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恒大集團建筑设计院 51062
摘要：文章简要地阐述了建筑节能设计的必要性，从中针对住宅建筑节能设计的方法进行了探讨与研究，主要从整体规划、围护结构和材料选用等方面的节能设计方法进行了论述。最后结合工程实例加以论证，以供大家参考借鉴。
关键词：住宅建筑；整体规划；围护结构；节能材料
1 引言
目前，对于我国的建筑业来说，随着建筑能源消耗量也不断增加，导致我国面临着严峻的能源短缺形势。然而，实施住宅建筑节能设计，不仅可以大大降低了我国建筑能源的消耗量，缓解我国紧张的能源短缺问题，而且可以有效提高了住宅建筑的经济效益和社会效率，促进我国建筑节能设计的发展。
2 建筑节能设计的必要性
目前，对我国能源短缺问题，人们积极倡导节约能源、可持续发展，建设部将建设节能型建筑纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规相继出台，要求将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合。《民用建筑节能设计标准》规定通过在建筑设计和采暖系统设计中采用有效的技术措施将节能率从原来的50%提高为65%，对围护结构的技术与产品、部品以及供热系统的要求提高到一个新水平。因此，如何做好建筑节能设计方面的工作，实现建筑可持续发展目标意义重大。
3 住宅建筑节能设计方法
3.1 整体规划节能设计
3.1.1 朝向布置
随着空调的普遍使用，在建筑物的朝向问题上似乎人们已经不再关注，为了达到更大的容积率以及更好的景观效果，很多高层建筑都是东西向的。对于这种朝向的建筑，建筑能耗就变得更加严重，为了提高建筑的节能效率，改变建筑的朝向是十分重要的。太阳的辐射以及空气渗透引发的耗热量都容易受到建筑朝向的影响，因此在进行朝向选择问题上要注意太阳辐射以及风向等这些因素的影响。建筑物应该采用南北向进行平面布置，并且建筑物要能够进行自然通风。在建筑内部的房间分布中，主卧以及客厅等重要房间应该尽可能的面朝南，这样的设计能够降低大约 40%左右的电荷需求，可见建筑朝向对节能有着重大的影响。
3.1.2 体形设计
在建筑设计的一般要求中，要求墙体的传热系数应该比同朝向外窗传热系数要小，因为这是室内外温差的决定因素。即建筑物的能耗量和窗墙面积成正比，所以从节能的角度看，窗墙面积应该越小越好，但是考虑到建筑的美观以及采光和通风的要求，不能一味的设计小窗户，要根据通风和采光以及节能要求进行合理的设定窗墙面积比。我国各个地区的气候不同，具体的窗墙面积比也不相同，通常南方的要比东、北以及西部大。
3.2 围护结构节能设计
（1）外墙设计。在外墙设计中，应该考虑结构层和保温层、保护层和保温层以及饰面层和保护层之间的构造应该安全和较高的粘结性。对于住宅设计来说，建筑外墙所受到的风荷载是十分大的，所以墙体会承受很大的吸力。外墙保温材料自身的承重也比较大，再加上吸力，就十分容易开裂和脱落。因此针对建筑的特点，在进行外墙节能设计时应该使用无空腔设计，这样能够提高材料的粘结性。在住宅设计中，饰面层不能采用面砖，因为保温层的材料大部分是多孔轻质的型材，所以其剪力强度通常都比较低。另外，在外墙材料的选择上应该选择那些能够在炎热气温下，有辐射和吸收性能的材料。
（2）屋面设计。屋面的保温隔热与防水是其主要功能，常规的屋面保温材料与防水材料存在性能单一问题，防水的不能保温，保温的不能防水。喷涂聚氨酯硬泡、聚脂弹性体屋面保温防水一体化技术，除采用兼具优良保温防水性能的聚氨酯硬泡作为保温防水一体化功能性材料外，还复合防水性能极好的喷涂聚脂弹性体作为防水饰面材料，从而使屋面保温、隔热、防水一体化。对现有建筑的调查发现，21%的屋面没有采用任何隔热措施，即使是采用一些隔热措施，也远不能满足节能标准和热舒适性的要求。因此，屋面保温、隔热设计已成建筑节能的重点之一。
（3）外窗设计。在建筑保温中，外窗设计是隔声、隔热的薄弱环节。对整个建筑进行耗热量计算，空气渗透以及外窗传热耗热量的总和大概占了总耗热量的一半。所以，增强外窗的节能性是十分关键的。据统计资料显示，我国建筑物通过窗户散失的能量约占建筑总能耗的 50%，具有较大的节能潜力，提高窗户的热工性能是建筑节能最经济有效的方法。
3.3 节能材料的选用
在选择节能材料时，最多的是选择玻璃。因为玻璃具有不错的保温性能。随着科技的发展，很多新型玻璃应运而生，玻璃材料不再是起单一的隔热作用，同时还有很多别的功能。如具有反射热量功能的玻璃、电敏感玻璃以及调光分光玻璃和具有低辐射效能的玻璃等。针对不同地区的地理环境要选择不同功能的隔热玻璃。例如受太阳光直射时间长的楼层要选择调光隔热玻璃以及反射热量玻璃等。通过对这些不同功能的隔热玻璃材料的选取能够使高层建筑达到更好的节能效益和经济效益，同时还能提高人们的居住舒适度。
4 实例分析
4.1 项目概况
某住宅项目，总建筑面积18万m2，由12栋小高层住宅、10栋多层住宅和21栋屋住宅组成，共有4个车库，其中地面建筑面积16.8万m2，地下建筑面积1.2万m2。建筑高度限制在40m内，容积率1.0。
4.2 建筑节能设计
本项目在建筑节能设计方面采取了屋面、外墙和外窗的隔热保温措施，满足现有节能设计标准要求，同时在可再生能源应用方面，大面积采用太阳能光热和地热资源，节能设计的方向和理念是领先的。但大量优异的节能和可再生能源技术的应用都有其适宜性，在本项目中不一定能达到最佳的节能减排效果，因此，针围护结构、空调设备以及太阳能利用方面提出以下几个方面的节能措施。
4.2.1建筑通风
本项目由于具有风速高的气候特点，合理利用该特点，多采用自然通风措施，尤其是与分体式空调配合，不必使用新风系统，能最大程度的实现节能效果，也符合南方地区采取自然通风的习惯。 另外，本项目所处地区的风力等级相对高，门窗开启幅度较难控制，这给传统的开窗通风带来了一定困难，故建议选择合适的门窗通风器改善室内通风环境。门窗通风器在欧美和日本有广泛应用，是一项成熟的技术。设计合适的通风量和出风位置，不但能提供房间足够的新风量，还能改善室内空气微环境。
4.2.2 隔热涂料
隔热涂料主要机理是反射太阳辐射，阻挡其进人室内，降低夏季房间的空调负荷。与普通涂料相比，隔熱涂料太阳光反射比都超过80%，即能够把照射在墙体或屋顶上的太阳光80%反射出去。夏季水平面太阳辐射强度可达1131W/m2，东、西向垂直面太阳总辐射强度最高为613W/m2，如选用隔热涂料，夏季将在一定程度上降低空调负荷。
4.2.3 建筑遮阳
活动遮阳的优点是夏季关闭遮阳百叶，阻挡太阳光进人室内，冬季则打开遮阳装置，让太阳辐射进人室内。中置式遮阳设施的优点是，遮阳体和窗扇一体生产成型，可以节省大量的现场安装费用。而且随着产品类型的成熟，在大规模工业生产的情况下产品质量容易得到保证，生产成本也逐渐降低。而且能够抵抗较强的风压，安全性高，适合在楼层较高中应用。
本项目中小高层由于楼层高，风力较大，如选用外或内遮阳卷帘，则窗户开启后，由于风压的作用，卷帘扇动浮动较大，存在安全隐患，建议可选用中置百叶式铝合金窗。其优点是抗风压强，调节方便，夏季隔热，冬季可完全打开，让太阳辐射进入室内。
4.2.4 太阳能热水系统
太阳能热水系统通过太阳能集热器，吸收太阳辐射，把循环水加热。空气源热泵热水系统利用热泵机组从空气中取热，通过压缩机提高取热热量，制取生活的一种方式。太阳能一空气源热泵系统可互为辅助热源，联合制取热水。在阴雨天气或夜间用电低谷时，开启空气 源热泵，制取生活热水。
5 结束语
总之，住宅建筑节能设计不仅要满足居住环境的舒适度，而且要在保证环境质量的前提下进行节能设计。通过对住宅建筑整体进行合理的布局，做好绿化节能设计，并对住宅建筑外围结构、门窗及过渡空间等进行有效的节能保温设计，以达到节能降耗的目的。
参考文献：
[1]吴燕国，霍保全.太阳能集中供热水系统在高层住宅的应用探讨.中国房地产业，2011（5）.
[2]郭井亮.高层住宅建筑节能控制方法与技术策略研究.城市建设理论研究，2012（6）.
摘要：文章简要地阐述了建筑节能设计的必要性，从中针对住宅建筑节能设计的方法进行了探讨与研究，主要从整体规划、围护结构和材料选用等方面的节能设计方法进行了论述。最后结合工程实例加以论证，以供大家参考借鉴。
关键词：住宅建筑；整体规划；围护结构；节能材料
1 引言
目前，对于我国的建筑业来说，随着建筑能源消耗量也不断增加，导致我国面临着严峻的能源短缺形势。然而，实施住宅建筑节能设计，不仅可以大大降低了我国建筑能源的消耗量，缓解我国紧张的能源短缺问题，而且可以有效提高了住宅建筑的经济效益和社会效率，促进我国建筑节能设计的发展。
2 建筑节能设计的必要性
目前，对我国能源短缺问题，人们积极倡导节约能源、可持续发展，建设部将建设节能型建筑纳入今后城市建设的重点发展方向，相关的指引、标准和法规相继出台，要求将建筑设计与建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合。《民用建筑节能设计标准》规定通过在建筑设计和采暖系统设计中采用有效的技术措施将节能率从原来的50%提高为65%，对围护结构的技术与产品、部品以及供热系统的要求提高到一个新水平。因此，如何做好建筑节能设计方面的工作，实现建筑可持续发展目标意义重大。
3 住宅建筑节能设计方法
3.1 整体规划节能设计
3.1.1 朝向布置
随着空调的普遍使用，在建筑物的朝向问题上似乎人们已经不再关注，为了达到更大的容积率以及更好的景观效果，很多高层建筑都是东西向的。对于这种朝向的建筑，建筑能耗就变得更加严重，为了提高建筑的节能效率，改变建筑的朝向是十分重要的。太阳的辐射以及空气渗透引发的耗热量都容易受到建筑朝向的影响，因此在进行朝向选择问题上要注意太阳辐射以及风向等这些因素的影响。建筑物应该采用南北向进行平面布置，并且建筑物要能够进行自然通风。在建筑内部的房间分布中，主卧以及客厅等重要房间应该尽可能的面朝南，这样的设计能够降低大约 40%左右的电荷需求，可见建筑朝向对节能有着重大的影响。
3.1.2 体形设计
在建筑设计的一般要求中，要求墙体的传热系数应该比同朝向外窗传热系数要小，因为这是室内外温差的决定因素。即建筑物的能耗量和窗墙面积成正比，所以从节能的角度看，窗墙面积应该越小越好，但是考虑到建筑的美观以及采光和通风的要求，不能一味的设计小窗户，要根据通风和采光以及节能要求进行合理的设定窗墙面积比。我国各个地区的气候不同，具体的窗墙面积比也不相同，通常南方的要比东、北以及西部大。
3.2 围护结构节能设计
（1）外墙设计。在外墙设计中，应该考虑结构层和保温层、保护层和保温层以及饰面层和保护层之间的构造应该安全和较高的粘结性。对于住宅设计来说，建筑外墙所受到的风荷载是十分大的，所以墙体会承受很大的吸力。外墙保温材料自身的承重也比较大，再加上吸力，就十分容易开裂和脱落。因此针对建筑的特点，在进行外墙节能设计时应该使用无空腔设计，这样能够提高材料的粘结性。在住宅设计中，饰面层不能采用面砖，因为保温层的材料大部分是多孔轻质的型材，所以其剪力强度通常都比较低。另外，在外墙材料的选择上应该选择那些能够在炎热气温下，有辐射和吸收性能的材料。
（2）屋面设计。屋面的保温隔热与防水是其主要功能，常规的屋面保温材料与防水材料存在性能单一问题，防水的不能保温，保温的不能防水。喷涂聚氨酯硬泡、聚脂弹性体屋面保温防水一体化技术，除采用兼具优良保温防水性能的聚氨酯硬泡作为保温防水一体化功能性材料外，还复合防水性能极好的喷涂聚脂弹性体作为防水饰面材料，从而使屋面保温、隔热、防水一体化。对现有建筑的调查发现，21%的屋面没有采用任何隔热措施，即使是采用一些隔热措施，也远不能满足节能标准和热舒适性的要求。因此，屋面保温、隔热设计已成建筑节能的重点之一。
（3）外窗设计。在建筑保温中，外窗设计是隔声、隔热的薄弱环节。对整个建筑进行耗热量计算，空气渗透以及外窗传热耗热量的总和大概占了总耗热量的一半。所以，增强外窗的节能性是十分关键的。据统计资料显示，我国建筑物通过窗户散失的能量约占建筑总能耗的 50%，具有较大的节能潜力，提高窗户的热工性能是建筑节能最经济有效的方法。
3.3 节能材料的选用
在选择节能材料时，最多的是选择玻璃。因为玻璃具有不错的保温性能。随着科技的发展，很多新型玻璃应运而生，玻璃材料不再是起单一的隔热作用，同时还有很多别的功能。如具有反射热量功能的玻璃、电敏感玻璃以及调光分光玻璃和具有低辐射效能的玻璃等。针对不同地区的地理环境要选择不同功能的隔热玻璃。例如受太阳光直射时间长的楼层要选择调光隔热玻璃以及反射热量玻璃等。通过对这些不同功能的隔热玻璃材料的选取能够使高层建筑达到更好的节能效益和经济效益，同时还能提高人们的居住舒适度。
4 实例分析
4.1 项目概况
某住宅项目，总建筑面积18万m2，由12栋小高层住宅、10栋多层住宅和21栋屋住宅组成，共有4个车库，其中地面建筑面积16.8万m2，地下建筑面积1.2万m2。建筑高度限制在40m内，容积率1.0。
4.2 建筑节能设计
本项目在建筑节能设计方面采取了屋面、外墙和外窗的隔热保温措施，满足现有节能设计标准要求，同时在可再生能源应用方面，大面积采用太阳能光热和地热资源，节能设计的方向和理念是领先的。但大量优异的节能和可再生能源技术的应用都有其适宜性，在本项目中不一定能达到最佳的节能减排效果，因此，针围护结构、空调设备以及太阳能利用方面提出以下几个方面的节能措施。
4.2.1建筑通风
本项目由于具有风速高的气候特点，合理利用该特点，多采用自然通风措施，尤其是与分体式空调配合，不必使用新风系统，能最大程度的实现节能效果，也符合南方地区采取自然通风的习惯。 另外，本项目所处地区的风力等级相对高，门窗开启幅度较难控制，这给传统的开窗通风带来了一定困难，故建议选择合适的门窗通风器改善室内通风环境。门窗通风器在欧美和日本有广泛应用，是一项成熟的技术。设计合适的通风量和出风位置，不但能提供房间足够的新风量，还能改善室内空气微环境。
4.2.2 隔热涂料
隔热涂料主要机理是反射太阳辐射，阻挡其进人室内，降低夏季房间的空调负荷。与普通涂料相比，隔熱涂料太阳光反射比都超过80%，即能够把照射在墙体或屋顶上的太阳光80%反射出去。夏季水平面太阳辐射强度可达1131W/m2，东、西向垂直面太阳总辐射强度最高为613W/m2，如选用隔热涂料，夏季将在一定程度上降低空调负荷。
4.2.3 建筑遮阳
活动遮阳的优点是夏季关闭遮阳百叶，阻挡太阳光进人室内，冬季则打开遮阳装置，让太阳辐射进人室内。中置式遮阳设施的优点是，遮阳体和窗扇一体生产成型，可以节省大量的现场安装费用。而且随着产品类型的成熟，在大规模工业生产的情况下产品质量容易得到保证，生产成本也逐渐降低。而且能够抵抗较强的风压，安全性高，适合在楼层较高中应用。
本项目中小高层由于楼层高，风力较大，如选用外或内遮阳卷帘，则窗户开启后，由于风压的作用，卷帘扇动浮动较大，存在安全隐患，建议可选用中置百叶式铝合金窗。其优点是抗风压强，调节方便，夏季隔热，冬季可完全打开，让太阳辐射进入室内。
4.2.4 太阳能热水系统
太阳能热水系统通过太阳能集热器，吸收太阳辐射，把循环水加热。空气源热泵热水系统利用热泵机组从空气中取热，通过压缩机提高取热热量，制取生活的一种方式。太阳能一空气源热泵系统可互为辅助热源，联合制取热水。在阴雨天气或夜间用电低谷时，开启空气 源热泵，制取生活热水。
5 结束语
总之，住宅建筑节能设计不仅要满足居住环境的舒适度，而且要在保证环境质量的前提下进行节能设计。通过对住宅建筑整体进行合理的布局，做好绿化节能设计，并对住宅建筑外围结构、门窗及过渡空间等进行有效的节能保温设计，以达到节能降耗的目的。
参考文献：
[1]吴燕国，霍保全.太阳能集中供热水系统在高层住宅的应用探讨.中国房地产业，2011（5）.
[2]郭井亮.高层住宅建筑节能控制方法与技术策略研究.城市建设理论研究，2012（6）.