对住宅建筑设计的节能措施浅析
摘要:在建筑物的建造和使用过程中不仅消耗大量的能源与资源,而且破坏了环境,因此,对于节约能源与资源,提高使用效率,缓解能源资源短缺的矛盾,保护和改善环境,各国与工程界都进行了不懈的研究与实践。因此要如何做好住宅节能,降低其能耗比例,已经成为了建筑行业的头等大事。从目前的状况看,我国的住宅建筑节能设计还处在发展阶段,还存在着一些问题,要解决这些问题就要从住宅的整体规划、结构保温、能源优化利用、新能源开发等等方面采取措施,才能降低住宅建筑的能耗。
关键词:建筑节能必要性;节能设计;建筑设计措施
Abstract: in the building and use process not only consume large amounts of energy and resources, and destroy the environment, so, for saving energy and resources, and improve the efficiency, alleviate the shortage of energy resources contradiction, protecting and improving the environment, governments and engineering are made unremitting research and practice. So how to do well to energy-saving, reduce the energy consumption ratio, has become a top priority of the construction industry. From the current situation of the look, China’s residential building energy saving design still in the development stage, some problems still exist, to solve these problems will be from the overall planning of residential, structure heat preservation, energy optimization using, new energy development and so on aspects take measures to reduce the energy consumption of the residential buildings.
Keywords: building energy saving necessity; Energy saving design; Architectural design measures
一、建筑节能涵义
全面的建筑节能,就是建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中,通过采用节能型的建筑材料、产品和设备,执行建筑节能标准,加强建筑物节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构的热工性能,提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率,以及利用可再生能源,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源。
二、设计节能建筑的必要性和现状
1、我国住宅建筑节能设计的必要性
城市化进程的不断进步,建筑在人类的生活中扮演着重要的角色,而其建筑建设和使用过程中所产生的能耗也是相当巨大的。建筑能耗包括很多方面,比如建造能耗、使用能耗、电能能耗、调节能耗等。因为建筑的使用周期长的特点,这也注定了使用能耗要远远高于建造能耗。在我国,目前来讲,建筑能耗已经达到了
终端总能耗的30%,在总能耗的占有比例中高居首位。而且我国正处在城市化的上升阶段,全国民用建筑的总面积达到了400亿㎡,而且既有和新建的建筑中高能耗建筑的比例极高。按照目前的发展趋势,我国每年都会有20亿㎡的新增建筑,而且与发达国家相比,我国的建筑能耗比发达国家的能耗高出2-3倍,加之再生资源利用上的落后,如果不控制新建建筑的能耗,那么将进一步扩大我国能耗的基数,造成潜在的能源危机。因此,为了缓解能源危机,建筑节能已经成为了降低能耗的最大阵地,也成为了最具潜力、最具实效的节能方式。而且对我国的能源紧张和供应不足有着重要的现实意义。所以建筑节能是目前所有建筑行业都需要认真面对的问题。在所有的建筑类型中我国的住宅面积所占的比例是最大的,因为人口数量的原因,我国的住宅比例占建筑面积的70%,其能耗的比例也是所有建筑能耗中比例最大的部分。如果可以从住宅建筑入手实现节能和减排,那么对于我国的节能工作将作出重大的贡献。
2、我国住宅建筑节能设计现状
从实际中看,我国的住宅建筑节能设计起步落后于西方国家,且能源浪费情况严重。如:我国的建筑采暖、外墙的耗热量为气候条件向接近的发达国家的4-5倍,外窗能耗为1.5-2.5倍,门窗透气能耗为3.-6倍,屋顶能耗为2.5-5.5倍,综合能耗为3-4倍。形成这种现状的原因为:
（1）设计结构的过程中没有节能的意识,导致房屋结构的不合理,提高了能耗;
（2）投资过程中过于注重利润,而忽视了后期使用的能源消耗和费用支出;
（3）某些设备在运行中效率偏低,运行管理不到位;
（4）外围结构保温的技术应用不够广泛,传统的保温材料导致了建筑设计的保温标准很难实现。所以,在我国的住宅建筑的能耗一直居高不下,严重阻碍了节能减排的进程,而高能耗的住宅也越来越不适应城市的发展和居民生活水平的提升。
三、建筑设计节能的重大意义
建筑事业是国民经济的重要组成部分,它在加快城市化进程、搞好城乡统筹、改善城乡居民生产生活环境等方面起着十分重要的作用。同时,建筑领域又对资源和环境影响很大。有关统计表明,建造使用能耗约占全社会总能耗的46.7%,用水占城市用水总量的47%,与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染占到污染总量的34%,建筑垃圾则占人类活动产生垃圾总量的40%。因此,解决好建筑行业的节约问题十分重要,注意建筑行业的节约既是建设节约型社会的重要组成部分,也是建设节约型社会的有效途径。
四、节能型建筑设计的要点
1、合理规划建筑各部位的构造设计。建筑各部位的构造设计主要是在满足其作为建筑的基本组成部分的要求之外,通过对各部份(墙体、楼板、门窗、屋顶等)的造型、结构、材料等方面以进一步的设计,以充分利用外部气候环境条件来改善室内气候环境。主要体现在以下四个方面:(1)建筑外围墙体节能设计;(2)楼地面节能设计;(3)门窗节能设计;(4)屋面节能。
2、合理选用建筑材料。建筑材料的选择应遵循健康、高效、经济、节能的原则。随着科技的发展,大量新型高效的材料不断被研制,并应用到建筑设计中去,能更有效的利用改善微气候条件。在选取材料的时需要结合当地的实际情况多考虑几个因素，更多考虑到节能材料，如新型保温材料、防水材料在墙体屋顶中的应用,达到了更好的保温防潮效果;新型透光隔热玻璃材料在门窗中的应用,起到了更好的透光隔热效果。
3、合理的建筑空间设计。合理的空间设计应在充分满足建筑功能的前提下,对建筑空间进行合理分隔(包括平面分隔和竖向分隔),以改善室内保温、通风、采光等微气候条件。在平面设计中,不同室内分隔会对室内微气候环境产生相当大的影响。例如,在北方寒冷地区的住宅设计中,经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧,形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”,以保证使用频率较多的房间如起居厅、主卧室等的舒适温度。柯里亚在印度的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中,通过空间的竖向分隔,起到了极佳的通风降温的效果。
五、建筑设计中的节能措施
1、建筑物门窗的节能
建筑的门窗是导热的薄弱环节,因为门窗都是轻薄材料构成,其导热的性能高是降低能耗的薄弱环节。据试验,单层的玻璃窗的能量损失是整个建筑夏季降温和冬季保暖能耗的50%。因此在节能设计中应当合理的设计墙窗的比例和位置,如:在东西墙面避免开有较大的窗口,同时也需要合理设计高度平衡光线和控制温度的关系。另外,在材质选取和形式设计上也应当充分考虑节能的需求,做到既经济又合理。
2、外围墙体设计
随着传统的实心砖墙的使用减少,复合材料构成的轻质保温墙体越来越得到了广泛的应用,成为了建筑墙体设计的主流。其主要的形式是:利用轻质砖或者钢筋混凝土作为墙的承载主体,而绝热材料与之配合,以粘贴的形式增强墙体的保温隔热的性能,从而形成了复合墙体。目前的复合墙体有:1）内保温墙,也就是将绝热材料复合在外墙的内侧。这种方法施工简单,是广泛采用的保温技术。2）中间层保温墙。这种方法就是将保温材料设计在外墙和内墙中间,保暖性较好,但是施工工艺较复杂,需要保证填充的质量。3）外保温墙,也就是将保温材料粘合在承重墙的外层,这种方法的热稳定性较高,可以增加居住空间,但是对外保温层的稳定性要求较高,需要其能够对抗恶劣天气和温度的变化,尤其是北方住宅,对外保温材料的耐久性要求更高。
3、住宅建筑的屋顶保温
建筑的外围结构中对节能影响较大的还有屋顶,设计中应当保证:1）屋顶使用的保温材料应当严格的控制吸水率,尽量降低材料吸水性能。这样可防止屋面因降雨而产生材料吸水影响其保温性能。2）设计中屋顶还应该选用轻质、高密的材料,以此降低屋顶的自重,并提高其保温效果。
4、建筑物的屋顶
受阳光照射的建筑物屋顶,表面温度比其他围护结构高得多。例如,在夏季,长江以北地区用沥青材料的平层顶表面温度可达60~70℃左右,对室内温度影响很大,顶层住房冬冷夏热现象十分明显。对此,除必须考虑屋面隔热保温措施以外,还可从建筑设计角度考虑在顶屋设置通风隔热层或将顶层作为设备间等,形成2次隔热,减少屋面温度的影响。屋面是建筑物上部与外界直接接触的重点部位,其保温与隔热性能好坏对建筑节能来说极为重要。为达到节能目的,屋面可设置隔气层和封闭的空气间层,可选择有憎水性膨胀珍珠岩板、水泥聚苯板、聚苯板等多种保温材料。屋顶敷上一层高密度泡沫板，可使室内自然温度降低2～3℃。屋面外表面采用柔性防水时,应使用反阳光辐射的材料。覆土和植草屋面的保温隔热效果很明显,用“建筑夹层防排组合”消除水压力。在一般的防水层上加塑料凹凸板、盖土工布,起到防水、排水、挡土、滤水的作用,即是绿化的基层,又是屋面的防排基层,解决了屋面渗漏和种植中排水透气的问题。用轻质合成土,草坪厚20cm~30cm,荷载≤150pa/M增加热阻,达到建设部节能标准。
六、住宅建筑设计的其他节能措施
1、设计尽量做到对常规能源的节约
目前,建筑住宅的主要能源消耗就是电能和采暖用热能。因此设计中应合理的采用必要的措施来降低这两种常规能源的消耗。
（1）在用电方面:应对建筑的电气设计合理的规划,并采取必要的措施降低供电配电系统中的线损,提高用电效率,降低无谓的能量损耗。另外,在住宅建筑设计中结合整体规划设计,尽可能的利用日光作为日常的光源,减少住宅的“采光死角”,减少白天照明所产生的浪费。
（2）对于供暖方面,应当配合集中供热系统来实现住宅的集中化供热,以此降低采暖的额外能耗,并且对建筑中的管网合理设计提高热量的利用效率,做到温度适宜,减少浪费。
2、住宅设计中可以充分利用太阳能
太阳能是一种最为清洁的资源,对太阳能的利用,是目前住宅建筑设计上普遍关注的节能设计方向。近些年我国的能源供给越来越紧张,煤炭、电力、燃油供
应已经出现了供应上的缺口,因此太阳能就成为了必要的补充能源,并逐步向着替代能源发展。太阳能热水器、太阳能电池等技术都已经走向成熟,所以对太阳能的利用将成为未来建筑设计中的重要节能措施,尤其是作为住宅建筑,如果能够很好的将太阳能与日常供电、供暖结合起来,无疑可以提高住宅建筑节能的效果。
七、总结
“节约能源,提高能源的利用率”已经成为建筑节能设计的内在的、本质的考虑。合理使用和节约能源,提高能源的利用效率,使建筑热环境与建筑节能相结合,做到人类和生态的可持续发展。
参考文献:
[1]张雯.浅述住宅建筑中节能设计[J].科技创新导报.2009.
[2]徐新光.绿色建筑的节能设计[J].建筑节能.2009.
[3]董莉.建筑节能在高层住宅设计中的应用[J].建筑技术.2009.
