浅谈住宅建筑节能设计

关键词：住宅建筑；节能设计 

中图分类号： te08 文献标识码： a 文章编号： 

一、引言 

近几年, 按照我国建筑节能实施标准的要求, 地方各级政府、建筑业各企业单位积极开展建筑节能工作, 从材料、设计、施工各个方面采取相应的措施,全面降低建筑能耗和资源能耗, 有效地提高人民的生活质量, 取得了可喜的成绩。然而, 据不完全统计, 我国建筑耗能量占社会总耗能的27.8% , 建筑耗能巨大, 尤其住宅建筑是建筑节能的重中之重; 我国现有住房面积约有400 亿平方米, 能达到节能标准的只有0.04%, 微乎其微, 新建的也只有15% 达到节能标准。因此, 在未来的岁月里, 进一步贯彻落实建筑节能标准, 依然是社会、政府和建筑材料、建筑设计、建筑施工、暖通空调、物业管理等企业共同关注与研究的课题。 

二、充分利用自然能源, 优化建筑规划设计 

2．1 朝向 

我国现行《住宅设计规范》( gb50096-1999) 中规定“每套住宅至少应有一个居住空间能获得日照, 当一套住宅中, 居住空间总数超过四个时, 其中宜有两个获得日照”。为了有效地达到这一目标, 在住宅建筑设计中应主要处理好两个方面的问题: 其一是按功能合理要求分配居住空间; 其二是住宅群体中各住宅单体之间的间距。在我国早期的住宅设计中, 多以卧室为中心, 卧室是住宅中的主要居住空间。随着国家经济的发展, 人们生活水平提高, 住房条件不断地改善, 人们在住宅中的活动空间也发生了根本的变化。住宅内部空间分成休息区、起居活动区和厨卫服务区, 分区更趋向明确合理, 住宅中的卧室不再是多功能的。卧室为休息区, 主要功能是供睡眠、休息兼存放衣物等, 白天人们工作、学习、外出, 即使在家各种起居活动也不在卧室中, 因此以夜间睡眠用为主, 白天多是空关着的卧室, 有无直接日照, 对于建筑节能而言差别不大。起居活动却从原来的卧室中分离出来, 厅或起居室成了住宅中的主要活动空间, 这个主要空间应该争取良好的朝向。如果将承受起居活动功能的空间, 即起居厅, 争取朝南向, 或南偏东或南偏西向, 能更有效地利用冬季的日照而得热, 减少夏季的太阳热辐射, 减少住宅中的日常耗能。实践证明, 这也是单体住宅空间设计中最直接有效的节能措施。同时, 建筑物间距与节能也有一定的关系, 倘若建筑间距太近, 在整个采暖季节, 建筑的南墙太阳辐射面积因邻近单体建筑的遮挡而缩小, 单体建筑的有效日照时间就会减少。 

2．2 建筑体形 

合理地选择建筑体形, 对建筑物的节能效果有很大影响。衡量建筑体形的合理性, 一般用建筑体形系数来表达。在其他条件相同时, 体型系数越大,单位面积散热量也越大, 对节能不利, 如建筑体形复杂、凸凹过多的住宅建筑。因此, 在建筑设计时, 要尽量使建筑物的外形简单化, 减少建筑外表面积。其外表面积越小, 热交换量亦越少。一般情况下, 建筑外型可以采取长条状, 减少建筑面宽或加大进深;多单元组合的住宅可采用一字形排列, 层数适当增加, 减少和避免建造单元少的点式平面的低层建筑等。另外, 对于冬季采暖地区的多层住宅建筑, 若设为北入口楼梯, 其不宜建成开敞式楼梯间, 应在入口处设置成门斗或其它挡风设施, 用以减少冷风尤其北风的侵入, 节省室内能源。 

三、提高住宅外围护结构的保温隔热性能, 节约建筑体的能耗 

建筑体的能耗是由围护结构的热传导和冷风渗透两个方面造成的。住宅围护结构的热耗量占采暖热耗量的1/3 以上。如果建筑围护结构具有良好的保温隔热性能, 可以减少冬季室内传出的热量和夏季室外传入的热量。在住宅建筑设计时, 可以从门窗、墙体、屋面等每个围护部位入手, 在围护材料的吸热性和热容性利用上寻找有效方略。 

3.1 屋面节能设计 

对于住宅建筑, 屋面节能效果的好坏在很大程度上取决于屋面保温层的质量。因此, 在屋面工程的处理上, 应把握两个原则: 一是屋面保温层应优先选用密度较小、导热系数较低的高效保温材料, 如膨胀珍珠岩保温芯板、聚苯板、挤塑聚苯板等; 二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料, 以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果, 如果选用吸水率较高的保温材料, 屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。当然, 在屋面上进行绿化、蓄水等, 也可以提高屋面的节能效果。 

3.2 墙体节能设计 

墙体是住宅外围护结构的主体, 其所用材料的保温性能直接影响建筑体的耗热量。从我国墙体改革发展历程看, 以前, 住宅墙体大多以实心粘土砖为材料, 其导热系数过大, 一般为高效保温材料的20倍, 不能满足保温隔热的设计标准要求。如按照《民用建筑节能设计标准( 采暖居住部分) 》( jgj26-1995)标准规定, 在建筑物形体系数小于0.3 时, 传热系数不超过1.10[w/( m2k)] , 而常用的内抹灰砖墙, 传热系数都大于上述节能标准数值。由于建筑节能的需要, 单一材料的实心粘土砖墙逐渐被承重材料与高效保温材料共同组成的复合墙体所替代。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处, 既不会使墙体过厚, 又能承重, 保温效果又好。在复合墙体中, 按照按保温材料所处位置不同,可分为多种方式, 其中外墙内保温和外墙外保温是最常用的两种方式。在我国建筑节能技术发展的起步阶段, 外墙内保温应用比较广泛, 其有一定的保温效果, 且造价低、安装方便, 但也存在着不可回避的问题, 例如, “热桥”现象突出, 墙体多出现裂缝等。随着我国节能标准的提高和外墙外保温技术的成熟, 全面推广外墙外保温复合墙体已是大势所趋。根据近年来实践证明, 相对于外墙内保温, 外墙外保温具有以下优势: ①保护主体结构, 延长建筑物寿命; ②基本消除“热桥”的影响; ③使内墙潮湿情况得到改善; 

3．3 外门窗节能设计 

外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占住宅总能耗的比例较大, 其中传热损失为1/3, 冷风渗透为1/3, 所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下, 尽量提高外门窗本身的保温性能, 减少热传递量。一般可采取如下措施: 

1) 严格控制住宅窗墙比, 其可根据《民用建筑节能设计标准( 采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比规定进行取舍, “北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过25% 、30%、35%”。 

2) 提高住宅外窗的气密性, 减少冷空气渗透,如使用新型的、密封性能良好的门窗材料, 门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料( 如毛毡) 、弹性密闭型材料( 如聚乙烯泡沫材料) 、密封膏以及边框设灰口等密封, 框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽, 扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条, 扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等; 

3) 改善住宅门窗的保温性能, 户门与阳台门应结合防火、防盗要求, 在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板。窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗, 积极采用中空玻璃、镀膜玻璃, 有条件的住宅可采用低辐射玻璃, 合理地减少可开启的窗扇面积, 适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积等; 

4) 设置“温度阻尼区”, 在住宅中, 将北阳台的外门、窗全部用封闭起来, 外门设防风门斗, 楼梯间设计成封闭式的, 对屋顶上入孔进行封闭处理等。 

四、 结束语 

全面贯彻落实建筑节能设计标准, 推动建筑节能工作, 降低全社会建筑能耗和资源能耗, 提高百姓的生活质量, 这是目前我国建筑节能事业大发展的基本要求。住宅节能是建筑节能的重中之重。为此, 在单体住宅建筑节能设计过程中, 要有效地处理好建筑单体与建筑周围环境和建筑规划的关系; 积极采用新材料、新技术, 充分利用自然能源, 提高单体住宅外围护结构的保温性能, 提高建筑中能源利用效率, 不断地创造出崭新的节能住宅。 

参考文献: 

[1] jgj26-1995, 民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)[s]. 

[2] gb 50180-93, 城市居住区规划设计规范,[s]. 

[3] gb 50096-1999, 住宅设计规范,[s]. 

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。