淺析夏熱冬暖地區的住宅建筑節能設計

關秀平

（深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司，廣東 深圳 518000）

淺析夏熱冬暖地區的住宅建筑節能設計

關秀平

（深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司，廣東 深圳 518000）

為了降低能源消耗，住宅建筑節能設計是必不可少的。文章從我國目前建筑能耗狀況、影響建筑節能的因素、建筑節能設計的技術性措施三個方面介紹了住宅建筑節能設計。

住宅建筑；節能設計；必要性；技術性措施；優化設計

一個國家的持續發展，離不開能源消耗，而現在人類不斷增長的能源消耗和傳統經濟增長方式帶來的自然資源枯竭和環境不斷惡化，已經使人類生存受到嚴重威脅。對我國而言，煤炭和水力資源非常豐富，但其可開采量和可開發量的人均水平都低于世界人均水平的一半，石油和天然氣就更少。能源短缺已經成為制約我國經濟社會發展的瓶頸，而建筑能耗在國家全部能耗中占有相當大的比重。千方百計做好建筑節能工作是節約能源的關鍵。對建筑業來講，建設節能型建筑，降低建筑能耗已經是當務之急。建筑節能設計，其目的就是通過一定的建筑構造做法，選擇合適的建筑材料，達到減少能耗，節約熱量、冷量、電能、燃料等目的，同時也要保證一定的舒適程度。

1 建筑能耗狀況與節能的必要性

建筑能耗包括建造能耗（建筑材料的生產、運輸能耗、建筑施工能耗）、使用能耗（供暖、空調、通風、給排水、照明、烹飪）等，其中，使用能耗遠比建造能耗大得多。當前，我國的建筑能耗已接近社會終端總能耗的30%，居全國總能耗的首位。我國正處于城市化發展的高峰期，我國的民用建筑總面積400多億m2，既有和新建建筑中，高能耗建筑分別為99%和95%。城市每年都有約20億m2的新增建筑面積。與發達國家相比，我國的建筑能耗是發達國家的2～3倍以上，在資源再生利用率上也遠低于發達國家。建筑節能已被認為是各種節能途徑中潛力最大、最為有效的方式，對緩解我國的能源緊張和供應不足具有重要意義。所以，建筑節能是一項意義重大且十分迫切的任務。

在所有的建筑類型中，住宅的比例是最大的，占到70%左右，住宅的能源消耗也是我國城鎮民用建筑中比例最大的部分，約占到 70%～80%。同時，住宅為人類提供居住空間，與人的日常生活關系最為密切。因此住宅的節能是我國節能工作的重點，意義重大。

與發達國家相比，我國建筑節能設計起步較晚，且能源浪費現象又十分嚴重。如我國建筑采暖，外墻的耗熱量為氣候條件接近的發達國家的4～5倍，外窗為1.5～2.2倍，門窗透氣性為3～6倍，屋頂為2.5～5.5倍，總耗能是3～4倍。造成這種狀況的主要原因是：①節能意識淡薄，致使房屋建筑結構設計不合理；②過于注重工程的初始投資，而很少考慮建成后的日常運行中的能耗費用；③設備效率不高，運行管理不善；④采用傳統建筑材料建造房屋，建筑設計保溫標準偏低等。

如果現階段還不重視城市住宅的節能設計，而任高耗能建筑大行其道，那么城市住宅建筑能耗增長的速度將遠遠超過我國能源生產的增長速度，國家的能源生產勢必難以支撐這種浪費型需求。

充分了解我國建筑節能設計的必要性后，我們應該把建筑節能作為我國可持續發展戰略的一部分。在提高和保證住宅舒適性的前提下，有效地利用建筑節能設計原理，盡量降低建筑物使用過程中的能耗。

2 影響建筑節能的因素

在使用能耗中以供暖能耗為最多，它約占建筑使用總能耗的 40%～60%。降低供暖能耗的主要措施有：①提高供暖設備效率；②提高建筑物的保溫隔熱能力，減少熱量損失，需要依靠建筑節能設計進行。

目前，建筑節能設計與人居環境同樣受到建筑師的重視，在設計中均有著充分的體現。

但由于建筑設計的成果直接與開發商的利益掛鉤，突出表現的往往是強調建筑的一次性投資，以及如何降低建筑造價，這樣就導致了大量不合格產品進入建筑市場。例如，屋面保溫材料以次充好，氣密性達不到要求的窗戶，保溫材料厚度的減小，甚至取消外墻保溫材料等。這使得節能設計在多層次、多方面發生矛盾，使住宅節能的要求達不到設計的滿意效果，使成品建筑的供暖能耗自然增加。而由于這種人為增加或自然增加的能耗在供暖設計中并沒有加以考慮，將造成建筑物室內熱舒適度標準的降低，而不得不在后期增加室內暖氣片或加大鍋爐容量，使建造能耗加大。由于人們對一次性投資的短期效應與建筑能耗的長期效應沒有正確的認識和理解，結果雖然一次性投資得到了控制，卻造成了日后長期性的能源浪費，加大了長期性的資金投入。

另一方面，在我國建筑節能設計中存在著一些不合理的地方。外門窗是建筑能耗的最薄弱環節，約占總能耗的65%，我們常用的單層塑鋼窗的傳熱系數為4.7 W/（m2·k），單層鋁合金窗的傳熱系數為6.4 W/（m2·k）。因此在建筑設計中應盡量采用單層塑鋼窗。另外為了追求建筑的美觀與舒適而過分的加大門、窗的面積，也是導致室內的保溫隔熱性能降低的一大因素。

3 建筑節能的基本要求及技術性措施

根據我國最新版《民用建筑節能設計標準》，建筑節能設計的主要目的是在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量條件下，將采暖能耗控制在規定水平。為了達到建筑節能設計的基本要求，在設計中應采用如下技術性措施：

3.1 優化建筑規劃設計

在建筑規劃階段，要慎重考慮建筑物的間距、朝向、體量、體型、綠化配置等因素對節能的影響，改善室內熱環境。在建筑的平面布局方面，朝向選擇十分重要，夏季應盡量減少太陽直射室內及外墻面，應有良好的通風；而冬季則應有適量的陽光射入室內，避免冷風吹襲。［2］可見，從節能和熱環境考慮，建筑物以南北向或接近南北向為好，而應該避免東西向。如某些方位住宅不能為南北向，則至少應保證主要房間設在冬季朝陽或背風的部位，減少圍護結構的散熱量。同時，注意建筑間距與節能的關系，使建筑南墻的太陽輻射面積在整個采暖季節中不因其他建筑的遮擋而減少。

3.2 提高圍護結構節能的科技含量

建筑物的能耗是由其冷風滲透和圍護結構的熱傳導兩方面造成的。大量試驗結果表明，住宅圍護結構的耗能量占建筑采暖熱耗的 1/3以上，顯然，如果圍護結構具有良好的保溫隔熱性能，則可以減少夏季室外傳入室內的熱量和冬季室內傳出室外的熱量，從而減少建筑物的能耗。

3.2.1 窗戶節能

窗戶為薄壁的輕質構體，是耗熱的薄弱環節。普通單層玻璃窗的能量損失約占建筑物夏季降溫或冬季保溫能耗的50%以上。在節能設計中不同朝向的墻窗比不同，在高能耗墻面（東西面）應避免開大窗，且應提高窗戶的遮陽性能。同時，要根據制冷、采暖費用和空調設備價格的綜合比較去確定合適的玻璃品種，從導熱性和隔熱性兩個方面去綜合比選。

3.2.2 墻體節能

我國長期以實心黏土磚為主要的墻體材料，用增加砌筑厚度來滿足保溫要求，這對能源和土地資源是一種嚴重浪費，因而在節能的前提下，應進一步推廣復合墻體和空心磚墻技術。

復合墻體的應用越來越廣泛。其主要原理為：用磚或鋼筋混凝土做承重墻，并與絕熱材料復合達到增加墻體的保溫隔熱性能。絕熱材料主要有礦棉、巖棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等。目前復合墻有兩種做法：

（1）內保溫，將絕熱材料復合在外墻內側。此方法施工簡易，目前應用廣泛。

（2）中間保溫，即將絕熱材料設在外墻與內墻中間，可取得良好的保溫性，但要填充密實，避免內部空氣對流。

（3）外保溫，將絕熱材料復合在承重墻外側，此方法熱穩定性好，居住較舒適，但外保溫材料要經得起日曬雨淋和冰凍的侵襲，這對外保溫材料的耐久性提出了很高的要求。

在節能設計中也應根據墻體的朝向不同而設計不同的墻體厚度。如各面墻均相同，由于各朝向所吸收到的太陽輻射量差別很大，特別是南面墻冬季吸熱較多，因此不如將增加的保溫材料集中設置于北墻或東西墻，這樣可以減少保溫費用，在構造上也容易做得比較簡單。

3.3 屋面節能

屋面節能的主要措施為：

（1）屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防屋面濕作業時因保溫層大量吸水而降低保溫效果，如選用吸水率較高的保溫材料，屋面上應設置排氣孔以排除保溫層內不易排出的水分。

（2）屋面保溫層不宜選用密度較大、導熱系數較高的保溫材料，以免屋面重量、厚度過大。

4 結束語

我國建筑節能設計才剛剛起步，建筑節能設計有很大的市場，前景是光明的。只要我們認真扎實地在以上各個環節中做好工作，就可以有效地降低建筑耗能量，利用“后發”優勢，迎頭趕上，為中國建筑業、能源業作出貢獻。

Analysis of Residential Building Energy－saving Design in the Subtropical Region

Guan Xiuping

In order to reduce energy consumption, residential building energy－saving design is essential. The article introduces the residential building energy－saving design from three aspects including China’s current situation of building energy consumption, the factors that affect the building energy－saving, and technical measures of building energy－saving design.

residential building; energy－saving design; necessity; technical measures; optimal design

TU201.5

A

1000－8136（2010）36－0157－02