浅析住宅建筑设计中的节能设计

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摘要：本文主要分析目前节能热不断升温,建筑节能源潮正在以现代新技术为基础兴起,提出了关于住宅建筑的节能设计。 关键词：住宅建筑；重要性；节能

中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：

引言:住宅的总体规划应与单体建筑相协调,充分考虑各种宏观因素(如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等)对单体布局的影响,充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋住宅建筑单体夏季都有充足的迎风面,冬季都有充足的日照,以满足采暖、通风与采光的要求。

1.建筑节能的重要性目前世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源日趋枯竭，人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能和核能，而我国的能源问题更加严重。我国能源发展主要存在四大问题：①人均能源拥有量、储备量低；②能源结构依然以煤为主，约占75%。全国年耗煤量已超过1 3亿吨；③能源资源分布不均，主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足，造成北煤南运、西气东送、西电东送；④能源利用效率低，能源终端利用效率仅为33%，比发达国家低1 0%。

随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32%，加上每年房屋建筑材料生产能耗约1 3%，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45%。我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95%以上仍是高能耗建筑。如果我国继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远地保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。 2. 住宅屋面的节能设计 在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳直射时间最长的部位,因此受辐射得热也是最多的,相当于东西向墙体的2～3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料(如膨胀型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。此种方法施工简易,可广泛采用。 另外,利用屋顶种植花卉、灌木形成生态型屋面,既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热,又可美化环境,改善城市气候,做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜,可起到滞阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,有利于屋面的保温隔热。同时,在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热,从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。据测试,蓄水、种植屋面土壤表面温度与一般屋面表面温度比较,温度可低27℃。此外,采用平坡屋顶结合的构造形式,在屋面保温隔热层上做架空层,通过空气流通来散热也是个不错的办法。

3. 住宅外墙的节能设计 墙体是住宅的主体部分,是建筑室内外热交换的主要介质,建筑节能50%,其中就有约25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相差可达4～10度,所以墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。 目前,常用的几种外墙材料中,保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、聚苯乙稀、加气混凝土等。复合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。外保温是连续外包的,有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。此外,减少建筑物体型系数,也就是减少建筑物外表面积,减少护结构面积,减少建筑形体的凹凸,也是节能的有效措施之一。体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。因此,体形系数越小对建筑节能越有利,也就是说,在其他条件相同的情况下,宽的建筑比窄的好,高的比矮的好,外表整齐的比外表凸凹变化的好。为得到合理的有利节能的建筑体形,体形系数一般应控制在0.3以内,住宅进深应扩大到10m以上,而长度则以55m为宜。

从热传递方面分析,通常建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大,所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在此处,所以一般交角处是建筑物耗能量较大的部位。如果建筑物设计成圆柱形,则外墙棱角少,外表面积也小,有利于减少能量的消耗。所以外表面整齐的建筑比外表面凸凹变化的建筑要节能。

从接收太阳辐射热能考虑,应使建筑物南向墙面的面积尽量的大,其他墙面的外表面积尽可能的小,也就是说南向墙面与其他各方位墙面的面积比应是越大越好。另外,也可以利用植物来调节气温,在日照强烈的墙面,种植植物来吸收太阳热量,减少传入室内的热源。

4.住宅门窗的节能设计

外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别,不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。设置外窗部位,应提高外窗的密封性能(如选用胶条密封而不是毛条),选用好的窗型(如平开窗气密性相对较好),门窗配件,提高窗框的隔热性能(如采用塑料型材、铝合金断热型材、玻璃钢型材、铝木复合材料等),减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃(如中空玻璃、镀膜玻璃等)。

根据国内外大量应用经验证实,采用双层玻璃塑料钢窗是较好的选择。外门窗除了采光,通常也是建筑自然通风的渠道。所以,外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。夏季迎风面可作为主要的开窗部位,引进自然风,增加夏季的渗透通风。但同时,外门窗的设计应减少冬季寒风的渗透,有利于室内保温,改善生活环境的舒适度。对于向阳的地方,可采用凹式开窗设计,外加遮阳板及镀有特种金属的热反射窗帘,这种设计既美观又兼有较好的遮阳效果。

5.建筑物围护结构细部的节能设计

细部的节能设计对于建筑物的整体节能也非常重要，应从以下各部位着手:①热桥部位应采取可靠的保温与“断桥”措施，热桥部位主要指建筑外维护结构中热量传递较快的钢筋混凝土梁、柱、架空楼板等部位；②外墙出挑构件及附墙部件，如阳台、雨罩、靠外墙阳台栏板、空调室外机搁板、附壁柱、凸窗、装饰线等均应采取隔断热桥和保温措施；③窗口外侧四周墙面应进行保温处理；④门、窗框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵；⑤门、窗框四周与抹灰层之间的缝隙，宜采用保温材料和嵌缝密封膏密封，避免不同材料界面开裂，影响门、窗的热工性能；⑥采用全玻璃幕墙时，隔墙、楼板或梁与幕墙之间的间隙，应填充保温材料。

6.结束语

建筑设计应结合当地的事实条件比如地理环境、气候条件,按照国家的节能政策和节能标准的规定,在传统民居中吸取营养,充分地利用地方材料，从建筑的整体及外部环境、单体设计、围护结构的整体及细部构造设计等方面全方位进行节能设计。

参考文献:

[1] 杨子江. 建筑屋面节能技术. 工业建筑，2005

[2] 邱永亮,朱菊梅. 住宅建筑节能优化设计的探讨. 陕西建筑，2005

[3] 裴中良. 阐述建筑设计与建筑节能. 工程建筑，2011