居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略

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【摘要】節(jié)能環(huán)保問(wèn)題是當(dāng)前人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)于建筑能耗而言，也在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中長(zhǎng)期困擾企業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，盡管地大物博，但人口眾多，人均資源占有率相對(duì)較低。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)建筑低能耗的要求也越來(lái)越高。本文主要針對(duì)夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行分析，對(duì)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的方法及節(jié)能效率進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；低能耗；設(shè)計(jì)策略

前言

夏熱冬冷地區(qū)夏季較為悶熱，而冬季則較為寒冷，該地區(qū)的建筑熱濕環(huán)境也相對(duì)較差，居民在夏季投入的降溫費(fèi)用及冬季的取暖費(fèi)用都比較高，所以需要針對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，是建筑具有低能耗的特性，降低居民的降溫及取暖費(fèi)用。在建筑能源利用方面，我國(guó)的能源利用率相對(duì)較低，僅采暖、照明、空調(diào)及加點(diǎn)等設(shè)施消耗的資源占據(jù)我國(guó)整體能源消耗的30%以上。可見(jiàn)，居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中肩負(fù)著重要的功能。

1居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)理念

建筑節(jié)能是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，不可能一次就能達(dá)到最佳狀態(tài)。根據(jù)我國(guó)建筑節(jié)能工作的發(fā)展情況來(lái)分析，當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)主要針對(duì)以下幾個(gè)方面開(kāi)展：①對(duì)氣候環(huán)境因素要加以利用。在設(shè)計(jì)中對(duì)有利條件要爭(zhēng)取利用，對(duì)不利因素要盡可能的避免，使建筑與自然環(huán)境融為一體，滿(mǎn)足人們對(duì)建筑環(huán)境的需求。在不同地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，重視自然采光與通風(fēng)，對(duì)建筑空調(diào)、采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)和氣候條件要兼顧。②改進(jìn)當(dāng)前建筑材料、設(shè)計(jì)及構(gòu)造中能耗較好的環(huán)節(jié)，在經(jīng)濟(jì)條件許可的條件下，發(fā)揮建筑節(jié)能的作用。③對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，要將節(jié)能降耗的思想貫徹其中，對(duì)新的節(jié)能技術(shù)要不斷應(yīng)用，向超低能耗、無(wú)污染的建筑發(fā)展方向發(fā)展。

2建筑平面節(jié)能設(shè)計(jì)策略

2.1建筑選址

對(duì)日照的充分利用是建筑選址中的首要條件。日照關(guān)系到人類(lèi)的生存、熱工效率及身心健康，在居住建筑內(nèi)部空間設(shè)計(jì)中，對(duì)日照條件要爭(zhēng)取利用，包含日照質(zhì)量、日照時(shí)間等方面。居住建筑規(guī)劃中，要選擇向陽(yáng)的地段，以南北向?yàn)橹鳎瑢?duì)日照條件加大利用，為了對(duì)日照間距的要求進(jìn)行滿(mǎn)足，各地區(qū)也都有相應(yīng)的日照間距標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于建筑物冬季防寒保溫性能而言，冷空氣度建筑外圍護(hù)體系的滲透影響室內(nèi)保溫想能，特別是寒冷的冬季，建筑選擇要盡可能的選擇在避風(fēng)位置，可用錯(cuò)落交織的布局結(jié)構(gòu)防止風(fēng)影效應(yīng)，建筑圍護(hù)體系節(jié)能、保溫、門(mén)窗洞口設(shè)計(jì)中，依據(jù)建筑圍護(hù)體系不同部位風(fēng)壓分圖作為依據(jù)。

2.2建筑布局

對(duì)居住區(qū)整體布局要充分考慮，做到不同間距、角度、體量及道路走向的建筑物組合布局，對(duì)日照及自然通風(fēng)條件充分利用，從而形成夏季不同的熱量盈余與冬季不同的熱量需耗。居民取風(fēng)向、風(fēng)速受道路走向的影響較大，在住宅群與道路之間，氣流多以垂直方向、速度較小的管狀氣流為主，不容易穿越建筑物，所以對(duì)住宅群體不同體量、形狀的布局與組合要充分考慮，使高層住宅與地層住宅錯(cuò)落排列，利用住宅區(qū)的植被、道路等形成自然通風(fēng)和流動(dòng)氣流。保證冬季建筑物室內(nèi)保持熱量，放置冷風(fēng)進(jìn)入建筑物內(nèi)，而在夏季又能形成穿堂風(fēng)，達(dá)到自然降溫的目的。合理進(jìn)行建筑布局，使居民取形成微氣候環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人工生態(tài)系統(tǒng)的平衡，有利于建筑能耗的降低，節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)。

2.3建筑位置及朝向優(yōu)化

在建筑布局方面，需要對(duì)城市環(huán)境的影響進(jìn)行考慮。對(duì)容積率要合理選擇，如果容積率過(guò)高，那么建筑對(duì)日照的需求就難以滿(mǎn)足。日照輻射能量非常大，但建筑如何有效利用日照能源，是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中需要重視的問(wèn)題。城市規(guī)劃中，要對(duì)日常加以重視，對(duì)建筑的朝向與位置合理確定，確保每一棟建筑都能獲得充足的太陽(yáng)輻射熱能，所以建筑節(jié)能中與建筑方位有直接關(guān)系。2.4窗墻比控制所謂窗墻比，指的是建筑各方向的開(kāi)窗面積與對(duì)應(yīng)朝向外表面的比值。眾所周知，窗戶(hù)的傳熱系數(shù)高于同面積保溫墻體3~6倍，而相同墻體面積的熱量損失要比窗戶(hù)損失的能耗高24倍以上，所以，如果其它條件不變，窗墻比越大，損失的能耗也就越多。所以，基于降低能耗、節(jié)約能源的角度考慮，在滿(mǎn)足使用需求的條件下，對(duì)居住建筑窗墻面積比要合理控制。通常而言，對(duì)窗墻比進(jìn)行確定時(shí)，主要按照建筑所在地區(qū)的夏季與冬季日照情況及季風(fēng)情況作為依據(jù)，同時(shí)考慮開(kāi)窗需求面積、室外空氣溫度、室內(nèi)采光需求及建筑能耗占比等因素綜合考慮，通常情況下，窗墻比控制在0.2~0.5之間。

3建筑主體節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1外墻節(jié)能設(shè)計(jì)

外墻保溫大致可分為外保溫、內(nèi)外溫及夾心保溫三大類(lèi)。內(nèi)保溫是在墻體內(nèi)側(cè)設(shè)置保溫層，該方法屬于傳統(tǒng)保溫方式，造價(jià)較低且施工簡(jiǎn)單，但在熱橋處理中容易出現(xiàn)問(wèn)題，如凍融或浸漬等容易時(shí)保溫隔熱墻面開(kāi)裂、發(fā)霉等。所以該保溫方式主要作為外保溫的補(bǔ)充方法，一般不單獨(dú)使用。夾心保溫在墻體內(nèi)、外兩側(cè)墻片之間設(shè)置保溫材料的方法。墻體可為混凝土空心磚砌塊、粘土磚等，此類(lèi)墻體材料的耐候性及防水性能較好，所以對(duì)保溫材料要求也不高，一般的巖棉、玻璃棉及聚苯乙烯即可。且在施工條件及施工季節(jié)方面也不受影響。在夏熱冬冷地區(qū)，由于此類(lèi)保溫墻體的厚度較大，并且內(nèi)外墻需要連接件連接，施工工藝復(fù)雜，存在熱橋，無(wú)法充分發(fā)揮保溫材料的效率等。外墻保溫是在墻體外側(cè)設(shè)置保溫層的方法，不存在熱橋，對(duì)墻體受溫度的變形應(yīng)力也能降低，所以該保溫方法的應(yīng)用比較廣泛。因?yàn)槭窃趬w外側(cè)設(shè)置保溫材料，所以建筑各部位冷、熱橋的影響基本可消除，保溫材料的保溫效能能夠充分發(fā)揮出來(lái)。與內(nèi)保溫及夾心保溫方法相比，保溫材料相同的條件下，外保溫所需的保溫材料厚度較小，實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料的目的。外保溫使墻體保溫隔熱性能提升，室內(nèi)熱能傳導(dǎo)損失減少，室內(nèi)熱穩(wěn)定性提高。此外，雨雪風(fēng)霜對(duì)外墻體的侵蝕作用也減少，墻體防潮性能提高，避免了室內(nèi)墻體出現(xiàn)結(jié)露、霉斑等現(xiàn)象。由于保溫材料在墻體外側(cè)，保溫材料內(nèi)的毒害物質(zhì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境不會(huì)造成影響。外保溫材料中，主要有擠塑聚苯板、膨脹聚苯板、酚醛樹(shù)脂、硬泡聚氨酯及巖棉板等。隨著建筑防火需求的提高，部分耐火性能差的保溫材料也逐漸被禁用，諸如HX隔離室防火保溫板等新型防火保溫材料的應(yīng)用逐漸增多，建筑外圍保護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用熱工性能較好的材料，可實(shí)現(xiàn)降低能耗的要求，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的需求。

3.2門(mén)窗幕墻

玻璃幕墻與玻璃門(mén)窗是建筑通風(fēng)、采光的通道，由于經(jīng)窗戶(hù)損失的能耗非常大，為了降低建筑能耗，可從以下措施減少能耗損失：首先，應(yīng)用中空玻璃。中空部分厚度不低于9mm，在幕墻中使用時(shí)，厚度不能低于9mm，適合厚度為12~20mm之間。為了使保溫性能進(jìn)一步提升，可使用Low-E中空玻璃，也較低輻射玻璃，其中充有惰性氣體，在玻璃面鍍多層化合物或金屬構(gòu)成膜系產(chǎn)品，具有較好的透光性與隔熱性。在門(mén)窗材料方面主要采用塑料型鋼、金屬-木復(fù)合型材、玻璃鋼型材等，幕墻可用斷熱型材、隱框結(jié)構(gòu)及斷熱連接固緊件，降低熱橋效應(yīng)。

3.3屋頂

屋頂節(jié)能設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)太陽(yáng)輻射熱的隔離為主，降低太陽(yáng)直射，通過(guò)架空屋面、設(shè)保溫隔熱層、安裝太陽(yáng)能熱水器、淺色屋面及種植植物等措施處理。還可設(shè)計(jì)蓄水屋面、通風(fēng)屋面等方面，降低空調(diào)冷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)夏季降溫費(fèi)用的節(jié)約。在夏熱冬冷地區(qū)，屋頂保溫材料主要使用擠塑聚苯板，該材料內(nèi)部為獨(dú)立的密閉式氣泡結(jié)構(gòu)，是一種吸水率低、抗壓高、不透氣、防潮、抗老化、耐腐蝕的優(yōu)質(zhì)材料，導(dǎo)熱系數(shù)較低，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的目的。如圖1所示，改變屋頂傳熱系數(shù)對(duì)整棟建筑節(jié)能效率的影響中，對(duì)頂層影響較大，而對(duì)地層以下影響較小，也綜合分析，也具有較好的節(jié)能效果。

4結(jié)語(yǔ)

冬冷夏熱地區(qū)居住建筑節(jié)能措施和途徑還有很多，在諸多節(jié)能措施中，要合理選擇節(jié)能方案，既要能夠降低能耗及資金的投入，還要保證節(jié)能效果的最大實(shí)現(xiàn)。除了對(duì)自然條件充分利用外，在建筑材料、空間、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)方面，也要合理布局，同時(shí)，對(duì)可再生能源的利用也是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，是夏熱冬冷地區(qū)居住見(jiàn)著發(fā)展的一個(gè)主要方向。

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作者：陸丕偉 單位：華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司