论住宅建筑节能设计的可持续发展
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摘要：可持续发展的概念如今已经深入到了社会生产的各个领域，建筑行业也不例外，而在建筑设计领域，将节能和可再生资源的利用纳入设计范畴是本文研究的重要主题。其中，建筑设计的材料应用以及建筑结构的合理性是可持续建筑设计的两个大方向。
Abstract: The concept of sustainable development has deep into every field of social production, the construction industry is no exception, but in the field of architectural design, the use of energy-saving and renewable resources into design category is an important theme of this paper. The rationality of architectural design, material application and structure are the two main direction of sustainable building design.
Keywords: residential building energy efficiency design; sustainable development
中图分类号：TU2 文献标识码：文章编号
一、住宅建筑设计的要求
住宅的规划与设计，首先应以人为本,同时营造更优美的室外环境，要求功能合理,让居住者能在其中方便、安全、卫生、舒适地生活。住宅内部房间齐全,动静分开,洁污分离;住宅建设要充分考虑到可持续发展,考虑目前的适用性、将来的可改造性和可持续发展性。
二、小区建筑整体设计与节能措施
小区设计中,小区的选址、住宅建筑的朝向、间距、高低、体型以及小区路网结构、环境绿化等都会影响小区的日照、通风和小气候环境,从而影响住宅建筑的能耗。在小区设计中要与建筑节能设计互相配合,统筹考虑建筑朝向、日照间距、通风、景观绿化,合理应用雨水回收系统,透水地面砖等节能、环保技术以及配套设备(能源供应、小高层给水、公共照明、电梯等)采取的节能措施,大力推广部分太阳能热水供应系统等先进技术,以形成系统的住宅建筑节能体系,营造能耗低、环境舒适的居住环境。坡屋面建筑与平屋面建筑相比,其坡屋顶增大了屋顶的热交换面积,加大了能耗,因此不利于房屋的节能。结合建筑形体空间的处理,可以在建筑物中设通风口,加强气流组织,改善小区内部的通风条件。从建筑外观形态上来谈,影响能耗大小主要有两个因素,一个是建筑绝对的大小,也就是我们常说的体量,另一个就是平面是否紧凑。德国建筑中“方盒子”非常普遍,究其原因,并非建筑师们缺乏创造性,而是“方盒子”有利于节能。在小区建筑实例中,建筑物体型北侧采用实墙与带形窗对比的主要处理手法;南侧立面运用有金属、木纹肌理的幕墙和带有遮阳措施的双层隔热玻璃幕墙,结合灵活流畅的曲面,创造了一个轻松和谐的建筑造型。
三、小区建筑设计中节能窗户的应用
窗户的传热系数是屋顶或外墙的4~5倍,即在同样的气候条件下,窗户的传热损失是屋顶或外墙的4~5倍。据统计,对于我国北方典型的建筑物围护结构,冬季热损耗中,窗的散热损失占40%~50%。在夏季,从窗进入的辐射热占空调负荷20%~30%,而在南方则更大。窗户成为建筑物护结构中隔热、保温最薄弱的环节。普通平板玻璃透光性很好,这也是它成为窗用材料的必要条件。但普通平板玻璃在太阳光谱的可见光和近红外线部分的透过率都很高,并且普通浮法玻璃的辐射系数很大(约为0.84),所以窗玻璃的热传递中辐射传热占很大比例。因此,虽然玻璃的导热系数为0.76 W/(m.K),低于钢筋混凝土(1.74)、粉煤灰陶粒混凝土 (0.95)、硅酸盐砌块(0.87)和灰砂砖砌体 (1.10)等墙体材料,但传热系数值却比砖、混凝土等其他墙体材料高出许多倍。空气中的水分子等活性分子的存在,是影响中空玻璃能量的传导传递和对流传递性能的主要因素,因而提高中空玻璃的密封性能,是提高中空玻璃隔热性能的重要因素。由于在太阳和室内空气进行辐射换热的同时,还往往存在导热和对流换热,所以在建筑窗户玻璃的选用过程中,为了达到更好的隔热保温效果,可选用双层玻璃四周边黏合、夹层中间抽真空的真空玻璃,能将导热和对流换热减少到最低限度,但成本较中空玻璃高得多。用低辐射玻璃制成的中空玻璃或真空玻璃,把热传导和热辐射作用都降低下来,可以使窗玻璃的传热系数下降到2.5 W/(m2.K)甚至0.5W/(m2.K)以下,具有很好的蓄热、保温作用,节能效果非常显著。阳光反射玻璃可反射掉一部分太阳的热辐射,降低进入室内的太阳能,在夏季会显著减低空调电耗。研究表明,当外墙传热系数值降低到1.1 W/(m2.K)以下时,再减小该系数值对降低建筑能耗的效果已不明显,即通过外墙保温实现降低建筑能耗的潜力已经很小。因此,今后建筑节能的关键是建筑玻璃,大力发展和广泛应用传热系数低的新型节能窗玻璃,将是今后建筑节能的主要途径。
四、设计领域可持续发展的应用
1、所谓建筑设计，就是要从最开始的环节控制建筑各个方面的节能措施，而首先应该考虑的就是建筑在自然采光以及通风等方面的表现。
在现代建筑当中，采光通风及温度调节等方面的控制与平衡大多靠机械完成，而这方面科技的不断发展所造成的一大弊端就是滥用空调。空调的大肆滥用所造成的最直接结果就是能源浪费和生态平衡的破坏。面对这种现象，我们在建筑设计时对于这些持续性的能源消耗可用更为先进的方式进行缓解，比如生活消耗能源从电力消耗转向太阳能的利用，太阳能最大程度的利用可以解决生活热水、温度控制等问题。而建筑结构本身的自然通风性能也应该考虑到，自然通风方面的出色表现可减少很多不可再生资源的浪费，而且对于人体健康来说，自然通风和采光也更为符合可持续发展对环境保护要求。
所以，在建筑设计过程中，设计师和相关单位应该逐渐重视起来，在相关工作时更多的考虑建筑所在地周边的气候条件以及地形地质状况，将这些元素和建筑设计有机结合，以此来实现最大程度上的自然采光和自然通风。减少人为的照明和通风能耗。
2、建筑材料选择的可持续性应该得到重视，在建筑的建造和使用乃至维护成本方面，建筑设计人员应该考虑得更远，目前钢结构建筑的大力提倡其实就是基于这方面的考虑。建筑材料在应用中的可循环利用对于能源消耗的减少有长远意义，而且钢结构建筑对于生态环境的承受力也更强。我们传统的建筑材料在制造和使用过程中所具有的不可再生性和不可循环利用等特点都是需要得到改进的。
3、建筑能耗需要得到控制：除了建筑室内的采光通风以及保温以外，外墙保温在近年来的建筑工程设计当中也逐渐被重视，外墙保温环节在很大程度上也能帮助建筑本身的节能。在具体设计时，建筑墙体的外侧采用玻璃覆盖，两者之间有空隙，透过玻璃进入的太阳能被储存在墙体中，冷空气流经墙体时，被加热后引入室内。这种方法在热带和寒带都有保温隔热作用。采用新型的屋顶保温材料如岩棉、矿棉、玻璃棉、加气混凝土保温块等；在屋顶设置采光窗，它既是采光的需要，也具有吸收太阳能量的功能；如果条件允许，还可设置屋顶花园，既美化环境，又有很好的保温隔热效果。
五、生态建筑的可持续建筑设计实践
在建筑与城市，建筑与景观环境的关系方面，“可持续”性建筑设计所涵盖的领域已经涉及到了建筑学、城市规划学、景观建筑等。而在城市发展和建设过程中，必须优先考虑生态问题，并将其置于与经济和社会发展同等重要的地位上；同时，还要进一步高瞻远瞩，通盘考虑有限资源的合理利用问题，即我们今天的发展应该是“满足当前的需要又不削弱子孙后代满足其需要能力的发展”。建筑及其建筑环境在人类对自然环境的影响方面扮演着重要角色，因此，符合可持续发展原理的设计需要对资源和能源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考，从而使其满足可持续发展原则的要求。
生态建筑所包含的生态观，有机结合观，地域与本土观，回归自然观等等，都是可持续发展建筑的理论建构部分，也是环境价值观的重要组成部分，因此生态建筑其实也是绿色建筑，生态技术手段也属于绿色技术的范畴。
六、结语
在我们的建筑发展中，生态环境破坏不能作为发展的代价，在这个过程中应该优先考虑生态环境。而在建筑设计当中，设计师除了应该考虑建筑在形体美学方面的表现，还应该关注先进科学技术的应用，要更多的从生态学的层面和角度来探索建筑设计，在努力创造人造环境与自然环境和谐的同时，创造一个可持续发展的建筑环境。
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