民用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的討探

陳靜媛

摘 要：近幾年來，節(jié)能已成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑節(jié)能勢(shì)在必行。本文主要從墻體、門窗、屋頂及其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)等方面，探討了民用建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能技術(shù)，以期望對(duì)建筑設(shè)計(jì)師能有所借鑒。

關(guān)鍵詞：民用建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能設(shè)計(jì)

引言

近年來，隨著全球環(huán)境污染和空氣惡化問題的加劇以及人類對(duì)于可持續(xù)發(fā)展問題認(rèn)識(shí)的深入，建筑節(jié)能研究已從減少能量消耗，轉(zhuǎn)向積極地提高能源效率以及建筑物對(duì)環(huán)境綜合效益的關(guān)注[1]。在民用建筑設(shè)計(jì)中，如何更好地利用自然能源，提高民用建筑中的能源利用效率，是建筑師必須考慮的問題。

建筑物的能耗是由其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷風(fēng)滲透和熱傳導(dǎo)兩方面造成的。民用建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要指墻體、屋面、窗戶（玻璃幕墻）、外遮陽設(shè)施等。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用是防熱御寒，使室內(nèi)受到遮護(hù)，形成溫暖、舒適的環(huán)境，以不受室外氣候變化的影響。房屋內(nèi)外的熱流方向在冬季和夏季截然不同，但都要求外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有絕熱的性能，使流出或流入的熱量減少。為了降低建筑能耗，在減少建筑物冬季空氣滲透耗熱量和夏季空氣滲透得熱量的前提下，盡量利用太陽輻射得熱和建筑物內(nèi)部得熱。建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接影響民用建筑的能耗，據(jù)調(diào)查，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量占建筑采暖熱耗的1/3以上。

1.建筑規(guī)劃的節(jié)能設(shè)計(jì)

1.1建筑規(guī)劃階段的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑規(guī)劃階段，建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)慎重考慮建筑物的朝向、間距、體型、體量、綠化配置等因素對(duì)節(jié)能的影響，以利于改善熱環(huán)境。在建筑的平面布局方面，朝向的選擇特別重要。冬季應(yīng)有適量的陽光射人室內(nèi)，以避免冷風(fēng)吹襲；夏季則應(yīng)盡量減少太陽對(duì)室內(nèi)及外墻面的直射，并具備良好的通風(fēng)。因此，從節(jié)能和熱環(huán)境兩方面考慮，建筑物應(yīng)避免東西向，以南北向或接近南北向?yàn)楹?。若不能都為南北向，?yīng)將主要房間設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽的部位，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量的影響。同時(shí)，還應(yīng)注意建筑間距與節(jié)能的關(guān)系，使建筑南墻的太陽輻射面積在整個(gè)采暖季節(jié)中不因其他建筑的遮擋而減少。

1.2建筑設(shè)計(jì)階段的節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)減少建筑物的外表面積，適當(dāng)控制建筑物外表面積與其所包圍的面積之比（即建筑體型系數(shù)），以減少建筑面的寬度，加大進(jìn)深或增加組合體。

（2） 建筑外形應(yīng)選用長(zhǎng)條型，避免使用體型復(fù)雜、凹凸面過多的塔式住宅。

（3）應(yīng)重視造型規(guī)整，如住宅應(yīng)盡量采用多單元的"一"字型，特別是采暖住宅建設(shè)應(yīng)增加層數(shù)，避免建造單元少特別是點(diǎn)式平面的低層住宅。

2、建筑平面布置的節(jié)能設(shè)計(jì)

在我國(guó)冬冷夏熱地區(qū)住宅的總體規(guī)劃和單體設(shè)計(jì)中，充分利用天然能源，改善住宅室內(nèi)的熱環(huán)境，是最基本的節(jié)能措施。

根據(jù)各部位功能的不同，建筑設(shè)計(jì)人員將住宅室內(nèi)為休息區(qū)、起居活動(dòng)區(qū)及廚衛(wèi)服務(wù)區(qū)3大部分。住宅中的臥室是休息區(qū)，主要供睡眠、休息、存放衣物，休息區(qū)要求輕松寧靜，通風(fēng)采光，在保證窗戶的氣密性和隔熱性要求下，臥室的朝向并不影響建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。

3、民用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要措施

建筑物的能耗是由其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)和冷風(fēng)滲透兩方面造成的。試驗(yàn)表明，住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量，占建筑采暖熱耗的1/3以上。為了降低能耗，應(yīng)從單項(xiàng)如墻、頂、門、窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)著手，重視其熱工特性，找出其經(jīng)濟(jì)熱阻，同時(shí)還必須考慮其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的"吸熱性"和"熱容性"指標(biāo)。

3.1建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

墻體的耗熱量要占建筑采暖熱耗的30%以上。因此，改善墻體的傳熱耗熱量將明顯提高建筑的節(jié)能效果。其措施有：

1） 改善砌體的保溫隔熱性能

在材料選擇時(shí)，采用新型節(jié)能磚，如多孔黏土空心磚、加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊等類型的材料，使其集承重和保溫隔熱于一體；也可利用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的浮石、火山渣及其他輕骨料或工業(yè)廢料生產(chǎn)多排孔輕質(zhì)砌塊，用保溫砂漿砌筑，有節(jié)能、節(jié)地效果。

2）對(duì)墻體采取保溫隔熱措施

即采用外墻外保溫技術(shù)和外墻內(nèi)保溫技術(shù)，構(gòu)成復(fù)合墻體。目前，外墻外保溫技術(shù)應(yīng)用比較廣，它不但解決了外墻熱橋的問題，而且具有增加室內(nèi)使用面積，方便室內(nèi)二次裝修等優(yōu)點(diǎn)，目前使用較成熟的幾種外墻外保溫方案有：外貼聚苯板保溫、外貼硬質(zhì)聚氨酯泡沫保溫、膠粉聚苯顆粒保溫漿料、夾心聚苯板外墻保溫、鋼絲網(wǎng)架巖棉夾心板外復(fù)合保溫等。外墻內(nèi)保溫有飾面聚苯板內(nèi)保溫復(fù)合外墻和紙面石膏板內(nèi)保溫復(fù)合外墻。

3.2門窗節(jié)能措施

門窗是薄壁輕質(zhì)構(gòu)建，通過門窗傳熱和其縫隙空氣滲透的耗熱量約占整個(gè)住宅建筑耗熱量的50%，因?yàn)椋忾T窗是住宅建筑節(jié)能的重點(diǎn)。門窗縫隙是冷風(fēng)滲透的主要通道，為了減少能耗，可選用氣密窗、中空玻璃、塑鋼門窗、密閉保溫性能好的防盜門、新型外墻保溫材料來達(dá)到節(jié)能效果。

在選用玻璃品種時(shí)，應(yīng)根據(jù)采暖費(fèi)用、空調(diào)設(shè)備的價(jià)格和制冷的比較來選擇合適的玻璃品種，并從各種玻璃的太陽能阻隔特性和導(dǎo)熱性、等方面去比較其節(jié)能效果，選擇熱反射玻璃、吸熱玻璃、中空玻璃和低輻射玻璃等，以提高玻璃的氣密水平。窗框材料對(duì)中空玻璃的性能影響較大，近年來，單框雙玻彩板鋼窗、聚氯乙烯塑料門窗和鋁合金窗，以其良好的保溫性和氣密性，得到了較為廣泛的應(yīng)用。另外，窗戶上加貼透明聚酯膜，也是節(jié)能措施之一。

鑒于提高門、窗的熱工性能成本高，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)中不能單純依靠提高門、窗的熱工性能指標(biāo)，還必須區(qū)別不同朝向，盡量避免東西向開大窗，以提高窗戶的遮陽性能。控制窗、墻的比例，更好地滿足保溫、隔熱、透光、通風(fēng)等各種需求，協(xié)調(diào)好外觀美化和節(jié)能之間的關(guān)系，通過加大外窗面積，改善自然采光等優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得冷風(fēng)滲透減小，將能量散失減少到最小。通過逐步優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可達(dá)到最佳節(jié)能效果。

3.3屋頂節(jié)能措施

近年來，在城市建設(shè)和居住小區(qū)開發(fā)中，坡面屋頂發(fā)展較快。運(yùn)用各種不同色彩、不同坡度的屋頂形成了建筑風(fēng)格多樣化，一方面，不僅滿足了人們不斷提高的審美情趣需求，另一方面，坡面屋頂有良好的保溫隔熱性能，又能避免因溫度變化過大，導(dǎo)致屋面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形引起的頂層墻體開裂，提高了建筑物的抗震能力，從而保證了墻身的整體性。

3.4其他節(jié)能措施

（1）與室外接觸的樓板。常見的與室外接觸的樓板有挑板、過街樓等，進(jìn)行保溫節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：與室外接觸的樓板通常有梁，如不對(duì)其作保溫，則需對(duì)其會(huì)否造成冷橋進(jìn)行計(jì)算；立面設(shè)計(jì)的凸窗的窗頂、窗臺(tái)板板應(yīng)作保溫。

（2）玻璃幕墻。玻璃幕墻是建筑外觀設(shè)計(jì)重要的創(chuàng)作手段。它有高耗能的缺點(diǎn)。節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)玻璃幕墻高隔熱節(jié)能性能有嚴(yán)格規(guī)定，會(huì)大大增加玻璃幕墻的造價(jià)，應(yīng)淘汰低檔產(chǎn)品，避免玻璃幕墻的濫用。玻璃幕墻分為不透明和透明兩種，對(duì)不透明部分，可以在幕墻和建筑構(gòu)件之間設(shè)保溫材料，類似于外保溫。對(duì)透明部分，節(jié)能措施可以采用Low-E玻璃、中空玻璃、斷熱金屬型材等。

4、結(jié)束語

總之，是每個(gè)建筑工程師可以做到，并且應(yīng)該做到的工作。要想真正設(shè)計(jì)出真正環(huán)保節(jié)能、健康、舒適的高品質(zhì)住宅，還需要人們巨大的實(shí)踐和不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及更多投入和更多的科學(xué)研究。

參考文獻(xiàn)

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