住宅建筑节能设计

【摘 要】本文从建筑设计的角度,分析了住宅建筑节能的必要性和可以采用的技术手段.

【关 键 词】住宅；建筑设计；节能

1前言

近年来,我国政府对建筑节能十分重视,制定和颁布了一系列新标准、新规范,旨在加强建筑节能工作的开展.业内工程技术人员为此做了大量的工作并取得了一定的科技成果,积累了一些经验.建筑节能工作有许多环节,建筑设计则是其中重要环节.

2建筑节能要求十分迫切

2.1建筑能耗约占社会总能耗的1／3

我国建筑能耗的总量逐年上升,在能源总消费量中所占的比例己从20世纪70年代末的10％,上升到近年的27．45％.而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33％左右.以此推断,国家建设部研究表明,随着城市化进程的加速和人民生活质量的改善,我国建筑耗能比例最终还将上升至35％左右.如此庞大的比重,建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋.

2.2高耗能建筑比例大,加剧能源危机.

据分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿至20亿m2,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97％以上是高能耗建筑.以如此建设增速,预计到2020年,全国高耗能建筑面积将达到700亿m2.因此,如果现在不开始注重建筑节能设计,将直接加剧能源危机.

2.3我国建筑节能状况落后,亟待改善

在70年代能源危机后,发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术,而我国却忽视了这一方面的问题.时至今日,我国建筑节能水平远远落后于发达国家.举例说明,国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多.外墙的传热系数是他们的3．5~4．5倍,外窗为2～3倍,屋面为3～6倍,门窗的空气渗透为3～6倍.现在,欧洲国家住宅的实际年采暖能耗己普遍达到m2／6L油,大约相当于m／8．57kg标准煤,而在我国,达到节能50％的建筑,它的采暖耗能每m也要达到12．5kg,约为欧洲国家的1．5倍.

因此,与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比,我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上,与发达国家存在较大的差距.而对于美国而言,全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作己基本完成,我国却没有那样强有力的能源后盾支持,在这样的国情下,建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫.

3节能型住宅建筑设计要点

设计者在住宅建筑设计中,要充分考虑住宅建筑布局和体形、建筑平面设计、围护结构及材料等方面的因素,达到住宅建筑热环境节能的目的.

3.1住宅建筑布局和体形

住宅建筑节能设计所涉及自然地理环境、小区规划中建筑群体的朝向、体形、间距、高低及道路网的布局,广场绿地的分布等都会影响规划区的微气候,影响建筑的日照和通风,由此影响到建筑的耗能.

住宅建筑布局和体形优化设计要充分结合当地的自然环境因素、气候特征、建筑功能、居民行为活动特点等因素,从布局、朝向、间距、冬季主导风向、太阳辐射及建筑外部环境构成等方面进行考虑.比如：住宅朝向的选择,尽量采用南北朝向,避免东西朝向,以其有利于夏季的自然通风,冬季增长日照时间；在建筑设计中,考虑到建筑节能的需要,应尽量减少建筑形体的凸凹,体形系数宜控制在0．3以内,住宅进深应扩大到lOm以上,以10～14m为宜,住宅长度以55m左右较为适宜；在总体规划设计中,应合理选择热源形式,优化布置室外供热管网,以减少热传输的损失.

3.2建筑平面设计

住宅建筑平面设计中,主要考虑建筑平面形状、热环境分区以及温度阻尼区的设置等方面因素.

住宅建筑平面形状应规整,尽量减少护结构面积,增加冬季直射室内的阳光,夏季减少太阳辐射.比如把房屋外墙面积大、开窗多的一面正对太阳辐射强度大的南向,使建筑在冬季可以有效地收集太阳能,北侧外墙只开设小窗,主要满足通风的需要,而东、西方位不开窗或开小窗.热环境分区中把要求较低的厨房、厕所、过厅等布置在北向,而尽量争取将居室布置在南向,充分利用太阳能,保持冬季室内有较高的温度；应适当减少北窗开窗面积.住宅建筑中设置一定的温度阻尼区可有效地减少传热损失.例如楼梯间由过去的开敞式改为封闭式,楼梯间设窗；北向单元人口均设门斗,避免冬季西北风灌入；对屋面上人孔密封处理,使整个楼梯间形成一个温度阻尼区.

3.3围护结构及材料

建筑围护结构,由包围空间的将室内与室外隔开的结构材料和表面装饰材料构成,包括墙、窗、门和屋面、地面,在建筑围护结构中.墙体、屋面、地面和门窗是建筑能耗的四大部位,而门窗则排列在首位.围护结构必须平衡通风和El光的需求,并提供适合于建筑地点的气候条件的热湿保护.建筑围护结构的保温性能尤其是一个非常重要的指标,在墙体的外面增加一层保温材料是非常必要和非常有效的,而且在一个合理的厚度范围内,保温层越厚,热工性能越优越.围护结构及材料住宅建筑设计节能优化考虑包括墙体节能、外门窗节能、地面节能、屋面保温节能等方面.

3.3.1墙体节能

墙面的耗热量要占建筑采暖热耗的1／3以上,北方地区的墙体靠单一材料很难达到节能指标的要求,应考虑采用复合墙体.如粘土空心砖、混凝土空心砌块、非粘土砖等与高效保温材料EPS板、XPS板、聚氨酯等复合材料.复合墙体的保温形式一般包括外墙内保温、外墙外保温和夹芯墙体三种.外墙外保温具有如下优点①可保护主体结构,从而增强结构的耐久性；②可减少因温度应力造成的墙体开裂；③能避免或减少冷桥及墙面的冬季结露现象；④不占用有效建筑使用面积；⑤施工时不会影响住户正常使用,旧房改造时应优先采用.由于西北地区住宅建筑多以砖混结构为主,结构厚而重、蓄热系数大、热稳定系数相对较高,采用外包式保温可以防止保温层与主体墙层之间的蒸汽渗透,因此建筑节能宜采用外墙外保温.

3.3.2外门窗的节能

外门窗是耗热的重要渠道,是节能的重点部位.窗户对住宅热环境的影响相当大,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,通过外门窗的热损失占建筑物总热损失的40％～50％,在保证室内采光的前提下.合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一.

另外,窗户的传热系数约为墙体的3―4倍,只有门窗达到每小时每米缝长的空气渗透量42．5m3,才能达到节能优化设计,为此,要利用新型门窗材料,改善保温隔热性能.

3.3.3地面节能

为满足地面保温蓄热要求,可在垫层下铺300mm厚戈壁石蓄热层,外墙内侧设2m宽、0．3m厚的炉渣保温带.

3.3.4屋面保温节能

屋面传热量虽仅占整个建筑面积的9％.但对顶层房间的影响较大.根据本地区实际情况设计好屋面构造,选择好保温材料,对屋面防水、保温、隔热进行综合研究,是解决屋面节能的关键.在屋顶的设计中,考虑其受风、降水、日照等气候因素的影响.应通过造型、构造和材料选择达到利用改善微气候条件的效果.

4结束语

建筑节能是一项系统工程,作为设计行业的人员,在对建筑进行节能设计的同时我们应根据当地资源条件,因地制宜,就地取材,合理利用.同时体会到只有从事建筑设计工作的人员和从事建筑技术工作的人员更密切地合作,才能真正有效地取得实际成果.