现代住宅建筑节能设计的应用分析夏潘青

现代住宅建筑节能设计的应用分析夏潘青

夏潘青

临安滨湖新天地投资有限公司311300

摘要：随着经济社会的发展和思想意识的转变，人们对建筑设计的要求也越来越高，尤其是在能源危机日益凸显的今天，开展建筑节能，实现建筑业的可持续发展是必然趋势。建筑设计是整个建筑工程的最初阶段，决定着建筑工程的施工标准和施工方向，在建筑设计环节加入节能措施能够促使整个建筑物实现节能减排效果达到最大化，因此成为建筑行业内研究的热点和重点问题。基于此，本文对节能措施在住宅设计中的应用进行了系统分析，以期为建筑行业的创新发展提供一定的参考。

关键词：节能措施；住宅建筑设计；应用分析

建筑的建筑和运行消耗了大量的自然资源，对环境造成了不可忽视的影响。据统计，现阶段50%的空气污染、42%的温室气体排放、50%水污染、48%的固态废物和50%的氟氯化物均来自于建筑。此外，据政府气候变化专门委员会（IPCC）统计，2002年全球建筑业因能源消耗排放的78.5亿吨CO2，占全球由能源使用而产生CO2的33%。另据欧洲建筑师协会测算，建筑在整个过程中能耗占了50%的全部能源。图1显示了建筑全生命周期对环境的影响。

图1.建筑全生命周期对环境的影响

1节能措施在住宅建筑设计中的应用背景分析

1.1我国能源危机日益凸显

我国经济社会经过了一个飞速发展的时期，在获得经济效益提高、社会效益完善的同时，也带来生态环境恶化、能源消耗过量等问题，为了克服能源危机对下一步经济社会发展的制约作用，国家制定了相关的建设发展要求。建筑业作为经济社会发展的重要基础行业一直以来都是耗能较大的行业，而与人们最贴近的住宅建筑除了要保证建筑的基本功能以外，还要满足人们的舒适度要求，是耗能较大的建筑。因此，如何能够在住宅建筑中加入节能措施，降低住宅建筑的能源消耗量、促使住宅建筑的能源节约和合理利用成为当前人们关注的热点问题。

1.2建筑行业实现可持续发展的要求

随着人们对建筑施工质量、建筑节能措施关注度的逐渐增加，建筑行业必须对过去的相关操作标准和规范进行改进，从而达到节约能源、提高人们舒适度和保护生态环境的目的，进而实现建筑行业的可持续发展。住宅建筑是建筑行业的重要组成部分，也是建筑行业与人们生活最贴近的载体，根据相关研究表明，如果在住宅建筑中采取节能措施，与过去相比能够节约约37%的能源消耗量，并且这个数字正随着住宅建筑的大规模发展而在不断提高，这不仅对建筑行业的发展产生有利影响，而且对经济社会的发展有着重要的意义。

2节能措施在住宅建筑设计中的应用分析

2.1住宅建筑的布局和体型设计

住宅建筑周围的自然地理环境、建筑的朝向、楼体之间的间距、建筑高度以及住宅小区内的道路分布和广场绿地等都会对住宅区的采光、空气流通和局地小气候等产生重要影响，进而影响到住宅建筑的能源消耗。因此，在对住宅建筑进行设计的时候，要充分的考虑到住宅建筑与周围自然地理环境的融合，充分的融入居民生活习惯和当地的人文民俗风情，在建筑结构布局、住宅朝向、楼体之间的间距以及太阳辐射等方面对住宅建筑布局进行综合考虑。首先，在建筑布局方面，要在整体上考虑住宅区的布局，保证住宅楼之间的间距，在每个建筑单体上考虑住宅的朝向、功能设计，实现各户的通风和采光要求，满足居民行车、停车和日常活动的需求。其次，在建筑体型设计方面，要尽量的优化居民需求与节能要求之间的关系，一般来说，住宅建筑体型应当尽量的简单，较少凸凹形体设计，建筑节能体型系数一般在0.3以内，住宅的进深应当适度的扩大，一般为10米到14米，长度控制在55米左右较为适宜。另外，在设计过程中应对建筑单体的组合方案进行合理设计，加强通风和采光优化设计，让居民尽量的运用自然条件满足自身对冷热的需求，减少空调使用量，降低能耗。

2.2住宅建筑平面节能设计

建筑的平面设计是基于满足住户家庭构成、生活习惯和生活态度等方面要求的角度提出的，主要包括住宅建筑功能的多样性设计、房屋的采光通风性能设计、住宅舒适度设计、住宅建筑面积的合理利用率以及房屋功能布局设计等五个重要方面。而建筑节能设计除了要满足这个五个方面的要求之外，还要对住宅建筑的平面布局形状、局部热环境分布以及温度阻尼区的设置等因素进行综合考量。首先呢，住宅建筑的平面布局应当尽量的保持规整，在保证安全性的情况下尽量的减少建筑外围的护栏结构面积，这样能够实现夏季减少辐射、冬季增加室内光照面积的目的，进而降低住宅建筑的能源消耗。其次，在热环境设计方面，要将住宅中的上下高度相对较低的厨房、厕所、过厅等设计在整个房屋的北侧，将卧室、客厅等设计在南侧，这样就能够提高住宅对太阳能利用度的大大提高，进而达到降低能耗的目的。另外，要在住宅建筑中设计一定的温度阻尼区，例如设计封闭式的楼梯间、对屋面上的入孔进行密封处理，减少住宅建筑的传热损失。

2.3住宅建筑的围护结构和材料设计

(1)住宅建筑的屋面节能设计。屋面在整个住宅建筑的面积中所占的比例不大，但是屋面对顶层楼房的舒适度有着重要的影响，在顶层楼房的节能设计中具有十分重要的作用。首先，在屋面保温层材料选择方面不宜选择密度较高的保温材料，避免造成屋面厚度过大。其次，吸水率较大的保温材料也不宜在屋面上使用，这种材料会在大大降低屋面的保温效果。目前，高校保温材料保温屋面、倒置式保温屋面等节能屋面已经在住宅建筑中得到广泛的应用。此外，在生态建筑理念下，很多建筑采用的种植屋面、遮阳屋面等也能够大大降低屋面的能源消耗。

(2)住宅建筑的墙体节能设计。建筑墙体在整个住宅建筑中的面积比例比较大，目前经常采用的住宅建筑墙体节能设计主要是复合墙体节能，这种墙体是在原有的墙体主结构上根据实际建设要求增加一层或者是几层复合的绝热保温材料，进而对墙体的热工性能产生积极影响。根据复合节能材料与墙体主结构之间的位置关系，住宅建筑的墙体节能设计主要分为墙体内部保温技术和外部保温技术两大类，其中墙体外部保温技术是目前大力推广的一种节能设计方案，这种节能设计不仅能够满足新建住宅区的节能设计要求，而且在旧楼改造中也能够起到积极的作用。

(3)住宅建筑的外窗节能设计。住宅建筑的外窗窗框材料选择、玻璃的种类以及遮阳措施都会对建筑的热工性能产生影响。因此，为了实现降低能耗的需求，应当在住宅建筑中尽量的使用新型保温节能外窗，在材料选择上注重热工性能较好的材料使用。另外，窗墙面积的设计也对住宅建筑的节能产生有效影响，窗墙面积直接影响到住宅的空调系统能耗量，因此在设计过程中，要根据实际情况合理的控制，一般北向的房屋北向面积不大于25%，南向房屋南向面积不超过35%，而东西向房屋面积不超过30%。

3案例分析

1973年全球石油危机爆发，阿拉伯国家将原油产量降低了30%，直接导致石油价格暴涨，引发能源危机，全球各国，尤其是发达国家开始关注建筑节能。另一方面，进入20世纪末，全球气候问题日益显著，建筑节能技术的研究与应用不仅是出于经济利益的考虑，也是为了从根本上减少CO2及有害气体的排放，保护人类生存环境。图2为上海雾霾时情况。

图2.上海雾霾天实拍

然而，据2003年的数据：全国只有1%的既有建筑和5%的新建建筑达到了国家规定的节能标准。现有建筑中达到（采暖建筑）节能设计标准的仅有1.8亿平方米，占城乡建筑面积的2.3%。约210亿平方米的既有建筑存在保温、隔热差，能耗大问题。2005年建设部对16个省市3000多在建工程调查发现，施工过程中按节能设计标准施工的建筑：北方地区比例为50%、夏热冬冷地区比例不足20%、夏热冬暖地区的比例不足10%。上述情况反映出施工质量、产品质量和监督机制尚存在较大问题。我国建筑节能任务仍然十分艰巨。

相比较而言，德国从1976年通过了第一部建筑节能法规“EnEG”；1977年，开始实施主要控制建筑物热损失的《建筑保温规范》“WSchVO”；1978年出台《供暖设备条例》和《供暖企业条例》；1981年出台《供暖成本条例》。以上几部法规从不同方面对建筑节能进行了规范。2002年2月，德国《能源节约法》“EnEV“生效，这是一部综合性的建筑节能法，至此2004年、2005年、2006年和2007年都在此基础上进行了修改完善。图4为德国的建筑节能发展趋势，展示了德国建筑节能的发展情况。

图4德国建筑节能发展趋势

社会建筑能耗增加，很大一部分产生于建筑运行能耗，如图【】所示，以美国为例，建筑能耗中运行能耗占整个建筑全生命周期能耗的40%。随着社会经济发展，人民生活水平提高，人们越来越追求建筑舒适、健康。图【】为建筑的居住舒适区间。

图6.人体舒适区域

为了在满足舒适的前提下，最大限度节约能源。我们引入被动房概念。被动房发端于20世纪90年代德国，被动房理念已经传遍欧洲及其他地区。被动房最基本的目的是满足室内舒适环境的前提下最大限度节约能源。为实现这一目标，我们需要采用各种手段阻止室内外能量流动。被动房关注于被动式节能策略，例如绝热、高性能窗、气密性以及防止热桥等。“被动房”理念强调根据当地气候特点，最优化结合这些技术。

3结语

在能源消耗量日益增加的今天，作为建筑重要内容的住宅建筑节能设计对节约建筑能耗，实现建筑业的可持续健康发展有着重要意义。住宅建筑节能设计是一项复杂、系统的工程，需要对周围环境、人们需求和建筑功能等方面的各种因素进行综合考量，在布局、体型、平面设计以及外围结构等方面采取节能措施，完善住宅建筑的节能设计。