论文部分内容阅读
【摘要】随着我国经济的发展以及城镇化进程的不断加快，居住建筑的规模以及数量都在不断增加，所以居住建筑的节能设计受到了人们普遍的关注。本文主要介绍居住建筑节能设计中的缺点和优化对策，并且通过相关案例介绍具体实施方式，希望能够对相关人士有所帮助。
【关键词】居住建筑；节能设计；优化对策
1、引言
随着我国城镇化进程的不断加快，城市人口数量在急剧增加，对于居住建筑的要求也在不断提升。随着环境污染越来越严重，进行节能的居住建筑设计已经成为了人们普遍关注的话题。这就需要对居住建筑节能设计中存在的缺点和问题进行分析，并采用针对性的措施对其进行优化改进，进一步推动我国绿色节能建筑的发展，这对于促进我国建筑行业的发展具有非常重要的意义。
2、居住建筑节能设计中的缺点和问题
2.1居住建筑节能设计深度较浅
某些居住建筑虽然进行了节能设计，但是其设计深度较浅，只是单独的在建筑设计中有所体现，并没有严格的进行落实，无法達到较好的节能效果。
2.2居住建筑节能设计形式较单一
从目前情况来看，居住建筑设计更多考虑的是功能方面，对于节能方面考虑较少，只是在很简单的环节进行节能设计，没有全面考虑问题。例如对于建筑外围护部分缺少节能措施，对于建筑的门窗、屋顶等没有进行节能设计，从而造成这些部位耗能较多。
2.3节能设计验收方法不够完善
对于居住建筑节能功效进行检测时需要综合采用热工法进行，此种方法所采用的检测指标主要是建筑工程墙体传热系数。虽然此种方法能够在一定程度上获得相应指标，但是具体实施方式并没有明确，同时也缺少必要的检测标准以及检测规范，造成所得检测效果不及预期。
2.4建筑投资和节能需求无法匹配
现在很多的居住建筑也进行了节能设计，采用了相应的节能建筑材料，但是在具体施工过程中没有严格控制投资成本，从而造成建筑成本超预期，最终造成建筑投资和节能需求无法匹配。一旦出现此方面问题，施工单位就可能对原有设计方案进行变更，从而造成有效节能设计方案不能落实，无法达到节能效果。
3、居住建筑节能设计的优化对策
3.1在建筑节能设计中采用BIM技术
在设计工作阶段，BIM技术不仅可以方便快捷地绘制3D模型，还可以提高建筑的可施工性，提高资源能源的利用率，有利于建筑的可持续性设计。传统的技术，是在建筑设计完成之后，再进行能耗分析，相比而言，BIM技术是在设计的初期就利用具备强大兼容性的三维模型，进行的能耗分析，这样一来，不仅注入可持续发展理念，也避免通过设计修改来降低能耗设计需求。除此之外，BIM技术与多种软件数据兼容，大大提高了设计项目的整体质量。对建筑设计，利用BIM能耗分析技术，可以非常直观的对比不同朝向方案的初步能耗，既能满足节能要求，又能帮助建筑人员确定建筑朝向. 建筑的通风散热在某些湿热地区非常重要，可以通过BIM技术，在设计初期就通过加大建筑的开口面积或者架构建筑底层等方式来保证痛风，又例如为了遮挡夏季强烈的太阳辐射，可以利用BIM技术来分析建筑进深和层高对自然采光的影响，来决定建筑的形体样式。
3.2 保温隔热型屋顶
此种屋顶的节能设计主要是采用在屋顶涂刷或者铺设不同类型的保温隔热材料或者是反射材料，从而达到保温节能的效果。屋顶保温较为常用的技术措施主要是将导热系数比较小的轻质材料（例如玻璃棉、膨胀珍珠岩等等）设置在屋顶的防水层下边用于保温，此种型式的保温属于正置式的保温；或者采用聚苯乙烯泡沫设置在屋面防水层的上面进行保温，此种型式的保温属于倒置式的保温。
对于保温隔热型屋顶来说，除了通过保温材料进行保温之外，也可以采用如下几种方式的保温隔热型屋顶：
第一，绝热反射膜屋顶。就是将铝钛合金气垫膜铺设在屋顶，此种方式能够有效阻止80%以上的可见光。
第二，节能屋面瓦屋顶。就是将增强水泥喷涂在发泡隔热材料之上用于隔热。
第三，屋顶反射降温隔热屋顶。就是在屋顶铺设表面附有铝箔的卷材或者在屋顶涂刷铝银粉用于隔热。
第四，降温涂料屋顶。主要是利用热固性树脂或者热塑性数值以及具有较高反射率的透明无机材料制成热反射涂料来降温。
3.3 地源热能方面的应用
地源热能是非常重要的能源之一，可通过地源热泵技术来给建筑物内空调系统提供相应的能源，从而实现节能环保。相对于室外温度存在的较大差异来说，地表之下的温度相对来说比较稳定。在夏季高温季节建筑物内的温度相对较高，相关设备就会将热量排入到大地内，这样就能够降低室内的温度。房屋建筑设计过程中采用此种技术能够有效降低能源使用量，同时对于环境没有较大污染，设备维护相对方便、效力较高。
3.4 使用绿色建筑材料
对于居住建筑来说，外围护结构所具有的保热性能和建筑室内热稳定性以及舒适感有着非常紧密的联系，会很大程度上影响居住建筑的能耗。现阶段居住建筑节能设计中常用的外围护结构在完成施工之后会再增设一层保温层，从而能够对外围护结构的热工性能进行一定改善。但是因为高温保温材料具有比较高的成本，因此在其生产过程中会消耗非常多的能源。所以在建筑节能设计过程中需要综合考虑绿色建筑材料的使用，这样能够在有效降低材料成本的同时更好的控制建筑能耗。
3.5 墙体节能方面的设计
第一，对于居住建筑工程来说墙体是最为重要的组成部分，采用节能环保型的墙体是居住建筑节能设计当中最为重要的组成部分。从现阶段来看，建筑节能设计采用的都是高效保温墙，此种墙体主要的原料就是火力发电厂当中排放出的粉煤灰，之后采用先进的生产方式进行加工而成。此种墙体的节能保温性能非常卓越，可以将其当成建筑物的外围护墙。通过此种环保节能技术能够有效降低垃圾的排放，对于环保具有非常大的促进作用。 第二，复合节能墙体也是非常重要的节能设计。一般情况下，复合节能墙体主要是由传统的墙体材料和绝热材料、新型墙体材料复合组成。在居住建筑设计过程中应用此种墙体结构，能够实现墙体良好的保温功能，进而实现居住建筑节能设计。
3.6 窗户方面的节能设计
在针对居住建筑门窗节能设计过程当中需要重点关注如下几方面问题：
第一，对于建筑窗墙比进行有效控制。所谓的建筑窗墙比就是指建筑窗口洞口的面积和建筑立面单元面积之间的比值。按照我国相关政策法规来说，不同朝向的建筑窗墙比是不同的，例如北向的窗墙比在20%以内、东向和西向的窗墙比在30%以内、南向的窗墙比在35%以内；
第二，保证建筑外窗的气密性，防止冷空气渗透。例如可以通过聚乙烯泡沫或者密封膏等形成弹性密封性材料，可以用此材料对门窗框以及墙体的缝隙实施密封；
第三，在门内填充岩棉板来加强绝热性能。建筑窗户玻璃可以采用中空玻璃，同时要降低能够开启的窗扇面积，并且在一定程度上增加固定玻璃和固定窗扇的面积。除此之外，在窗户设计过程中进行窗型的设计也是非常重要的，要保证满足房屋空间采光以及通气方面的需求，同时要按照需求一定程度上增加窗户的数量。
4、居住建筑节能设计案例分析
4.1案例概况
某居住小区总体建筑面积47.1万m2，主要包括居住用房、中心广场、幼儿园、小学、公交始末站以及污水泵站等内容。小区所在区域的环境为海洋性季风气候，常年日照、雨水充足，年平均气温在21.1℃，年平均风速在3.7m/s。另外，小區建筑会对气流具有一定的导向作用，使得小区具有良好的通风状况。
4.2建筑节能设计
第一，单体设计。单体设计过程中除了要满足功能方面以及立面造型需要外，更加要注重窗的节能设计。要确保窗墙面积比满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》的规定，平均在0.25以内；外门窗可以使用断热塑钢型材生产，气密性要满足国标GB/T107-2000标准要求。
第二，外围护结构和材料节能设计。钢筋混凝土墙采用30mm厚的无机保温干粉砂浆内保温复合墙体系统，外墙要采用面层厚度在200mm以上的钢筋混凝土墙体，确保传热系数在2.0W/m2k以下，热惰性指标在3.0以上。屋面采用倒置式的屋面保温隔热系统，防水层上设有保温隔热层技术，采用厚度在30mm的绝热挤塑聚苯乙烯泡沫板作为保温隔热层。
第三，电气节能设计。此工程采用高光效光源作为公共场所照明，采用开启式直接照明灯具，使得灯具反射罩反射比较高，灯具效率保持在60%以上。在楼梯间、走廊以及门厅等采用节能型自熄开关。对于相关设备的水位和整体系统的压力进行监测，按照水位和压力的情况自动控制水泵的启停。
第四，暖通节能设计。采用高效节能型风机和水泵，确保其运行的高效率。采用独立控制式空调系统，不同店面可以按照自己的需要设定空调温度等。
4.3节能方案的优化
虽然原有方案能够满足现有节能要求，并且简单易行，但是其采用的是规定性指标方法进行设计，一定程度上存在着浪费的情况。为了能够达到更好的节能效果，可以采用性能性指标的设计方式，在保持原有节能设计的基础上进行方案优化，原有方案和优化方案的差异和节能对比如表1、表2所示。
为了能够有效比对两种方案的节能效果分别对其进行节能率计算，所得结果如图1所示。
从图1中能够得知，虽然两种方案都能够满足现有节能标准方面的要求，但是优化方案具有更高的节能率，对于以后的节能工作更具有参考性。
结语：
居住建筑的节能设计已经成为了社会各方都非常关心的话题，其符合环保型社会的需求。本文主要分析了现阶段建筑节能设计的缺点，同时提出了优化对策，并且通过案例进行了分析，希望能够对居住建筑的节能设计给予一定的参考和建议。
参考文献：
[1]刘淑娟.居住建筑节能设计中的问题与优化策略研究[J].环境科学与管理，2016（08）：29-31.
[2]张伟建.浅谈我省居住建筑节能设计的对策和措施[J].福建建设科技，2008（06）：31-35.
[3]王磊.建筑设计中节能优化对策分析[J].黑龙江科学，2015（10）：45-47.
[4]赖家彬.夏热冬暖南区居住建筑节能的设计优化——以泉州市“见龙亭”小区项目为例[J].住宅科技，2010（10）：129-131.
作者简介：
瞿学勤，甘肃省城乡规划设计研究院，甘肃兰州。
【关键词】居住建筑；节能设计；优化对策
1、引言
随着我国城镇化进程的不断加快，城市人口数量在急剧增加，对于居住建筑的要求也在不断提升。随着环境污染越来越严重，进行节能的居住建筑设计已经成为了人们普遍关注的话题。这就需要对居住建筑节能设计中存在的缺点和问题进行分析，并采用针对性的措施对其进行优化改进，进一步推动我国绿色节能建筑的发展，这对于促进我国建筑行业的发展具有非常重要的意义。
2、居住建筑节能设计中的缺点和问题
2.1居住建筑节能设计深度较浅
某些居住建筑虽然进行了节能设计，但是其设计深度较浅，只是单独的在建筑设计中有所体现，并没有严格的进行落实，无法達到较好的节能效果。
2.2居住建筑节能设计形式较单一
从目前情况来看，居住建筑设计更多考虑的是功能方面，对于节能方面考虑较少，只是在很简单的环节进行节能设计，没有全面考虑问题。例如对于建筑外围护部分缺少节能措施，对于建筑的门窗、屋顶等没有进行节能设计，从而造成这些部位耗能较多。
2.3节能设计验收方法不够完善
对于居住建筑节能功效进行检测时需要综合采用热工法进行，此种方法所采用的检测指标主要是建筑工程墙体传热系数。虽然此种方法能够在一定程度上获得相应指标，但是具体实施方式并没有明确，同时也缺少必要的检测标准以及检测规范，造成所得检测效果不及预期。
2.4建筑投资和节能需求无法匹配
现在很多的居住建筑也进行了节能设计，采用了相应的节能建筑材料，但是在具体施工过程中没有严格控制投资成本，从而造成建筑成本超预期，最终造成建筑投资和节能需求无法匹配。一旦出现此方面问题，施工单位就可能对原有设计方案进行变更，从而造成有效节能设计方案不能落实，无法达到节能效果。
3、居住建筑节能设计的优化对策
3.1在建筑节能设计中采用BIM技术
在设计工作阶段，BIM技术不仅可以方便快捷地绘制3D模型，还可以提高建筑的可施工性，提高资源能源的利用率，有利于建筑的可持续性设计。传统的技术，是在建筑设计完成之后，再进行能耗分析，相比而言，BIM技术是在设计的初期就利用具备强大兼容性的三维模型，进行的能耗分析，这样一来，不仅注入可持续发展理念，也避免通过设计修改来降低能耗设计需求。除此之外，BIM技术与多种软件数据兼容，大大提高了设计项目的整体质量。对建筑设计，利用BIM能耗分析技术，可以非常直观的对比不同朝向方案的初步能耗，既能满足节能要求，又能帮助建筑人员确定建筑朝向. 建筑的通风散热在某些湿热地区非常重要，可以通过BIM技术，在设计初期就通过加大建筑的开口面积或者架构建筑底层等方式来保证痛风，又例如为了遮挡夏季强烈的太阳辐射，可以利用BIM技术来分析建筑进深和层高对自然采光的影响，来决定建筑的形体样式。
3.2 保温隔热型屋顶
此种屋顶的节能设计主要是采用在屋顶涂刷或者铺设不同类型的保温隔热材料或者是反射材料，从而达到保温节能的效果。屋顶保温较为常用的技术措施主要是将导热系数比较小的轻质材料（例如玻璃棉、膨胀珍珠岩等等）设置在屋顶的防水层下边用于保温，此种型式的保温属于正置式的保温；或者采用聚苯乙烯泡沫设置在屋面防水层的上面进行保温，此种型式的保温属于倒置式的保温。
对于保温隔热型屋顶来说，除了通过保温材料进行保温之外，也可以采用如下几种方式的保温隔热型屋顶：
第一，绝热反射膜屋顶。就是将铝钛合金气垫膜铺设在屋顶，此种方式能够有效阻止80%以上的可见光。
第二，节能屋面瓦屋顶。就是将增强水泥喷涂在发泡隔热材料之上用于隔热。
第三，屋顶反射降温隔热屋顶。就是在屋顶铺设表面附有铝箔的卷材或者在屋顶涂刷铝银粉用于隔热。
第四，降温涂料屋顶。主要是利用热固性树脂或者热塑性数值以及具有较高反射率的透明无机材料制成热反射涂料来降温。
3.3 地源热能方面的应用
地源热能是非常重要的能源之一，可通过地源热泵技术来给建筑物内空调系统提供相应的能源，从而实现节能环保。相对于室外温度存在的较大差异来说，地表之下的温度相对来说比较稳定。在夏季高温季节建筑物内的温度相对较高，相关设备就会将热量排入到大地内，这样就能够降低室内的温度。房屋建筑设计过程中采用此种技术能够有效降低能源使用量，同时对于环境没有较大污染，设备维护相对方便、效力较高。
3.4 使用绿色建筑材料
对于居住建筑来说，外围护结构所具有的保热性能和建筑室内热稳定性以及舒适感有着非常紧密的联系，会很大程度上影响居住建筑的能耗。现阶段居住建筑节能设计中常用的外围护结构在完成施工之后会再增设一层保温层，从而能够对外围护结构的热工性能进行一定改善。但是因为高温保温材料具有比较高的成本，因此在其生产过程中会消耗非常多的能源。所以在建筑节能设计过程中需要综合考虑绿色建筑材料的使用，这样能够在有效降低材料成本的同时更好的控制建筑能耗。
3.5 墙体节能方面的设计
第一，对于居住建筑工程来说墙体是最为重要的组成部分，采用节能环保型的墙体是居住建筑节能设计当中最为重要的组成部分。从现阶段来看，建筑节能设计采用的都是高效保温墙，此种墙体主要的原料就是火力发电厂当中排放出的粉煤灰，之后采用先进的生产方式进行加工而成。此种墙体的节能保温性能非常卓越，可以将其当成建筑物的外围护墙。通过此种环保节能技术能够有效降低垃圾的排放，对于环保具有非常大的促进作用。 第二，复合节能墙体也是非常重要的节能设计。一般情况下，复合节能墙体主要是由传统的墙体材料和绝热材料、新型墙体材料复合组成。在居住建筑设计过程中应用此种墙体结构，能够实现墙体良好的保温功能，进而实现居住建筑节能设计。
3.6 窗户方面的节能设计
在针对居住建筑门窗节能设计过程当中需要重点关注如下几方面问题：
第一，对于建筑窗墙比进行有效控制。所谓的建筑窗墙比就是指建筑窗口洞口的面积和建筑立面单元面积之间的比值。按照我国相关政策法规来说，不同朝向的建筑窗墙比是不同的，例如北向的窗墙比在20%以内、东向和西向的窗墙比在30%以内、南向的窗墙比在35%以内；
第二，保证建筑外窗的气密性，防止冷空气渗透。例如可以通过聚乙烯泡沫或者密封膏等形成弹性密封性材料，可以用此材料对门窗框以及墙体的缝隙实施密封；
第三，在门内填充岩棉板来加强绝热性能。建筑窗户玻璃可以采用中空玻璃，同时要降低能够开启的窗扇面积，并且在一定程度上增加固定玻璃和固定窗扇的面积。除此之外，在窗户设计过程中进行窗型的设计也是非常重要的，要保证满足房屋空间采光以及通气方面的需求，同时要按照需求一定程度上增加窗户的数量。
4、居住建筑节能设计案例分析
4.1案例概况
某居住小区总体建筑面积47.1万m2，主要包括居住用房、中心广场、幼儿园、小学、公交始末站以及污水泵站等内容。小区所在区域的环境为海洋性季风气候，常年日照、雨水充足，年平均气温在21.1℃，年平均风速在3.7m/s。另外，小區建筑会对气流具有一定的导向作用，使得小区具有良好的通风状况。
4.2建筑节能设计
第一，单体设计。单体设计过程中除了要满足功能方面以及立面造型需要外，更加要注重窗的节能设计。要确保窗墙面积比满足《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》的规定，平均在0.25以内；外门窗可以使用断热塑钢型材生产，气密性要满足国标GB/T107-2000标准要求。
第二，外围护结构和材料节能设计。钢筋混凝土墙采用30mm厚的无机保温干粉砂浆内保温复合墙体系统，外墙要采用面层厚度在200mm以上的钢筋混凝土墙体，确保传热系数在2.0W/m2k以下，热惰性指标在3.0以上。屋面采用倒置式的屋面保温隔热系统，防水层上设有保温隔热层技术，采用厚度在30mm的绝热挤塑聚苯乙烯泡沫板作为保温隔热层。
第三，电气节能设计。此工程采用高光效光源作为公共场所照明，采用开启式直接照明灯具，使得灯具反射罩反射比较高，灯具效率保持在60%以上。在楼梯间、走廊以及门厅等采用节能型自熄开关。对于相关设备的水位和整体系统的压力进行监测，按照水位和压力的情况自动控制水泵的启停。
第四，暖通节能设计。采用高效节能型风机和水泵，确保其运行的高效率。采用独立控制式空调系统，不同店面可以按照自己的需要设定空调温度等。
4.3节能方案的优化
虽然原有方案能够满足现有节能要求，并且简单易行，但是其采用的是规定性指标方法进行设计，一定程度上存在着浪费的情况。为了能够达到更好的节能效果，可以采用性能性指标的设计方式，在保持原有节能设计的基础上进行方案优化，原有方案和优化方案的差异和节能对比如表1、表2所示。
为了能够有效比对两种方案的节能效果分别对其进行节能率计算，所得结果如图1所示。
从图1中能够得知，虽然两种方案都能够满足现有节能标准方面的要求，但是优化方案具有更高的节能率，对于以后的节能工作更具有参考性。
结语：
居住建筑的节能设计已经成为了社会各方都非常关心的话题，其符合环保型社会的需求。本文主要分析了现阶段建筑节能设计的缺点，同时提出了优化对策，并且通过案例进行了分析，希望能够对居住建筑的节能设计给予一定的参考和建议。
参考文献：
[1]刘淑娟.居住建筑节能设计中的问题与优化策略研究[J].环境科学与管理，2016（08）：29-31.
[2]张伟建.浅谈我省居住建筑节能设计的对策和措施[J].福建建设科技，2008（06）：31-35.
[3]王磊.建筑设计中节能优化对策分析[J].黑龙江科学，2015（10）：45-47.
[4]赖家彬.夏热冬暖南区居住建筑节能的设计优化——以泉州市“见龙亭”小区项目为例[J].住宅科技，2010（10）：129-131.
作者简介：
瞿学勤，甘肃省城乡规划设计研究院，甘肃兰州。