住宅建筑節能設計

雷志文

摘 要：建筑是用能大戶，建筑節能是發展建筑業的需要。在發達國家，適宜的室溫已經成為一種基本的需要。近幾年住宅節能的重要意義已逐步受到建筑師重視，如何在住宅建筑設計中，更好地利用自然能源，提高住宅建筑中能源利用效率，則是建筑師需要探討的課題。

關鍵詞：住宅；建筑節能設計

1 住宅設計最基本的節能意識

住宅建筑設計中，主要空間朝向南，或向南偏東，或向南偏西，歷來被認為是合理的設計，這是最基本的節能意識在住宅建筑設計中的應用。在我國的大部分冬冷夏熱地區住宅的總體規劃和單體設計中，為住宅的主要空間爭取良好朝向，滿足冬季的日照要求，充分利用天然能源，無疑是最基本的改善住宅室內熱環境的設計，是最基本的節能措施。因此，我國現行國家標準《住宅設計規范(GB50096-1999)》中規定“每套住宅至少應有一個居住空間能獲得日照，當一套住宅中，居住空間總數超過四個時，其中宜有兩個獲得日照。”在現行國家標準《城市居住區規劃設計規范(GB 50180)》中，規定了住宅的日照標準的最低時限。

2節能設計思路

2.1建造內保溫復合節能墻體

復合節能墻體通常由絕熱材料與傳統墻體材料或某些新型墻體材料復合而成。如果絕熱材料復合在建筑物外墻的內側，則稱為內保溫復合墻體。

2.1.1墻體結構層：系指混凝土現澆或預制品的外墻，內澆外砌或磚混結構的外磚墻。以及諸如承重多孔磚外墻等其他承重外墻。

2.1.2空氣層：空氣在0℃時導熱系數為0024VV／(m·k)。在25℃±5℃時為00256W/(m·k)，即使在200℃的情況下仍有00：384 W／(m·k)。由此可見，空氣也是一種優良的保溫材料。因此，在建筑物中常用材料圍成的空氣隔離層，不但可以保溫隔熱。而且具有切斷液態水份的毛細滲透、防止保溫材料受潮的功能，因為一般外側墻有吸水能力，而其內表面常因溫度低而出現的冷凝水。可被結構材料吸入且不斷向室外轉移和散發。

2.1.3保溫隔熱層：這是節能墻體的主要功能部分，常用絕熱材料可分為有機、無機 金屬等三大類。出于導熱系數、抗壓強度、蒸汽滲透率、燃燒性能等方面的考慮。此處選用擠塑型聚苯板(XPS)為保溫材料。

2.1.4 保護層：主要功能是防止保溫層受破壞，并阻止室內水蒸汽侵入保溫層。出于防火、抗沖擊和環保等方面的考慮，宜選用A級無機防火板為保護層材料。

2.1.5 飾面層：由于A級無機防火板具有優良的表面親和特性，所以各種飾面材料均可使用，選用的內墻涂料和粘貼瓷磚都有良好的效果。

結合各地的氣候和地理環境，借鑒各方面成功和失敗的經驗，在優化組合的基礎上開發的墻體內保溫板，具有保溫、隔熱、隔音、防潮 抗沖擊、抗震、呼吸等功能，已在工程中應用。

2.2 改善門窗性能

外門窗是住宅能耗散失的最薄弱部位，其能耗占住宅總能耗的比例較大，其中傳熱損失為1/3，冷風滲透為1/3，所以在保證日照、采光、通風、觀景要求的條件下，盡量減小住宅外門窗洞口的面積，提高外門窗的氣密性，減少冷風滲透，提高外門窗本身的保溫性能，減少外門窗本身的傳熱量。其節能措施有：

2.2.1 控制住宅窗墻比。住宅窗墻比是指住宅窗戶洞口面積與住宅立面單元面積的比值，JGJ26-1995《民用建筑節能設計標準（采暖居住部分）》對不同朝向的住宅窗墻比做了嚴格的規定，指出“北向、東向和西向、南向的窗墻比分別不應超過20%、30%、35%”。

2.2.2 提高住宅外窗的氣密性，減少冷空氣滲透。如設置泡沫塑料密封條，使用新型的、密封性能良好的門窗材料。而門窗框與墻間的縫隙可用彈性松軟型材料（如毛氈）、彈性密閉型材料（如聚乙烯泡沫材料）、密封膏以及邊框設灰口等密封;框與扇的密封可用橡膠、橡塑或泡沫密封條以及高低縫、回風槽等;扇與扇之間的密封可用密封條、高低縫及縫外壓條等;扇與玻璃之間的密封可用各種彈性壓條等。

2.2.3 改善住宅門窗的保溫性能。戶門與陽臺門應結合防火、防盜要求，在門的空腹內填充聚苯乙烯板或巖棉板，以增加其絕熱性能;窗戶最好采用鋼塑復合窗和塑料窗，這樣可避免金屬窗產生的冷橋，可設置雙玻璃或三玻璃，并積極采用中空玻璃、鍍膜玻璃，有條件的住宅可采用低輻射玻璃;縮短窗扇的縫隙長度，采用大窗扇，減少小窗扇，擴大單塊玻璃的面積，減少窗芯，合理地減少可開啟的窗扇面積，適當增加固定玻璃及固定窗扇的面積。

2.2.4設置“溫度阻尼區”。所謂溫度阻尼區就是在室內與室外之間設有一中間層次，這一中間層次象熱閘一樣可阻止室外冷風的直接滲透，減少外墻、外窗的熱耗損。在住宅中，將北陽臺的外門、窗全部用密封陽臺封閉起來，外門設防風門斗，防止冷風倒灌，樓梯間設計成封閉式的，對屋頂上人孔進行封閉處理等措施均能收到良好的節能效果。

2.3 使用節能的綠色建筑材料

建筑外維護結構的保溫隔熱性能直接關系到室內環境的熱穩定性和舒適性，對降低建筑能耗起著至關重要的作用。國內目前通行的做法是在外維護結構完成后再在上面附加保溫層，以改善熱工性能。這種方法雖然可以達到一定的效果，但各種高效保溫材料價格不菲，而且其生產加工過程也會大量消耗各種能源。因此，建筑節能不應當只著眼于建筑建成后在使用過程中的能耗，還應當從整體系統的觀念出發，關注建筑全壽命周期的能源消耗。從這個角度出發，建筑材料就不但要有出色的保溫隔熱性能，其加工生產過程也應當簡單易行，節省能源。位于美國加州霍普蘭德山谷中的太陽生活中心(Real Goods Solar Living Center，Hopland，California)創造性地利用稻草垛作為墻體材料。其具體做法是先將稻草加壓打捆，再把它們砌成墻體，然后在墻體上噴涂一種8～10cm的土質護面灰來代替水泥砂漿。完成后的墻體不但具有良好的保溫隔熱性能，而且兼有較強的防火性，并且無毒無害。無獨有偶，美國建筑師塞繆爾·默克比(Samuel Mockbee)設計的布賴恩特(Bryant)住宅也采用了類似的墻體做法，只是具體構造略有不同。需要指出的是，這棟面積為79m2的住宅是建筑師無償為美國阿拉巴馬州黑爾縣的一對貧困黑人夫婦而設計的，項目經費全部靠募捐籌集，十分有限。建成后的布賴恩特住宅在各方面都達到了設計要求，并深受使用者的喜愛，他們給這座房子起了一個有趣的綽號——“干草捆住宅”。

實踐表明，這種使用農業副產品作為建材的方法可以使多方受益：農民因出賣稻草獲利，建造方可以減少材料造價，節省建材能源開支，燃燒秸稈所產生的溫室氣體也大大減少。由此可見，創造性地采用新型建材往往可以變廢為寶，減少污染和能源浪費，從而達到一舉多得的效果。新型建材的思路可以是廢物的升級利用，當然也可以是科學上的合成，但如果加工處理過程中的能源消耗過大，或工藝過于復雜，也會得不償失，這一點應當引起注意。

2.4 充分利用太陽能資源

太陽能作為一種天然的潔凈能源，也是居住建筑設計上廣泛推廣的節能設計之一。從近年來的能源使用和發展情況來看，煤、電、油的供應緊張已經不容忽視，太陽能應該由“補充能源”向“替代能源”發展。特別是太陽能熱水器經過20年的發展，產品的生產研發技術日臻成熟，越來越受到消費者的青睞。另外，從使用效果和居衛的淋浴費用和投資回收周期來看， 太陽能熱水器也具有較大的成本優勢。然而由于各方面原因，目前太陽能熱水器仍以一家一戶的零散安裝使用方法為主，存在破壞建筑結構、熱水溫度不穩定等因素。要解決這些問題就必須將太陽能利用裝置納入到建筑設計規范當中，在設計時將太陽能熱水器設備納入到建筑設計之中預留太陽能設置位置，特別是在廚房衛生間內。如果太陽能熱水器能夠充分加以推廣應用，就可以大大節省常規能源，也是建筑節能的發展方向。

3 總結

總之，只要按照節能新標準嚴格把好節能設計關，監督好施工節能用材關，就能有效提高居住建筑節能效率，降低建筑能源耗費，節約居家生活成本，為住戶打造真正的環保節能、舒適、健康、方便的高品質住宅，為國民經濟可持續發展做出貢獻。有效地節約土地和能源，是中國可持續發展的戰略。將建筑熱工技術與恰當應用新材料、新構造相結合，搞好節能建筑設計和施工，促進建筑節能和利用自然能的進一步發展和建筑熱功能的進一步改善，是我國建筑工作者進人21世紀的重要任務。