探讨现代城市住宅建筑节能设计

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摘要：为了降低能源消耗，城市住宅节能设计是必不可少的。节约能源是落实可持续发展战略的重要举措，是一个地区经济发展和社会进步的标志，也是项目建设必须遵守的原则。近几年住宅节能的重要意义已逐步受到建筑师重视，如何在住宅建筑设计中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，则是建筑师需要探讨的课题。

关键词：建筑住宅；能耗；节能设计；技术性措施；优化设计

Abstract: In order to reduce energy consumption, city residential energy saving design is indispensable. Energy saving is to implement the strategy of sustainable development is the important measure, is a regional economic development and social progress as well as the symbol of project construction must abide by the principles. In recent years the important significance of energy-saving has gradually by architects pay attention to, and how to architectural design of residence, better use of natural energy, improve the residential building energy efficiency, it is the architect need discussing.

Key Words: building homes; Energy; Energy saving design; Technical measures; Optimization design

中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：

0引言

一个国家的发展，离不开能源的消耗，而现在人类不断增长的能源消耗和传统经济增长方式带来的自然资源枯竭和环境恶化，已经使人类生存受到威胁。对我国而言，煤炭和水力资源比较丰富，但其可开采量和可开发量的人均水平，却均低于世界人均水平的一半，石油和天然气就更少。能源短缺已经成为制约我国经济社会发展的瓶颈，而建筑耗能在国家全部能耗中占有相当大的比重。千方百计做好建筑节能工作是节约能源的关键。对建筑业来讲建设节能型建筑，降低建筑能耗已经是当务之急。建筑节能设计，其目的就是通过一定的建筑构造做法，选择合适的建筑材料，达到减少能耗，节约热量、冷量、电能、燃料等目的，同时也要保证一定的舒适程度。

建筑能耗状况与建筑节能的重要性

1、建筑能耗状况

建筑能耗包括建造能耗(建筑材料的生产、运输能耗、建筑施工能耗)，使用能耗(供暖、空调、通风、给排水、照明、烹饪)等，其中，使用能耗远比建造能耗大得多。当前，我国的建筑能耗已接近社会终端总能耗的30%，占全国总能耗的首位。我国正处于城市化发展的高峰期，我国的民用建筑总面积400多亿m2，既有和新建建筑中，高能耗建筑分别为99%和95%。城市每年都有约20亿m2的新增建筑面积。与发达国家相比，我国的建筑能耗是发达国家的2~3倍以上，在资源再生利用率上也远低于发达国家。建筑节能已被认为是各种节能途径中潜力最大、最为有效的方式，对缓解我国的能源紧张和供应不足具有重要意义。所以，建筑节能是一项意义重大且十分迫切的任务。

2、建筑节能的重要性

（1）可以缓解能源资源的紧张局面，建筑节能是社会经济发展的需要。

（2）是减轻大气污染的需要，建筑采暖和饮食能量是造成大气污染的两个主要因素。

（3）可以保护生态环境和提高建筑热环境的质量，随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高，舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需求。

（4）是发展建筑业的需求。我国建筑节能的范围包括：建筑采暖、空调和照明的节能，并与改善建筑舒适性相结合。

（5）建筑用能排放大量CO2 使地球变暖，正危及生态平衡与人类生存，为了拯救环境，必须重视建筑节能。

在所有的建筑类型中，住宅的比例是最大的，占到70%左右；住宅的能源消耗也是我国城镇民用建筑中比例最大的部分，约占到70%~80%。同时，住宅为人类提供居住空间，与人的日常生活关系最为密切。因此住宅的节能是我国节能工作的重点，意义重大。

与发达国家相比，我国建筑节能设计起步较晚，且能源浪费现象又十分严重。造成这种状况的主要原因是：①节能意识淡薄，致使房屋建筑结构设计不合理；②过于着重工程的初始投资，而很少考虑建成后的日常运行中的能耗费用；③设备效率不高，运行管理不善；④采用传统建筑材料建造房屋，建筑设计保温标准偏低等。如果现阶段还不重视城市住宅的节能设计，而任高耗能建筑大行其道，那么城市住宅建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产的增长速度，国家的能源生产势必难以支撑这种浪费型需求。

充分了解我国建筑节能设计的必要性后，我们应该把建筑节能作为我国可持续发展战略的一部分。在提高和保证住宅舒适性的前提下，有效地利用建筑节能设计原理，尽量降低建筑物使用过程中的能耗。

二、影响建筑节能的因素

目前，建筑节能设计与人居环境同样受到建筑师的重视，在设计中均有着充分的体现。

但由于建筑设计的成果直接与开发商的利益挂钩，突出表现的往往是强调建筑的一次性投资，以及如何降低建筑造价，这样就导致了大量不合格产品进入建筑市场。例如，屋面保温材料以次充好、气密性达不到要求的窗户、保温材料厚度的减小、甚至取消外墙保温材料等。这使得节能设计在多层次、多方面发生矛盾，使住宅节能的要求达不到设计的满意效果，使成品建筑的供暖能耗自然增加。由于人们对一次性投资的短期效应与建筑能耗的长期效应没有正确的认识和理解，结果虽然一次性投资得到了控制，却造成了日后长期性的能源浪费，加大了长期性的资金投入。

另一方面，在我国建筑节能设计中存在着一些不合理的地方。外门窗是建筑能耗的最薄弱环节，约占总能耗的65%，我们常用的单层塑钢窗的传热系数为4.7W/(m2・k)，单层铝合金窗的传热系数为6.4W/(m2・k)。因此在建筑设计中应尽量采用单层塑钢窗。另外为了追求建筑的美观与舒适而过分的加大门、窗的面积，也是导致室内的保温隔热性能降低的一大因素。

三、建筑节能的基本要求及技术性措施

根据我国最新版《民用建筑节能设计标准》，建筑节能设计的主要目的是在保证建筑物使用功能和室内热环境质量条件下，将采暖能耗控制在规定水平。为了达到建筑节能设计的基本要求，在设计中应采用如下技术性措施。

1、优化建筑规划设计

在建筑规划阶段，要慎重考虑建筑物的间距、朝向、体量、体型、绿化配置等因素对节能的影响，改善室内热环境。在建筑的平面布局方面，朝向选择十分重要，夏季应尽量减少太阳直射室内及外墙面，应有良好的通风；而冬季则应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭[2]。可见，从节能和热环境考虑，建筑物以南北向或接近南北向为好，而应该避免东西向。如某些方位住宅不能为南北向，则至少应保证主要房间设在冬季朝阳或背风的部位，减少围护结构的散热量。同时，注意建筑间距与节能的关系，使建筑南墙的太阳辐射面积在整个采暖季节中不因其他建筑的遮挡而减少。

2、提高围护结构节能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷风渗透和围护结构的热传导两方面造成的。大量试验结果表明，住宅围护结构的耗能量占建筑采暖热耗的1/3以上，显然，如果围护结构具有良好的保温隔热性能，则可以减少夏季室外传入室内的热量和冬季室内传出室外的热量，从而减少建筑物的能耗。

（1）、窗户节能

窗户为薄壁的轻质构体，是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物夏季降温或冬季保温能耗的50%以上。在节能设计中不同朝向的墙窗比不同，在高能耗墙面(东西面)应避免开大窗，且应提高窗户的遮阳性能。同时，要根据制冷采暖费用和空调设备价格的综合比较去确定合适的玻璃品种，从导热性和隔热性两个方面去综合比选。新型节能型铝塑共挤门窗的出现，及《铝塑共挤节能门窗》（11CJ27）国家建筑标准设计图集的实行，也为建筑的节能提供了更多的选择。

在美林湖畔北苑设计中，住宅保证窗墙比满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》广东省实施细则(DBJ15-50-2006)4.1.4 条规定，各朝向的窗墙面积比，北向不大于0.45；东、西向不大于0.30；南向不大于0.50。商铺保证窗墙比满足《公共建筑节能设计标准》广东省实施细则(DBJ15-51-2007)4.2.2 条规定，建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不大于0.70。采用封装玻璃和绝热性能好的塑钢窗等措施，改善门窗绝热性能。门窗密封指标不低于国标GB/T7107―2002《建筑外窗气密性能分级及方法》，住宅部分采用热反射镀膜玻璃、商业部分采用中空玻璃。

（2）、墙体节能

我国长期以实心黏土砖为主要的墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪费，因而在节能的前提下，应进一步推广复合墙体和空心砖墙技术。

复合墙体的应用越来越广泛。其主要原理为：用砖或钢筋混凝土做承重墙，并与绝热材料复合达到增加墙体的保温隔热性能，绝热材料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。目前复合墙有两种做法：①内保温，将绝热材料复合在外墙内侧。此方法施工简易，目前应用广泛。②中间保温，即将绝热材料设在外墙与内墙中间，可取得良好的保温性，但要填充密实，避免内部空气对流。③外保温，将绝热材料复合在承重墙外侧，此方法热稳定性好，居住较舒适，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，对外保温材料的耐久性提出了很高的要求。

外墙围护结构是建筑热工设计中重要的部位，是建筑能耗的主要门户，在空调居住建筑中，外墙能耗约占总能耗的20%左右，外墙的节能率占总节能率的比例也比较大，改变外墙的传热系数和太阳辐射吸收系数P，可以节能15%左右。本项目设计围护结构中，除了部分剪力墙及框架梁为钢筋混凝土，建筑外墙均使用200 厚蒸压加气混凝土砌块，局部东西向及热桥部位采用硅酸盐保温砂浆保温。

（3）、屋顶节能

屋面节能的主要措施为：①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。②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大。

在美林湖畔北苑设计中，屋面保温层由阻燃型挤塑聚苯板、专用胶粘剂、耐碱玻璃纤维网布、高弹防水涂料组成，并采用浅色铺地砖。增加了屋顶的隔热性能。局部可结合屋面结构体系设计成绿化屋面，由于覆土层和植被层的蒸发作用，对降低屋面内外表面的温度有很大的作用。

四、结论

我国建筑节能设计才刚刚起步，建筑节能设计有很大的市场，前景是光明的。只要我们认真扎实地在以上各个环节中做好工作，就可以有效地降低建筑耗能量，利用“后发”优势，迎头赶上，为中国建筑业、能源业作出贡献。

参考文献：

[1]王焱.夏热冬冷地区住宅节能优化设计[D].南京：东南大学，2003.

[2]刘琦，王德华.建筑日照设计[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[3]宋德管.高层建筑节能设计方法[J].时代建筑，1996(3)：56-61.