论住宅建筑中节能设计

　　摘要:随着人们生活水平的提高，住宅产业蓬勃发展，人们对居住条件和质量需求逐渐增大，住宅对能源的占有逐渐增大，随着世界能源资源不断紧张，要求合理利用能源，减少能源消耗的呼声日益强大，节约能源迫在眉睫，本文笔者就现代建筑中的节能设计进行研究探讨,建筑节能设计对于降低建筑能耗，实现住宅在设计方面的能源节约，实现城市建设可持续发展具有重大意义。

　　关键词:住宅;节能;设计;节能措施

　　引言

　　我国建筑建材生产及制造过程中的能耗，住宅的总能耗占全国总能耗37%，其中我国住宅建设用钢量占全国用钢量的20%，水泥用量占全国总用量的10.6%。城市建成区的用地30%用于住宅建设，住宅使用能耗占全国总能耗的20%。建筑节能工作越来越受到我国政府的重视，最重要的措施之一就是2005年的7月1日实施的GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，按照《标准》进行的建筑节能设计，在保证相同的室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少50%。

　　建筑节能分为二部分：一是建筑物自身的节能t二是空调系统的节能。建筑物自身的节能主要是从建筑设计规划、维护结构、遮阳设施等方面考虑。空调系统的节能是从减少冷热源能耗、输送系统的能耗及系统的运行管理等方面进行考虑的。据有关资料介绍，围护结构的传热系数每增大1W/M2.K，在其他工况不变条件下，空调系统设计计算负荷增加近30%。所以改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷，是建筑设计上的首要节能措施。

　　理想的节能建筑应在最少的能量消耗下满足以下三点：一是能够在不同季节、

　　不同区域控制接收或阻止太阳辐射。二是能够在不同季节保持室内的舒适性;三是能够使室内实现必要的通风换气。目前，建筑节能的途径主要包括：尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率。减少建筑围护结构的能量损失，降低建筑设施运行的能耗;在这三个方面，高新技术起着决定性的作用。

　　1住宅建筑节能设计整体环境设计

　　当前，环境设计已成为居住区规划设计中的重要的一环。创造对节能有利的微气候条件对建筑节能也非常重要，建筑的总体布局决定了建筑的朝向，并与基地的通风和热环境状况密切相关，因此，适应气候的总体布局是建筑节能的起点。具体措施有：

　　(1)在规划设计中，合理、高效地利用自然通风是节能设计的一个重要手段，为减少夏季空调运行时间和保证不使用空调季节室内的热舒适性，通过疏导基地和建筑群体通风，在群体空间布局上采用前后错列、斜列、前疏后密等方式以疏导气流，并使建筑物处于周围建筑物的气流漩涡区以外。

　　(2)太阳辐射热对建筑能耗影响最大，根据太阳高度角方位角的变化规律，建筑南向夏季可减少辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向。

　　(3)在建筑设计中建筑体形尽量简洁，减少体形系数，使体形系数控制在0.3以下。利用建筑体形和建筑能耗之间的关系，设计出合适美观的创新形体来降低建筑能耗水平。

　　(4)绿化对居住区气候条件起着十分重要的作用，它能调节改善气温，调节碳氧平衡，减弱温室效应，减轻城市的大气污染，减低噪声，遮阳隔热，是改善居住区微小气候，改善建筑室内环境，节约建筑能耗的有效措施。

　　总之，建筑工程设计要按功能要求合理组合空间造型，充分考虑建筑体形、围护结构对建筑节能的影响，合理确定冷源、热源的形式和设备性能，选用成熟、可靠、先进、适用的节能技术、材料和产品。

　　2住宅建筑墙体节能设计

　　在建筑外围护结构中，墙体所占比重最大，通过围护结构的传热耗热量约占75～80%。因而外墙体的保温设计相当重要，必须改变以往老的外围护设计，改为采用新的节能墙体材料。实施JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准新标准》，外墙材料有了很大的变化。增加保温效果。将承重粘土砖改为承重空心砖，增加了砖的孔空隙率，对保温起到了一定的作用，但由于施工砖墙体时，空隙易被砂浆堵住，难以保证保温效果。墙体改革，推动了新型墙体材料的发展，多种节能型墙体应运而生，主要有以下几种:

　　(1)承重空心砌块。它是由混凝土和多孔材料组成，具有高强、承重、保温、节能、导热系数低等特点。

　　(2)加气混凝土外墙。加气混凝土产品有粉煤灰加气和砂加气2种，有砌块、条板状，该类产品本身导热系数小，是建筑热工性能较好的一种新型墙体材料。

　　(3)内保温复合外墙。构造特点与单一材料墙相比，构造组合合理，有较高的热绝缘系数，能较好地发挥保温材料的作用，在满足承重要求的前提下，砖墙可适当减薄。

　　(4)夹心复合外墙。将墙体分为承重和保护部分，中间留有20-50mm空隙，内填无机松散或块状保温材料如炉渣、膨胀珍珠岩等，也可以不填材料做空气层。

　　建筑外围护构造是反映建筑物各面的围护物，即和外界空气环境直接接触的部分，如外围墙体、门窗、屋面等。建筑围护结构保温阁热性能是由组成围护结构的各部材料性能所决定的。材料的保温阁热性能，通常用传热系数来衡量，传热系数越大，保温隔热的效果就越差。建筑节能工程大多数都采用外墙外保温体系，也有少部分多层建筑采用增加墙体厚度或新墙体材料，增加墙体保温隔热能量。外墙外保温体系可有效地提高保温隔热性能，同时还可以解决外墙常见的开裂、渗水等现象，但由于建筑物的设计使用周期一般都在50年以上，而建筑围护结构的外保温层的整体作用的使用周期小于50年，因此，建筑设计应尽可能地使用轻质、高强度、保温隔热、节能、节地新型墙体材料，发展新型墙体材料和研究新的墙体构造及砌筑方法，发展节地、节能、利废、环保的新型墙体材料。

　　3住宅建筑门窗节能设计

　　在建筑外围护结构中，窗户是薄壁的轻质构体，也是耗热的薄弱环节，通过门窗缝隙空气渗透耗热量占20%～25%，普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50%以上，所以改善门窗的绝热性能是节能工作的重点。

　　窗户的节能应区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗，以提高窗户的遮阳性能;另一方面，应根据空调设备的价格和制冷、采暖费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等，以提高玻璃的气密水平。此外，窗上加贴透明聚酷膜，也是窗户节能的措施之一。近年来，聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗，以其良好的保温性和气密性，在民用建筑中得到了较为广泛的应用。

　　另外窗户是引起辐射热的有利方面，但又是传热损失冷风渗透损失都比较大的不利方面，即窗缝透气，玻璃和窗框的热阻太小，在符合窗墙面积比条件下其节能设计的主要措施有：

　　(1)采用传热系数小的窗体材料，就目前来讲，采用塑刚门窗，尽量减小开窗面积，以及夜间用保温窗帘、窗板等节能措施。

　　(2)减少冷风渗透，加设密封条，提高气密性，如泡沫聚氨脂，泡沫聚乙烯等。

　　(3)加强户门保温，户门采用填有聚苯板或岩棉板的保温防盗门。

　　门窗的保温隔热性能：在建筑围护结构中，与墙体、屋面相比，门窗(包括玻璃幕墙)的热工性能最差，是影响室内热环境与建筑能耗最主要的因素之一。为改善门窗的保温隔热性能，可以采用提高门窗的气密性，控制窗墙面积比，窗框采用断热金属型材，增加玻璃层数等措施来提高门窗的保温隔热性能，另外有效的遮阳设施对降低太阳辐射对建筑能耗的影响非常有益。

　　4住宅建筑屋面节能设计

　　屋面的节能措施主要有两点，一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以避免屋面的重量、厚度过大;二是屋面保温层不宜选用吸水率较高的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层吸水量大而降低保温效果。若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。在南方住宅中，用架空板隔热也十分普遍，近年来，坡顶屋面发展较快，这种屋面便于设置保温层。设置保温层时，即可以顺坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉花毡，也可在天棚上铺设绝热材料，还可喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料作为屋面保温层。

　　为了满足节能要求，高效保温材料已广泛应用于屋面，如水泥聚苯板等，采用该材料保温性能大大提高一般采用内保温。目前正在研究外保温，即倒置式屋面，它是将防水层设在保温层之下，防止防水层直接暴露在大气中受日晒交替冻融等作用老化，使防水层得到保护，从而大大提高其耐久性。目前所有保温材料为挤塑聚苯乙烯保温隔热板，它具有闭孔型结构，使得材料吸水率和透湿率均很小，压缩强度大，具有出色的保温隔热性能，优越的抗湿性和很高的抗压强度。这些都符合建筑节能技术的发展方向。

　　屋面的保温隔热性能：屋顶在整个建筑围护结构件所占的比例虽然远低于外墙，但对顶层房间而言，却是比例最大的围护结构，其保温隔热性能的好坏，直接影响顶层房间的室内热环境与建筑能耗，与外墙一样，也应控制传热系数，采用高效保温材料作为屋面的保温层，根据保温层的位置分内外保温，一般屋面大多采用外保温，传统的作法是保温层设在防水层内，现在是作法是保温层设在防水层外的倒置式保温屋面，即提高防水层的耐久性，又达到保温隔热的效果。

　　5节能设施技术

　　随着季节的更替，冬季要采暖，夏季要有空调，这些已经成为现代住宅的追求，这种舒适完全依赖设备的运转，同时也意味着有大量的能源消费。采暖系统控制技术针对。垂直串联式单管采暖系统”无法控制及无法计算采暖能耗问题，采用“按典型房间温度对整幢建筑的采暖系统进行控制”和“改造供暖管道系统，单管加跨越管和双管系统”措施，提高供热系统的热效率，应用户用热表和温度调节阀，应用热管网水力平衡技术和调控设备。

　　6结论

　　住宅建筑节能设计属于一项系统工程，它在策划、实施和获得实效的长时间过程中涉及设计、规划、施工、调试、运行、维修等很多环节。作一名设计人员，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，重视综合设计过程这个新观念，在方案之初即组织相关专业工种介入，统筹考虑相互影响，寻求合理的解决方案。因此现代住宅建筑设计中节能设计必须从建筑设计的整个过程出发，是对由多个子系统所组成的复杂大系统的全局优化设计。

　　参考文献：

　　[1]叶国栋，华责.建筑节能优化设计方法慨述.华北电力大学学报.2005(3)

　　[2]师华龙.建筑设计中如何真正落实全面的建筑节能观.煤炭工程.2006