以达到建筑节能的目标。

6结论

随着我国资源节约型和环境友好型社会的大力建设，低碳环保的理念在居民群体中得到了广泛的认可和接受，新型城市住宅的建筑节能必将得到大力推广。在进行新型城市住宅建设时，不仅要从建筑选址、朝向、太阳能系统等方面进行整体规划布局，从墙体、门窗、屋面等围护结构设计方面将节能措施贯彻到底，更要与当前建筑行业新技术、新工艺相结合，大力推广BIM技术和预制装配技术。如此，才能推动我国的建筑行业向绿色、节能、生态化发展。

参考文献

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基金项目：黄冈职业技术学院校级科研课题“新型城市住宅建筑节能措施研究”（课题编号：2022C2011104）。