浅析现代房屋建筑的节能设计

浅析现代房屋建筑的节能设计

和云松

和云松云南省泸水县住房和城乡建设局云南泸水673100

摘要：随着改革开放的发展，建筑节能已成为解决目前我国经济和社会发展与能源供应不足这一矛盾的重要举措，已成为当前建筑领域研究和实践的热点问题之一。文章主要从建筑设计和细部结构的角度，对建筑的节能设计措施进行了探讨。

关键词：房屋建筑；节能设计；规划

0引言

建筑的总体规划应与单体建筑相协调，充分考虑各种宏观因素(如地区、朝向、方位、建筑布局、地形地势等)对单体布局的影响，充分利用所在地区的天然热源、风源等来实现每一栋住宅建筑单体夏季都有充足的迎风面，冬季都有充足的日照，以满足采暖、通风与采光的要求。单体之间的组合对气流的形成具有直接的影响，特别是高层建筑群内部易受到回旋涡流的作用，容易出现死角，不利于室内的自然通风，从而形成不利的小区微气候。因此，为了营造绿色舒适的小区微环境，应调整好单体之间的组合，使每栋建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外，避免出现滞流区。另外，绿化和水体可以改善小区的微气候。设计时，应结合居住区规划布置绿化和水体，以此进一步改善室内外的物理环境(声、光、热)，减少热岛效应，改善局部气候，保证小区内的空气温度、空气湿度、气流速度和热岛强度等各项指标符合健康舒适和节能要求。

1建筑节能的个体设计

1.1建筑的体形与建筑节能

(1)减少建筑物围护结构的能量损失。围护结构主要包括三大部分：外墙、门窗、屋顶。目前我们开发高效、经济的保温、隔热材料和切实可行的构造技术，以提高围护结构的保温、隔热性能和密闭性能。在外墙节能技术上，采用复合墙体成为墙体的主流。复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构，与保温隔热材料复合，或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。对门窗的节能处理主要是改善材料的保温隔热性能和提高门窗的密闭性能。近些年出现了铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材、塑木复合型材以及UPVC塑料型材等一些技术含量较高的节能产品。屋顶保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料用作保温。目前最受推崇的是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望，如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。

(2)控制表面面积系数。从获取更多的日照辐射，降低耗能的观点来看，表面面积系数越小越好。从节能意义来说，长轴朝向东西的长方形体形最好，正方形次之，而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。

1.2良好的构造设计

建筑的构造设计除了满足其作为建筑组成部分的基本功能要求之外，还进一步对墙体、楼板、屋顶、门窗等进行了设计，以此满足建筑在营造舒适环境的同时兼顾建筑的节能要求。例如利用物理的光学原理将吊顶设计成折线形，可利用其反光更充分地利用太阳光；设计建筑外墙时可采用新型节能墙设计，利用环境减少耗能；屋顶内庭的采光顶，采用双层玻璃形成“呼吸外壁”，从而降低环境因素的影响；还可以在楼层板的设计中，将循环水管布置在楼板处的装修空间，冬天可热水取暖，夏天可冷水降低室温。

1.3建筑物的形体系数

形体系数是指建筑物与室外大气接触的表面积和其所包围的体积的比值。建筑物的单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小，所以应该将体形系数控制在一个较小的数值，但是体形系数过小将影响建筑师的创造性发挥，制约建筑造型，甚至造成建筑面布置困难。所以，要合理地确定建筑物的外形，兼顾建筑物的造型特点，尽可能地减少外围护面积，使建筑体形不要太复杂，凸凹面不要过多。同时要综合本地区气候条件、冬夏季节太阳辐射强度、风环境、围护结构的构造等因素。

控制建筑物的形体系数主要通过以下三方面：①减少建筑物的面宽，加大建筑的进深；②增加建筑物的层数；③建筑物体形不宜变化过大，立面不要太复杂。

1.4围护结构的热工设计

(1)屋面的保温隔热屋面的面积在整个围护结构中比例不大，但是对于顶层房间而言却是非常重要的，因此有关规范对屋面的热工性能要求比较高。在屋面设计时，应选用导热系数小，蓄热系数大的保温隔热材料，同时不宜选用密度过大的材料，防止屋面载荷过大。应根据建筑的热工要求确定保温隔热层的厚度，注意材料层的排列顺序，提倡倒置式屋面（倒置式屋面就是将憎水性保温材料设置在防水层上的屋面)。屋面的保温隔热材料不宜选用吸水率高的材料，防止保温隔热层大量吸水，降低热工性能。

(2)墙体的保温隔热墙体在建筑物的外围护结构中占的比例最大，墙体传热造成的热损失占整个建筑物热损失的比例最大。墙体的保温隔热结构是外围护结构建筑节能的一个重要组成部分。为了提高外墙的保温隔热性能，设计时应注意外墙保温层必须能满足水密性、抗风压和温湿性变化的耐候性要求。墙体不能产生裂缝，并能抵抗外界可能产成的碰撞，并在门窗洞口、穿墙套管之间以及在建筑边角处、面层装饰等方面进行妥善的处理。最常见的是在普通砖墙或钢筋混凝土墙上增设一层聚苯乙烯硬质泡沫塑料或硬质玻璃棉(岩棉)毡。这种墙体的优点是保温层和承重层分工明确，高效保温材料层承担增大热阻的任务。

1.5窗和透明玻璃

建筑外墙的热工性能最差，加强窗和透明幕墙的保温隔热性能，减少这些部位的热量损失，是改善室内环境质量和提高建筑节能水平的非常重要的环节。窗户是建筑围护结构中的轻质、薄壁、透明构件，受窗户影响的采暖、空调、照明能耗往往占到整个建筑能耗的一半左右。由于太阳的辐射随着气候和季节而异，每时每刻都有差别。控制太阳辐射热的有效办法是采用遮阳系统。此外，从玻璃本身人手，使玻璃的光学性能可以调节，可以随着不同时间太阳性质的不同而变动，这是一种先进合理的方法。

2几个构造措施

(1)遮阳措施。利用与窗分开、设于房间内的各种遮阳设施。一般的窗帘、弹簧卷帘、活动遮阳百页板、保温盖板等，都可在不同程度上起到遮阳的作用。其中，保温盖板是近年来发展起来的可同时用于门窗隔热和保温的覆盖物。这类设施目前使用的较为普遍，但是也存在一些不足，其主要缺点是遮阳和自然通风会产生一定的矛盾。因此，在实际使用中应灵活掌握。风小而阳光辐射强时，可以利用这些遮阳设施；反之，则用窗来加强室内的通风效果对于窗和幕墙还要考虑采取遮阳措施。

(2)窗户节能设计。窗户的合理设计也是衡量窗户得热的一个因素。人们普遍认为，窗口面积越大，从太阳辐射获得的能量就越多，其实这种认识是很不全面的。因为住宅窗口面积的确定，应视建筑所处的地理纬度、当地的冬季日照率、房间的采光要求、建筑物之间日照遮挡情况以及窗户各构件节能情况等综合考虑得热与失热来确。住宅节能设计标准对不同朝向的窗、墙面积比做了严格规定。规定指出北向窗、墙面积比不应超过0.25；东向和西向窗、墙面积比不应超过0.30；南向窗、墙面积比不应超过0.35，设计中应执行标准规定。对于冬季日照率高的地区，若在三层以上的南向居室采用节能窗，其窗面积还可以适当扩大，争取更多的太阳辐射，减少建筑使用能耗。

(3)屋顶平屋顶改为坡屋顶。坡屋顶的保温材料可采用喷涂泡沫、珍珠岩保温芯板等新型材料。芯板为柔性制品，适于带曲率的屋面，是非常理想的保温材料。不宜采用密度大、导热系数高、吸水性大的保温材料，宜采用导热系数小、蓄热性大的高效保温材料。屋面外表面材料宜用浅色饰面层，非金属浅暗色的坡屋面至少反射65％的日照，而暗色平屋面仅反射30％的日照，大约能省20％～30％的能源消耗。

3建筑材料的选用

从设计的角度支持建筑垃圾的回收和利用，尽量选用拆迁和施工过程中产生的废混凝土、废砖瓦等建筑垃圾，替代建筑材料骨料和道路材料。扩大使用加气混凝土砌块和条块、承重混凝土空心砌块和轻集料混凝土空心砌块、多功能轻质墙板等新型墙体。试用中空玻璃、热反射玻璃、低辐射膜玻璃、阳光控制膜玻璃和新型墙体材料等节能新型产品。

4结束语

我国作为世界能耗大国，对于发展可持续发展的生态建筑，减少建筑能耗更是刻不容缓。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法，同时也是节约经济的方法。因此，作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度，依据建筑规范对节能进行优化设计，充分利用我国现有的自然条件，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，从而实现节约能源，减少能源消耗。相信在不久的将来，建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。

参考文献

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[2]李越．低碳式建筑设计技术及方法[J].民营科技，2011(16)．

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