浅谈住宅建筑的节能设计

2022-09-12

建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建 (改建、扩建) 、改造和使用过程中, 执行节能标准, 采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品, 提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率, 加强建筑物用能系统的运行管理, 利用可再生能源, 在保证室内热环境质量的前提下, 减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。

建筑设计是实施建筑节能的关键环节。住宅建筑是最常见的建筑类型, 做好住宅建筑的节能设计尤为重要。下面着重谈谈住宅建筑设计的节能措施。

1 规划节能设计

小区规划中, 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。因此, 小区规划也应注重对节能问题的研究, 适应当地自然环境、气候和地理条件, 从项目选址、交通组织、环境绿化、空气质量、噪声、采光与日照、小气候等方面提出要求, 合理选择住宅建设用地, 避免有害环境对居住环境的影响。在小区规划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采取的节能措施, 大力推广部分太阳能热水供应系统的利用等先进技术, 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。

2 平面节能设计

住宅建筑平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的套型面积不但可以节约用地, 还可以大大节约建筑用材, 减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外, 建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。由于我国地处北半球, 太阳高度角和方位角变化规律使南朝向成为最佳节能的建筑朝向。此朝向夏季可减少太阳辐射得热, 冬季可增加太阳辐射得热, 而且此朝向建筑与我国夏季盛行的东南风差不多成垂直关系, 容易形成穿堂风, 而又避开了冬季盛行的西北风。因此, 将住户长时间活动的居住空间 (如客厅、主要卧室) 设于日照通风条件最佳的南向位置, 利用自然环境使室内达到最大的舒适度, 为住户节约空调和采暖的能耗。而南北向建筑可以获得最多的南朝向房间, 所以建筑平面宜设计成南北向。对于日照、通风条件较差的北置平面功能比较次要的厨房、卫生间、电梯、楼梯、管道井、机房等, 以避免冬季西北风灌入, 挡住东西向日照直接照射主要房间。据有关资料显示, 在其他条件相同的情况下, 南北向的多层建筑的传热耗热量比东西向可降低5%左右。

3 体形节能设计

减少建筑物体形系数, 也就是减少建筑物外表面积, 减少外围护结构面积, 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的外表面积和外表面积所包围的体积之比。因此, 体形系数越小, 外围护结构的传热损失越小, 对建筑节能越有利。在其它条件相同情况下, 建筑物的耗热量指标随体形系数增大而增大。从节能考虑, 体形系数应尽可能小。体形系数越小, 外围护结构的热损失也越小, 这是建筑节能设计的普遍常识, 但它还与建筑造型、平面布局、采光通风等因素密切相关, 体形系数过小将造成建筑造型呆板、平面布局困难甚至影响采光通风等建筑功能。这就要求建筑师在进行建筑创作时, 除考虑建筑的平面布局和建筑造型外, 还必须适当控制建筑物的体形系数, 以达到节能的目的。

4 外墙节能设计

居住建筑外墙要达到一定的节能效果, 除少数可采用单一墙体外, 一般均采用复合墙体, 即将高效保温材料与承重材料进行复合。由于保温材料所处的相对位置不同, 有内保温、外保温及夹芯复合墙体之分。夹芯保温复合墙体由于综合造价较高, 在民用建筑中采用不多, 目前采用较多的均为外墙内保温复合墙体及外墙外保温复合墙体。

5 屋面节能设计

在建筑物受太阳辐射的各个外表面中, 屋面是接受太阳辐射时间最长的部位, 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、灌木等植物形成生态型屋面, 既可阻挡热效果, 又可美化环境, 改善城市气候, 做到一举两得。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, 也是屋面节能的有效措施。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。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。

6 门窗节能设计

外门窗是传热的重要渠道, 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。合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应尽量少做落地窗、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向开窗有别, 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) 和门窗配件, 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。

建筑节能是贯彻国家可持续发展战略的重要组成部份, 建筑节能标准作为建筑节能的技术依据和准则, 是实现建筑节能的技术基础和全面推行建筑节能的有效途径。

摘要：在住宅建筑设计理念和设计策略上创造一个健康、舒适、温馨而又节能的工作环境, 是建筑节能设计的重要内容之一, 是我国当前发展绿色建筑的方向。本文从几个方面详细分析了实现建筑节能、优化设计的途径和方法。

关键词：住宅建筑,节能,设计