再析居住建筑节能设计

再析居住建筑节能设计

张岩

张岩（中国建筑上海设计研究院200063）

摘要：居住建筑量多面广，降低使用能耗提高能源利用效率是我国可持续发展战略与城市住宅建筑发展的必然趋势与城市建筑水平提高的内在需求。本文结合多年实践经验，对建筑节能与现状及问题进行了分析，提出了居住建筑节能设计在实践过程需要探讨的一些问题。

关键词：节能设计；居住建筑；概念更新0前言我国社会经济与城镇化建设发展，人们居住环境改善与市民化要求，大批居住性建筑在城镇得以兴建。然而，建筑物在建造与使用过程中大量、持续消耗能源。我国世界四分之一人口的巨大居住建筑规模，使我国建筑耗能的总量约占社会总能耗的三分之一。因此，居住建筑的节约用能、减少浪费，提高能源的有效利用率具有重要的国家战略意义。

1.建筑节能的涵义广义建筑节能是指在建筑生产使用过程中其自身及相关衍生产业链组成的综合体系减少能耗与污染的措施。本文旨在与设计领域紧密相关的方面进行建筑节能的梳理与探讨，也就是指在建筑物的规划、设计、新建、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率；加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源；结构性的节能体系远优于补偿性节能，所以设计要先行，建设项目在研发阶段就要系统化考虑节能最佳方案与措施。（图3）

2.建筑节能现状及问题

欧美一些发达国家对居住建筑进行了大量的节能实践研究，开发使用新型绿色建材、太阳能、地热、风能等可再生能源，节能效果显著。借鉴国外先进经验，我国居住建筑节能也发展有一段时间，取得了一些成效，但也存在许多问题：例如我国绝大多数采暖地区围护结构热功能相比气候相近的发达国家仍然相差太远，单位建筑面积采暖能耗达到发达国家标准的3倍以上；试点节能建筑就个体而言节能显著，有的甚至能自给自足，然而其复杂的技术以及建造的高成本所带来其它高能耗很难也不适宜于大规模建设，而我国对于居住建筑巨大的开发量，要求必须找到适宜于国情的节能方式；同时，目前居住建筑节能设计消极被动、缺少系统化的标准、技术转化为广泛应用非常滞后、政策法规支持乏力等问题形成居住建筑节能发展瓶颈效应。

针对这些问题应先从核心领域入手提出解决问题方法，从而以点带面对节能设计做一个有益的探讨，下面就从建筑设计中的节能设计进行重点论述。

3.实现居住建筑节能设计的主要方式建筑设计在建筑工程中是龙头，往往这一阶段对节能的考虑是被动的，以满足节能规范和审查要求为目标，缺乏整体化系统性的理念，加之节能规范及法规相对滞后与松散实际节能效果可想而知。居住建筑节能的设计应从整体规划、建筑单体、建筑选材、建筑设备、建筑构造设计、施工方式及进程安排等多方面考虑，通过分析当地的气候、地理、水文等自然生态环境因素，充分利用现有资源，合理开发利用，从设计入手做好建筑节能。

3.1建筑规划设计是重点⑴.居住建筑的选址及布局建筑的布置对冬季获得太阳辐射热和夏季通风降温的影响非常大。充分收集当地气象资料，分析年主导风向，结合建筑用地的自然环境、绿化及建筑物的使用功能等，控制太阳辐射对建筑影响、增强建筑物的通风效果，利用建筑楼群的合理布局，建立一个自然-人工生态平衡的系统（图1）。

图1建筑用地如果在洼地、山谷等处，北方建筑应该选择在向阳、避风的地段上，夏热冬暖地区则要将通风作为重点。建筑群体组合可以形成微环境，往往在设计中是容易忽略的地方，同时应该提倡传统观念的改变，对于东西朝向的居住建筑在做好防止阳光直射的条件下对于节约土地资源、形成小环境、丰富空间造型等有显著提高，同时又能合理组织气流，从而使建筑物与空气的热交换增加，降低建筑能耗。

⑵.建筑形态建筑形态的设计中不仅对建筑的体形系数有要求，而且需要冬季有利于避风寒，夏季减少日辐射热。需要根据得热和失热的具体情况权衡后对建筑进行优化组合。对于不同地区也要有不同的措施，例如：以炎热潮湿的气候为主的福建、广东等南方地区，其居住建筑外立面的造型、窗墙比、色彩等对节能能够产生重要影响，建筑物的遮阳和对流在设计中，不等同于北方而需要特别强调。

⑶.绿化设计住宅小区应充分利用现有条件，设计各种绿色植被与水体。利用体态高大的乔木，可以遮挡冬季寒风，利用行植阔叶树，可以遮住夏天的骄阳，利用大中小乔木与灌木相结合，可以降各种低噪声。设计尽量选用可渗透地面，给大地以透水透气的余地，不仅可以蓄积大量的雨水，缓解城市的“热岛效应”，改善环境质量，同时也可以缓解对城市下水管网和污水处理管网的压力。如此，不仅可以改善小区的微气候，还可减少热岛效应，改善局部气候。

3.2居住建筑单体设计居住建筑的单体设计就节能而言，需要在满足建筑物的美观、实用的基础上，考虑多种因素的制约，进行优化组合。尽量控制其体形系数，减少建筑物的外表面积和加强围护结构保温，以减少能耗。外立面的造型、色彩、窗墙比等，要在满足美观、与环境相协调的基础上进行设计，以减少传热耗能，既提高居民居住的舒适度，又达到了节能目的。（图2）

图2⑴.体形系数建筑物体形宜规则，可适当增加房屋的进深，减少其外表面积与体形系数。体积小、体形复杂的建筑，以及平房和低层建筑物，体形系数较大，对节能不利。在居住建筑节能上，进深大的建筑比进深小的好，外表整齐的建筑比凹凸变化多的好，长的比短的好，高的比矮的好。一般来讲，体形系数不大于0.30，体形系数越小节能效果越好。

⑵.通风与朝向居住建筑的进深、房间的门窗位置等设计好，可以保证进风口和出风口同时存在。单体建筑要尽可能设计穿堂风，建筑窗户面积适当而不宜过大，以保证室内一定的风速，可以起到明显降低夏季空调能耗的节能效果，减少建筑物的二次耗能。目前设计中大量全南朝向的户型，可以考虑设置半封闭天井或外廊来解决通风问题。

居住建筑的朝向，应选择减少夏季太阳的直射、保证冬季最大日光照射入室内，可以最大限度的提高能源和材料的使用效率，使健康绿色的低能耗建筑能够真正节能。

⑶.建筑物窗墙面积比居住建筑的对门窗设计，首先应保证室内有充足的光线，以避免白天灯光的使用，同时，满足通风的要求。门窗尽量使用隔声、保温，水密、气密性能等级符合国家标准的中空保温玻璃，以达到节能的目的。

⑷.屋面的节能构造居住建筑的受太阳辐射最多，屋面上可设置架空层增加空气的流动，也为可实施性最高的方式，蓄水屋面由于构造处理复杂不建议使用。在有条件的情况下屋顶绿化具有保温与隔热功能，既增加了环境的美观，改善了建筑物屋面的热工性能，也达到了节能的目的，应大力提倡此类型屋面。

3.3围护结构保温与热工性能的加强⑴.墙体保温墙体保温国内现有技术较为成熟，原则要就地取材，使用常态化低耗能生产出的砖体砌块。保温采用的成熟方式有：聚苯板保温砂浆外墙保温、聚苯板现浇混凝土外墙保温、聚苯颗粒浆料外墙保温等。

也可利用植物来调节气温，如在建筑物西侧墙面上种植爬山虎，有利于吸尘和降噪，减少温室效应。外墙内保温采用的方式也有多种，技术较成熟。

⑵.门窗保温建筑门窗能够在有太阳照射时，合理得到热量，在没有太阳照射时减少热量流失。窗户的位置和朝向、窗户的类型、玻璃材料、外遮阳等的设计是影响门窗获得或减少能量的主要重要因素。门窗是构成热能损失的主要因素，可以通过合理配置，减少门窗热能损失。门窗能量传递方式主要有：辐射传热、对流传热、传导传热，另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。

设置适当的间隔层厚度使对流损失达到最小，通过改进窗户材料，使用更绝热的边部密封材料可以有效地减少这些损失。保温百叶的设置在起到对室内装饰作用的同时又能减少窗的传热。

⑶.建筑设备节能居住建筑尽量采用高效照明光源、节水型卫生器具、节能型空调器，暖通空调制冷在居住建筑中，主动性发挥能够产生较大的节能效果。

3.4开发、利用节能新技术应用新型材料节能，引进新型建材生产技术、开发生产环保、节能型建筑材料是建材工业发展的必然趋势。按照循环经济的方式，研究发展太阳能光热、光电应用、沼气、风力发电等经济适用技术，推动以节能、节地、节材、节水和环保为核心的绿色建筑的发展。比如在暖通空调系统中利用地源热泵空调系统，其能量转换效率高，运行成本低，不仅可以缓解电力紧张的情况，同时对于降低不可再生能源的消耗、维持可持续发展都有着重要的意义。太阳能作为一种天然的洁净能源，也是建筑设计中应广泛推广的节能设计之一，太阳能应该由“补充能源”向“替代能源”方向发展，如现在的太阳能热水器的使用经过发展，技术已日臻完善，受到广大消费者的青睐。

3.5国家相关节能政策和法律执行节约能源是我国基本国策，国家就建筑、照明等制定了很多相关的节能设计标准，但是，执行中，由于“节能”效益严重滞后，开发商经常取消建筑外墙围护结构的保温、分隔采暖与非采暖房间的楼板或隔墙、屋顶及外窗的节能措施，严重制约了国家相关节能政策和法律的有效执行。因此，政府相关部门需要积极参与和干涉，充分调动开发商在节能型住宅建筑上投入的积极性，加强建筑节能标准化建设，保证节能有效执行。

4.建筑节能战略性策略的影响居住建筑节能必须放在我国可持续发展的战略层面考虑。从国家战略层面出台一些政策，全面、大力推进居住建筑的节能。我国众多人口，拥有庞大的居住建筑，其微小的耗能节约，对我国的能源都有重大的影响。居住建筑的节能，不能只依靠规范条文的限制，既需要建筑设计师的积极参与，也需要全社会的支持，更需要国家建筑节能战略性政策的执行。对此我们要有正确的清醒的认识，不盲目乐观和悲观，既要看到节能实践的艰巨性和长期性，也要认识到它的可实现性，不是遥遥无期、虚拟的理想乌托邦，而是—个可望可及、循序渐进的持续的发展过程。它需要我们共同的关切、共同的参与、共同的努力，只有这样，才有我们共同的未来。

参考文献：[1]马晓雯,刘俊跃.深圳市居住建筑节能设计实践[J].建筑科学，2006（12）.[2]黄志英.住宅建筑中的节能措施应用探析[J].福建建材，2012（10）.[3]殷显焕，宋永发.居住建筑节能设计综合评价及其优选方法研究[J].建筑节能,2009（10）.