基于建筑節(jié)能理念的住宅設(shè)計研究

宋 莎

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

住宅建筑已成為我國房地產(chǎn)中數(shù)量最多的建筑類型，但是大多數(shù)住宅在設(shè)計時候追求造型需要而忽略了建筑節(jié)能理念的應(yīng)用，引發(fā)的能源緊張和環(huán)境問題成為我國面臨的重大問題，因此建筑節(jié)能理念應(yīng)覆蓋在住宅設(shè)計的方方面面。

1 建筑節(jié)能理念

1.1 建筑節(jié)能含義

建筑節(jié)能是指建筑在選址、規(guī)劃、設(shè)計、建造和使用過程中，通過采用節(jié)能型的建筑材料、產(chǎn)品和設(shè)備，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建筑物所使用的節(jié)能設(shè)備的運(yùn)行管理，合理設(shè)計建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和管道系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

1.2 建筑節(jié)能特點(diǎn)

建筑節(jié)能也存在地域差異性，根據(jù)我國地理及氣候條件可以分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)、溫和地區(qū)，每個地區(qū)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也不同；建筑節(jié)能是為了維護(hù)居住建筑的環(huán)境質(zhì)量，在不消耗多余能源的情況下滿足冬季采暖需要，夏季制冷需要。影響建筑節(jié)能的因素有很多，只要尊重地域差異，因地制宜、就地取材，可以減少能源和資源的消耗，真正實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)。

2 住宅設(shè)計中存在的節(jié)能問題

2.1 建筑設(shè)計方面

平面設(shè)計時：為了滿足住宅的通透性大量采用落地窗忽略建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中對窗墻比的規(guī)定，同時沒有考慮冬夏兩季的能耗消耗；多數(shù)住宅設(shè)計中南向都有飄窗，但是北向飄窗的設(shè)置會減少自然光線的攝入，同時增大建筑的體形系數(shù)，增加了建筑能耗；住宅設(shè)計中為了滿足建筑造型的需要采用弧形窗，在開啟的時候存在不易開啟或開啟面有限，直接影響到建筑自然通風(fēng)的需要。

立面設(shè)計時：對現(xiàn)存住宅調(diào)研發(fā)現(xiàn)建筑立面色彩豐富多彩，但是色彩選擇沒有優(yōu)先考慮節(jié)能因素（如淺色會增加對太陽的反射作用，增加建筑能耗）；立面中遮陽設(shè)計不合理，窗口遮陽板與窗戶上沿平齊，造成夏季通過遮陽板下方的玻璃被加熱，熱量進(jìn)入室內(nèi)；現(xiàn)在開發(fā)的住宅為了給消費(fèi)者一個福利，通常采用不封閉陽臺增加了建筑面積，可是住戶私自改動將其改為封閉陽臺打掉原來的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)增加能耗。

2.2 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面

外墻的主體材料為實(shí)心黏土磚、實(shí)心磚、矸石燒結(jié)磚，其建筑傳熱系數(shù)高不滿足節(jié)能規(guī)范的要求；窗戶多采用廉價、熱工性能不足的單層玻璃，窗戶的密封性差且沒有遮陽措施；屋面采用了保溫措施，受施工技術(shù)的限制，屋面保溫不符合節(jié)能規(guī)范要求。圍護(hù)結(jié)構(gòu)中存在的問題造成建筑整體熱工性能下降，增加了建筑的能耗。

3 建筑節(jié)能技術(shù)在住宅設(shè)計中應(yīng)用

建筑是否節(jié)能取決于建筑平面布局、建筑立面設(shè)計、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)等因素。建筑單體設(shè)計在滿足建筑功能和美觀的同時考慮節(jié)能理念可以降低資源的消耗；建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)要考慮建筑外墻、外窗等自身的構(gòu)造設(shè)計滿足節(jié)能規(guī)范要求。

3.1 建筑平面設(shè)計

3.1.1 平面形狀

建筑物的平面形狀在滿足建筑功能的要求下，建筑平面盡量簡潔，減少凹凸與錯落，體型盡量簡單，不要有過多變化，以免增加外表面，增加建筑能耗；建筑平面組合在建筑進(jìn)深和高度不變的情況下，增加一個單元，雖然增加建筑外表面積，體系系數(shù)確變小了減少能耗。

3.1.2 建筑朝向

在進(jìn)行建筑物單體設(shè)計和群體總平面布置時，為住宅的主要空間爭取良好朝向，滿足冬季的日照要求充分利用天然能源，無疑是最基本的改善住宅室內(nèi)熱環(huán)境的設(shè)計。建筑平面的朝向與太陽輻射、日照、自然通風(fēng)有關(guān)，同時也受季節(jié)變化的影響。設(shè)計中盡量采取南北朝向，冬季可以避開主導(dǎo)風(fēng)向、利用日照等自然資源同時南向日照長采光效果好可以節(jié)約照明資源；夏季可以利用自然通風(fēng)使室內(nèi)降溫，減少空調(diào)能耗的使用。

3.1.3 平面中窗戶

建筑平面中窗戶的大小、位置和形式要綜合考慮室內(nèi)采光、通風(fēng)、立面美觀、建筑節(jié)能等方面的要求。窗洞口的面積大小根據(jù)房間的使用要求、當(dāng)?shù)厝照諚l件綜合考慮；窗的位置的設(shè)置考慮室內(nèi)采光的照度質(zhì)量和有效組織室內(nèi)的自然通風(fēng)；窗戶類型的選擇及組合形式既要豐富建筑立面同時要滿足建筑節(jié)能的要求。

3.2 建筑立面設(shè)計

建筑立面是由門窗、墻面、外露的梁柱、陽臺、雨棚、檐口、勒腳、臺階、花飾等元素組合形成的。建筑立面設(shè)計就是運(yùn)用恰當(dāng)?shù)男问矫赖囊?guī)律,確定這些組成部分的形狀、尺度、比例、排布方式、材料和色彩等,使其與整體協(xié)調(diào)、與內(nèi)容統(tǒng)一、與內(nèi)部空間相呼應(yīng)［1］。

3.2.1 立面構(gòu)件

立面構(gòu)件主要從遮陽構(gòu)件和陽臺兩個方面考慮。遮陽構(gòu)件的節(jié)能效果表現(xiàn)在夏季阻止太陽輻射熱經(jīng)過窗口進(jìn)入室內(nèi)，改善室內(nèi)熱環(huán)境、降低空調(diào)能耗；冬季遮陽板可以把太陽直射光引入室內(nèi)，減少采暖能耗的供給。立面中遮陽構(gòu)件的形式和方位的選擇直接形象到建筑節(jié)能的效果（如南向適合水平式固定遮陽和陽臺遮陽,東西向最適合擋板式遮陽，北向盡量不設(shè)置遮陽構(gòu)件）。

立面中設(shè)置陽臺從建筑節(jié)能角度出發(fā)，是住宅建筑室內(nèi)室外的一個過渡，設(shè)計的深度也要考慮到冬季日照和夏季遮陽，不能過于追求大陽臺；住宅中多數(shù)采用的是開敞式陽臺，以陽臺外墻面作節(jié)能處理，居民喜歡把陽臺改為封閉陽臺同時打掉外面那堵墻增加視野，破壞了原有的節(jié)能，基于此建筑設(shè)計時充分考慮這些隱形因素，盡量設(shè)計成封閉陽臺保存原來的節(jié)能處理，避免資源的浪費(fèi)。

3.2.2 建筑色彩

建筑立面的色彩對人們視覺的影響很大，選擇能給人溫暖、愉悅的感覺，同時也要融入建筑節(jié)能的理念（如黃色、紅色等色彩可以增加對太陽輻射的吸收，減少建筑能耗）。

3.3 建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

3.3.1 外墻保溫

外墻保溫系統(tǒng)有外墻外保溫、外墻內(nèi)保溫。外墻外保溫是在建筑主體外墻外側(cè)黏結(jié)保溫材料，并在保溫材料的外側(cè)抹砂漿或作其他保護(hù)裝飾；優(yōu)點(diǎn)保溫效果好、不占用室內(nèi)空間、適用范圍廣；缺點(diǎn)施工周期長、成本高。外墻內(nèi)保溫是在外墻體內(nèi)側(cè)覆蓋保溫材料，通過保溫材料專用黏結(jié)劑、錨栓或射釘固定在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，之后保溫材料外側(cè)做保護(hù)層及飾面；缺點(diǎn)保溫性能差（保溫層覆蓋不全）、容易出現(xiàn)熱橋（墻體是冷的保溫層是熱的，內(nèi)外溫差形成冷凝水）、影響裝修（保溫層在內(nèi)部，裝修的時候容易破壞保溫層）占用室內(nèi)空間；優(yōu)點(diǎn)造價低、施工簡便。從建筑節(jié)能的目的出發(fā)外墻保溫技術(shù)應(yīng)考慮不同區(qū)域氣候特點(diǎn)、不同外墻保溫體系的優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行分析，外墻保溫應(yīng)優(yōu)先選擇外墻外保溫體系。

外墻外保溫體系注意事項：外墻主體材料應(yīng)選擇傳熱系數(shù)低的材料、保溫材料應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小保溫性能好的材料、外保溫體系施工簡單，整體造價低，保溫效果好。

3.3.2 外窗節(jié)能

建筑外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的輕質(zhì)、通風(fēng)、采光、亮化建筑外形的構(gòu)件，外窗的面積占外墻面積的20%～40%，它的能量損失卻占到50%，因此對外窗進(jìn)行節(jié)能設(shè)計很有必要。外窗的節(jié)能設(shè)計應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)、滿足采光、通風(fēng)的要求的基礎(chǔ)上要嚴(yán)格控制窗墻比；窗戶自身的熱工性能；窗戶遮陽貫穿建筑設(shè)計中并與建筑功能相結(jié)合，本文介紹的外窗節(jié)能主要是考慮窗戶自身的熱工性能，其節(jié)能措施如下：

3.3.2.1 選擇合適的窗框材料

窗框占到整個窗戶總面積的10%-30%，窗框材料的選擇直接影響到窗戶的節(jié)能效果，因此選擇合適的窗框材料可以減少冬季采暖能耗損失。市面上的窗框材料有木材、塑料、鋁合金和鋼材，其導(dǎo)熱系數(shù)依次為0.17-0.35W/（m·K）、0.13-0.29 W/（m·K）、174 W/（m·K）、58 W/（m·K），可以看出PVC塑料窗框的導(dǎo)熱系數(shù)最小，但其強(qiáng)度、剛度差，其斷面比鋁合金的粗；鋁合金窗框以其重量輕，強(qiáng)度、剛度較高，抗風(fēng)能力強(qiáng)等受到歡迎，缺陷是其導(dǎo)熱系數(shù)太大，為了改善這一缺陷可采用斷熱性鋁合金窗框，斷熱性鋁合金窗框的保溫性能接近PVC塑料窗框；木窗框由于木材的短缺和防火性能差，不建議采用。因此為了保證住宅設(shè)計中外窗的節(jié)能效果應(yīng)選擇斷熱性鋁合金窗框。

3.3.2.2 外窗玻璃的選擇

外窗玻璃的選擇要考慮冬季保溫性能好且透光率高的、充分利用太陽能等因素保證冬季得熱量和夏季失熱量。外窗玻璃材料有簡易雙玻、中空玻璃、真空玻璃、中空鍍膜、真空鍍膜等，其材料的透光系數(shù)、太陽直射透光率、相對得熱及傳熱系數(shù)等指標(biāo)不盡相同，其中真空鍍膜傳熱系數(shù)最小，保溫性能好，真空玻璃價格便宜傳熱系數(shù)高，在滿足外窗節(jié)能的要求且經(jīng)濟(jì)許可的條件下要盡量采用真空鍍膜玻璃。

3.3.2.3 提高窗的氣密性，減少空氣的滲透量

提高窗的氣密性能阻擋空氣滲透導(dǎo)致熱量損失是提高外窗節(jié)能效果的重要措施之一。常用外窗密封形式有兩種：加裝密封條和使用密封膠封閉。

4 結(jié)論

建筑節(jié)能理念要貫穿于住宅設(shè)計的方方面面以減少能耗的損失解決能源危機(jī)，不僅要考慮規(guī)劃設(shè)計階段符合節(jié)能要求同時也要考慮外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。規(guī)劃設(shè)計階段平面設(shè)計要綜合考慮平面性狀、建筑朝向、平面中窗戶等可以減少建筑能耗損失；立面設(shè)計要考慮立面構(gòu)件、建筑色彩的選擇對節(jié)能效果大小；圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能要考慮外墻選擇合適的保溫系統(tǒng)、外窗選擇合適的窗框、玻璃類型等措施來減少能源消耗。

［1］于德功.住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的探討［J］.山西建筑，2015（1）：193-194.