居住建筑節(jié)能設計策略

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【摘要】節(jié)能環(huán)保問題是當前人們關注的重點問題，對于建筑能耗而言，也在經濟發(fā)展中長期困擾企業(yè)發(fā)展的主要問題。對于我國來說，盡管地大物博，但人口眾多，人均資源占有率相對較低。隨著人們生活水平的不斷提高，對建筑低能耗的要求也越來越高。本文主要針對夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設計的要求進行分析，對居住建筑節(jié)能設計的方法及節(jié)能效率進行分析。

【關鍵詞】建筑節(jié)能；低能耗；設計策略

前言

夏熱冬冷地區(qū)夏季較為悶熱，而冬季則較為寒冷，該地區(qū)的建筑熱濕環(huán)境也相對較差，居民在夏季投入的降溫費用及冬季的取暖費用都比較高，所以需要針對建筑進行節(jié)能設計，是建筑具有低能耗的特性，降低居民的降溫及取暖費用。在建筑能源利用方面，我國的能源利用率相對較低，僅采暖、照明、空調及加點等設施消耗的資源占據(jù)我國整體能源消耗的30%以上?？梢?，居住建筑節(jié)能設計在社會可持續(xù)發(fā)展中肩負著重要的功能。

1居住建筑節(jié)能設計理念

建筑節(jié)能是一個長期的過程，不可能一次就能達到最佳狀態(tài)。根據(jù)我國建筑節(jié)能工作的發(fā)展情況來分析，當前建筑節(jié)能設計主要針對以下幾個方面開展：①對氣候環(huán)境因素要加以利用。在設計中對有利條件要爭取利用，對不利因素要盡可能的避免，使建筑與自然環(huán)境融為一體，滿足人們對建筑環(huán)境的需求。在不同地區(qū)建筑節(jié)能設計時，要結合當?shù)氐臍夂蛱攸c，重視自然采光與通風，對建筑空調、采暖系統(tǒng)的特點和氣候條件要兼顧。②改進當前建筑材料、設計及構造中能耗較好的環(huán)節(jié)，在經濟條件許可的條件下，發(fā)揮建筑節(jié)能的作用。③對建筑進行設計過程中，要將節(jié)能降耗的思想貫徹其中，對新的節(jié)能技術要不斷應用，向超低能耗、無污染的建筑發(fā)展方向發(fā)展。

2建筑平面節(jié)能設計策略

2.1建筑選址

對日照的充分利用是建筑選址中的首要條件。日照關系到人類的生存、熱工效率及身心健康，在居住建筑內部空間設計中，對日照條件要爭取利用，包含日照質量、日照時間等方面。居住建筑規(guī)劃中，要選擇向陽的地段，以南北向為主，對日照條件加大利用，為了對日照間距的要求進行滿足，各地區(qū)也都有相應的日照間距標準。對于建筑物冬季防寒保溫性能而言，冷空氣度建筑外圍護體系的滲透影響室內保溫想能，特別是寒冷的冬季，建筑選擇要盡可能的選擇在避風位置，可用錯落交織的布局結構防止風影效應，建筑圍護體系節(jié)能、保溫、門窗洞口設計中，依據(jù)建筑圍護體系不同部位風壓分圖作為依據(jù)。

2.2建筑布局

對居住區(qū)整體布局要充分考慮，做到不同間距、角度、體量及道路走向的建筑物組合布局，對日照及自然通風條件充分利用，從而形成夏季不同的熱量盈余與冬季不同的熱量需耗。居民取風向、風速受道路走向的影響較大，在住宅群與道路之間，氣流多以垂直方向、速度較小的管狀氣流為主，不容易穿越建筑物，所以對住宅群體不同體量、形狀的布局與組合要充分考慮，使高層住宅與地層住宅錯落排列，利用住宅區(qū)的植被、道路等形成自然通風和流動氣流。保證冬季建筑物室內保持熱量，放置冷風進入建筑物內，而在夏季又能形成穿堂風，達到自然降溫的目的。合理進行建筑布局，使居民取形成微氣候環(huán)境，實現(xiàn)人工生態(tài)系統(tǒng)的平衡，有利于建筑能耗的降低，節(jié)能效果的實現(xiàn)。

2.3建筑位置及朝向優(yōu)化

在建筑布局方面，需要對城市環(huán)境的影響進行考慮。對容積率要合理選擇，如果容積率過高，那么建筑對日照的需求就難以滿足。日照輻射能量非常大，但建筑如何有效利用日照能源，是建筑節(jié)能設計中需要重視的問題。城市規(guī)劃中，要對日常加以重視，對建筑的朝向與位置合理確定，確保每一棟建筑都能獲得充足的太陽輻射熱能，所以建筑節(jié)能中與建筑方位有直接關系。2.4窗墻比控制所謂窗墻比，指的是建筑各方向的開窗面積與對應朝向外表面的比值。眾所周知，窗戶的傳熱系數(shù)高于同面積保溫墻體3~6倍，而相同墻體面積的熱量損失要比窗戶損失的能耗高24倍以上，所以，如果其它條件不變，窗墻比越大，損失的能耗也就越多。所以，基于降低能耗、節(jié)約能源的角度考慮，在滿足使用需求的條件下，對居住建筑窗墻面積比要合理控制。通常而言，對窗墻比進行確定時，主要按照建筑所在地區(qū)的夏季與冬季日照情況及季風情況作為依據(jù)，同時考慮開窗需求面積、室外空氣溫度、室內采光需求及建筑能耗占比等因素綜合考慮，通常情況下，窗墻比控制在0.2~0.5之間。

3建筑主體節(jié)能設計

3.1外墻節(jié)能設計

外墻保溫大致可分為外保溫、內外溫及夾心保溫三大類。內保溫是在墻體內側設置保溫層，該方法屬于傳統(tǒng)保溫方式，造價較低且施工簡單，但在熱橋處理中容易出現(xiàn)問題，如凍融或浸漬等容易時保溫隔熱墻面開裂、發(fā)霉等。所以該保溫方式主要作為外保溫的補充方法，一般不單獨使用。夾心保溫在墻體內、外兩側墻片之間設置保溫材料的方法。墻體可為混凝土空心磚砌塊、粘土磚等，此類墻體材料的耐候性及防水性能較好，所以對保溫材料要求也不高，一般的巖棉、玻璃棉及聚苯乙烯即可。且在施工條件及施工季節(jié)方面也不受影響。在夏熱冬冷地區(qū)，由于此類保溫墻體的厚度較大，并且內外墻需要連接件連接，施工工藝復雜，存在熱橋，無法充分發(fā)揮保溫材料的效率等。外墻保溫是在墻體外側設置保溫層的方法，不存在熱橋，對墻體受溫度的變形應力也能降低，所以該保溫方法的應用比較廣泛。因為是在墻體外側設置保溫材料，所以建筑各部位冷、熱橋的影響基本可消除，保溫材料的保溫效能能夠充分發(fā)揮出來。與內保溫及夾心保溫方法相比，保溫材料相同的條件下，外保溫所需的保溫材料厚度較小，實現(xiàn)節(jié)約材料的目的。外保溫使墻體保溫隔熱性能提升，室內熱能傳導損失減少，室內熱穩(wěn)定性提高。此外，雨雪風霜對外墻體的侵蝕作用也減少，墻體防潮性能提高，避免了室內墻體出現(xiàn)結露、霉斑等現(xiàn)象。由于保溫材料在墻體外側，保溫材料內的毒害物質對室內環(huán)境不會造成影響。外保溫材料中，主要有擠塑聚苯板、膨脹聚苯板、酚醛樹脂、硬泡聚氨酯及巖棉板等。隨著建筑防火需求的提高，部分耐火性能差的保溫材料也逐漸被禁用，諸如HX隔離室防火保溫板等新型防火保溫材料的應用逐漸增多，建筑外圍保護結構應用熱工性能較好的材料，可實現(xiàn)降低能耗的要求，實現(xiàn)建筑節(jié)能的需求。

3.2門窗幕墻

玻璃幕墻與玻璃門窗是建筑通風、采光的通道，由于經窗戶損失的能耗非常大，為了降低建筑能耗，可從以下措施減少能耗損失：首先，應用中空玻璃。中空部分厚度不低于9mm，在幕墻中使用時，厚度不能低于9mm，適合厚度為12~20mm之間。為了使保溫性能進一步提升，可使用Low-E中空玻璃，也較低輻射玻璃，其中充有惰性氣體，在玻璃面鍍多層化合物或金屬構成膜系產品，具有較好的透光性與隔熱性。在門窗材料方面主要采用塑料型鋼、金屬-木復合型材、玻璃鋼型材等，幕墻可用斷熱型材、隱框結構及斷熱連接固緊件，降低熱橋效應。

3.3屋頂

屋頂節(jié)能設計中，主要針對太陽輻射熱的隔離為主，降低太陽直射，通過架空屋面、設保溫隔熱層、安裝太陽能熱水器、淺色屋面及種植植物等措施處理。還可設計蓄水屋面、通風屋面等方面，降低空調冷負荷，實現(xiàn)夏季降溫費用的節(jié)約。在夏熱冬冷地區(qū)，屋頂保溫材料主要使用擠塑聚苯板，該材料內部為獨立的密閉式氣泡結構，是一種吸水率低、抗壓高、不透氣、防潮、抗老化、耐腐蝕的優(yōu)質材料，導熱系數(shù)較低，能夠實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。如圖1所示，改變屋頂傳熱系數(shù)對整棟建筑節(jié)能效率的影響中，對頂層影響較大，而對地層以下影響較小，也綜合分析，也具有較好的節(jié)能效果。

4結語

冬冷夏熱地區(qū)居住建筑節(jié)能措施和途徑還有很多，在諸多節(jié)能措施中，要合理選擇節(jié)能方案，既要能夠降低能耗及資金的投入，還要保證節(jié)能效果的最大實現(xiàn)。除了對自然條件充分利用外，在建筑材料、空間、結構等設計方面，也要合理布局，同時，對可再生能源的利用也是建筑節(jié)能設計中的關鍵點，是夏熱冬冷地區(qū)居住見著發(fā)展的一個主要方向。

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作者：陸丕偉 單位：華藍設計（集團）有限公司