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摘要：本文主要是通过对规划节能、建筑单体节能及建筑构造节能三个方面进行分析探讨，完善了住宅建筑节能设计,并在有限的条件下达到创造低成本,高效率的节能住宅建筑的目的。
关键词:住宅建筑；建筑节能；节能设计
中图分类号：TU2文献标识码：A
一、规划节能设计
在以往的规划设计中,设计师考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、景观视线以及建筑与周边环境协调等问题,而很少从节能的角度来指导设计,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能。
建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先,建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向，而在冬季时,建筑受到太阳辐射产生节能效果,并有利于居住区内的自然通风。具体应注意：①在节约土地资源的前提下增加建筑之间的间距,这样有利于居住区内的空气流动-风量增大、风速提高,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,降低建筑能耗。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向,排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则,确保居住区内建筑对自然风的共享性,同时也使北面高大的建筑成为人工的风障,这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应了气候的变化。③减少采用封闭式建筑组合,确保建筑群的“风道”的畅通,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,使空气流通(图1)。
图1建筑群节能设计
二、建筑单体节能设计
目前在居住建筑设计中,为了达到土地容积率的最大值,新建的住宅多为一梯6户、一梯8户,甚至一梯10户以上都有。这样导致建筑单体平面凹凸过多,建筑体型系数过大,同时在实际使用中通风不畅,对建筑节能不利。因此,在建筑单体节能设计过程中应尽量降低建筑体型系数、缩小窗墙面积比和保证建筑的通风顺畅。
(一)降低建筑体型系数。体形系数是指建筑物与大气接触的外表面积与其所包围的体积之比。减少建筑物体形系数,也就是减少建筑物外表面积,减少外围护结构面积,减少建筑形体的凹凸。由于室内外有温差,夏季室外高、室内低;冬季室外低、室内高,建筑外表面积越小,则空调的能耗越小。因此,体形系数越小,外围护结构的传热损失越小,对建筑节能越有利。也就是说,在建筑节能方面,在其他条件相同的情况下,进深大的建筑比进深小的好,长的建筑比短的好,高的建筑比矮的好，外表整齐的建筑比外表凹凸变化的好。在夏热冬冷地区合理的建筑体形系数为:条式住宅的体形系数不应超过0.35,点式住宅的体形系数不应超过0.40。
(二)缩小窗墙面积比。所谓窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元之比值。因一般经窗户传递的热量比同面积的墙体传递的热量要大2~4倍,窗面积适当减小,可减小空调的能耗。但窗面积适当减小会影响采光系数,因此这需要设计师在这两者之间寻求最佳平衡点,优化节能设计。
(三)保证建筑的通风顺畅。建筑通风设计应注重几个问题:①平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。②空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。为了增强室内穿堂风的效果,必须同时增大进风口和出风口。从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能提高通风面积。这样也有利于室内保持较为稳定的风速,提高人体舒适度。
三、建筑构造节能设计
在居住建筑的内外空间布局和环境确定之后,如何强化外围护结的隔热构造就成为实现舒适的室内热环境的关键。使屋面、墙体、门窗等建筑部件具有良好的热工性能,即传热系数小,热稳定性高以及门窗的气密性好,夏季太阳热辐射透光率小和热反射性能好等。
(一)屋面的节能构造。在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳辐射时间最长的部位,因此受辐射热也是最多的,相当于东西向墙体的2~3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。屋面节能措施的要点：①屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大。②屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。③利用屋顶种植花卉、灌木等植物形成生态型屋面。土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,这样既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热的效果,又可美化环境,改善城市气候,做到一舉两得(图2)。
图2种植屋面节能构造
(二)墙体的节能构造。墙体是住宅外围护结构的主体,是建筑室内外热交换的主要介质。建筑节能50%,其中就有约25%是通过外墙的保温隔热性能来实现的。因此,墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。
（三）门窗的节能构造。建筑的门、窗是用来通行、通风和采光之用,在建筑节能设计中也是重点处理的位置。因为建筑的通风、采光好了可能其面积就要相应的增大,这样与外界的交换就会变多,特别是最近几年在居住建筑中比较流行的大落地窗和外飘窗,这些对室内的保温和隔热都带来很大困难,外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少玻璃的辐射热透过率,增加窗的热阻,减少外门窗本身的传热量。
关键词:住宅建筑；建筑节能；节能设计
中图分类号：TU2文献标识码：A
一、规划节能设计
在以往的规划设计中,设计师考虑的往往是容积率、日照间距、空间形态、景观视线以及建筑与周边环境协调等问题,而很少从节能的角度来指导设计,节能设计只有在单体方案设计阶段才有所重视,从而产生了许多单体设计难以解决的问题。所以,提倡建筑节能首先应该重视规划节能。
建筑朝向、建筑间距以及建筑的相互组合关系将是规划节能设计的重点。首先,建筑的主要朝向应迎合当地夏季的主导风向，而在冬季时,建筑受到太阳辐射产生节能效果,并有利于居住区内的自然通风。具体应注意：①在节约土地资源的前提下增加建筑之间的间距,这样有利于居住区内的空气流动-风量增大、风速提高,从而使建筑物与空气的热交换增加,有效降低建筑物的温度,降低建筑能耗。②按照夏季盛行风向作为建筑的主要朝向,排列建筑物应遵循南小北大、南低北高的原则,确保居住区内建筑对自然风的共享性,同时也使北面高大的建筑成为人工的风障,这样的建筑群体在夏季能迎合南风、引导空气穿越,冬季又能阻挡寒冷北风的侵袭,较好地适应了气候的变化。③减少采用封闭式建筑组合,确保建筑群的“风道”的畅通,建筑群的入风口和出风口应结合主导风合理设置,使空气流通(图1)。
图1建筑群节能设计
二、建筑单体节能设计
目前在居住建筑设计中,为了达到土地容积率的最大值,新建的住宅多为一梯6户、一梯8户,甚至一梯10户以上都有。这样导致建筑单体平面凹凸过多,建筑体型系数过大,同时在实际使用中通风不畅,对建筑节能不利。因此,在建筑单体节能设计过程中应尽量降低建筑体型系数、缩小窗墙面积比和保证建筑的通风顺畅。
(一)降低建筑体型系数。体形系数是指建筑物与大气接触的外表面积与其所包围的体积之比。减少建筑物体形系数,也就是减少建筑物外表面积,减少外围护结构面积,减少建筑形体的凹凸。由于室内外有温差,夏季室外高、室内低;冬季室外低、室内高,建筑外表面积越小,则空调的能耗越小。因此,体形系数越小,外围护结构的传热损失越小,对建筑节能越有利。也就是说,在建筑节能方面,在其他条件相同的情况下,进深大的建筑比进深小的好,长的建筑比短的好,高的建筑比矮的好，外表整齐的建筑比外表凹凸变化的好。在夏热冬冷地区合理的建筑体形系数为:条式住宅的体形系数不应超过0.35,点式住宅的体形系数不应超过0.40。
(二)缩小窗墙面积比。所谓窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元之比值。因一般经窗户传递的热量比同面积的墙体传递的热量要大2~4倍,窗面积适当减小,可减小空调的能耗。但窗面积适当减小会影响采光系数,因此这需要设计师在这两者之间寻求最佳平衡点,优化节能设计。
(三)保证建筑的通风顺畅。建筑通风设计应注重几个问题:①平面设计尽可能按有利于空气的贯穿进行考虑。窗户的朝向应有利于形成穿堂风,从而增加房间内的空气流动,利于室内换气。②空气流动的平均速度取决于较小尺寸的开口。为了增强室内穿堂风的效果,必须同时增大进风口和出风口。从通风的角度考虑,对于有利于建筑通风的窗户应尽可能提高通风面积。这样也有利于室内保持较为稳定的风速,提高人体舒适度。
三、建筑构造节能设计
在居住建筑的内外空间布局和环境确定之后,如何强化外围护结的隔热构造就成为实现舒适的室内热环境的关键。使屋面、墙体、门窗等建筑部件具有良好的热工性能,即传热系数小,热稳定性高以及门窗的气密性好,夏季太阳热辐射透光率小和热反射性能好等。
(一)屋面的节能构造。在建筑物受太阳辐射的各个外表面中,屋面是接受太阳辐射时间最长的部位,因此受辐射热也是最多的,相当于东西向墙体的2~3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。屋面节能措施的要点：①屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大。②屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。③利用屋顶种植花卉、灌木等植物形成生态型屋面。土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,这样既可阻挡热源,减少温室气体的排放,达到保温隔热的效果,又可美化环境,改善城市气候,做到一舉两得(图2)。
图2种植屋面节能构造
(二)墙体的节能构造。墙体是住宅外围护结构的主体,是建筑室内外热交换的主要介质。建筑节能50%,其中就有约25%是通过外墙的保温隔热性能来实现的。因此,墙体的设计是不容忽略的一个方面。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。
（三）门窗的节能构造。建筑的门、窗是用来通行、通风和采光之用,在建筑节能设计中也是重点处理的位置。因为建筑的通风、采光好了可能其面积就要相应的增大,这样与外界的交换就会变多,特别是最近几年在居住建筑中比较流行的大落地窗和外飘窗,这些对室内的保温和隔热都带来很大困难,外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少玻璃的辐射热透过率,增加窗的热阻,减少外门窗本身的传热量。