基于建筑節能理念的住宅設計研究

宋 莎

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

住宅建筑已成為我國房地產中數量最多的建筑類型，但是大多數住宅在設計時候追求造型需要而忽略了建筑節能理念的應用，引發的能源緊張和環境問題成為我國面臨的重大問題，因此建筑節能理念應覆蓋在住宅設計的方方面面。

1 建筑節能理念

1.1 建筑節能含義

建筑節能是指建筑在選址、規劃、設計、建造和使用過程中，通過采用節能型的建筑材料、產品和設備，執行建筑節能標準，加強建筑物所使用的節能設備的運行管理，合理設計建筑圍護結構的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風、給排水和管道系統的運行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內熱環境質量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

1.2 建筑節能特點

建筑節能也存在地域差異性，根據我國地理及氣候條件可以分為嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區、溫和地區，每個地區的節能標準也不同；建筑節能是為了維護居住建筑的環境質量，在不消耗多余能源的情況下滿足冬季采暖需要，夏季制冷需要。影響建筑節能的因素有很多，只要尊重地域差異，因地制宜、就地取材，可以減少能源和資源的消耗，真正實現建筑節能的目標。

2 住宅設計中存在的節能問題

2.1 建筑設計方面

平面設計時：為了滿足住宅的通透性大量采用落地窗忽略建筑節能標準中對窗墻比的規定，同時沒有考慮冬夏兩季的能耗消耗；多數住宅設計中南向都有飄窗，但是北向飄窗的設置會減少自然光線的攝入，同時增大建筑的體形系數，增加了建筑能耗；住宅設計中為了滿足建筑造型的需要采用弧形窗，在開啟的時候存在不易開啟或開啟面有限，直接影響到建筑自然通風的需要。

立面設計時：對現存住宅調研發現建筑立面色彩豐富多彩，但是色彩選擇沒有優先考慮節能因素（如淺色會增加對太陽的反射作用，增加建筑能耗）；立面中遮陽設計不合理，窗口遮陽板與窗戶上沿平齊，造成夏季通過遮陽板下方的玻璃被加熱，熱量進入室內；現在開發的住宅為了給消費者一個福利，通常采用不封閉陽臺增加了建筑面積，可是住戶私自改動將其改為封閉陽臺打掉原來的外圍護結構增加能耗。

2.2 建筑外圍護結構方面

外墻的主體材料為實心黏土磚、實心磚、矸石燒結磚，其建筑傳熱系數高不滿足節能規范的要求；窗戶多采用廉價、熱工性能不足的單層玻璃，窗戶的密封性差且沒有遮陽措施；屋面采用了保溫措施，受施工技術的限制，屋面保溫不符合節能規范要求。圍護結構中存在的問題造成建筑整體熱工性能下降，增加了建筑的能耗。

3 建筑節能技術在住宅設計中應用

建筑是否節能取決于建筑平面布局、建筑立面設計、建筑圍護結構等因素。建筑單體設計在滿足建筑功能和美觀的同時考慮節能理念可以降低資源的消耗；建筑圍護結構要考慮建筑外墻、外窗等自身的構造設計滿足節能規范要求。

3.1 建筑平面設計

3.1.1 平面形狀

建筑物的平面形狀在滿足建筑功能的要求下，建筑平面盡量簡潔，減少凹凸與錯落，體型盡量簡單，不要有過多變化，以免增加外表面，增加建筑能耗；建筑平面組合在建筑進深和高度不變的情況下，增加一個單元，雖然增加建筑外表面積，體系系數確變小了減少能耗。

3.1.2 建筑朝向

在進行建筑物單體設計和群體總平面布置時，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。建筑平面的朝向與太陽輻射、日照、自然通風有關，同時也受季節變化的影響。設計中盡量采取南北朝向，冬季可以避開主導風向、利用日照等自然資源同時南向日照長采光效果好可以節約照明資源；夏季可以利用自然通風使室內降溫，減少空調能耗的使用。

3.1.3 平面中窗戶

建筑平面中窗戶的大小、位置和形式要綜合考慮室內采光、通風、立面美觀、建筑節能等方面的要求。窗洞口的面積大小根據房間的使用要求、當地日照條件綜合考慮；窗的位置的設置考慮室內采光的照度質量和有效組織室內的自然通風；窗戶類型的選擇及組合形式既要豐富建筑立面同時要滿足建筑節能的要求。

3.2 建筑立面設計

建筑立面是由門窗、墻面、外露的梁柱、陽臺、雨棚、檐口、勒腳、臺階、花飾等元素組合形成的。建筑立面設計就是運用恰當的形式美的規律,確定這些組成部分的形狀、尺度、比例、排布方式、材料和色彩等,使其與整體協調、與內容統一、與內部空間相呼應［1］。

3.2.1 立面構件

立面構件主要從遮陽構件和陽臺兩個方面考慮。遮陽構件的節能效果表現在夏季阻止太陽輻射熱經過窗口進入室內，改善室內熱環境、降低空調能耗；冬季遮陽板可以把太陽直射光引入室內，減少采暖能耗的供給。立面中遮陽構件的形式和方位的選擇直接形象到建筑節能的效果（如南向適合水平式固定遮陽和陽臺遮陽,東西向最適合擋板式遮陽，北向盡量不設置遮陽構件）。

立面中設置陽臺從建筑節能角度出發，是住宅建筑室內室外的一個過渡，設計的深度也要考慮到冬季日照和夏季遮陽，不能過于追求大陽臺；住宅中多數采用的是開敞式陽臺，以陽臺外墻面作節能處理，居民喜歡把陽臺改為封閉陽臺同時打掉外面那堵墻增加視野，破壞了原有的節能，基于此建筑設計時充分考慮這些隱形因素，盡量設計成封閉陽臺保存原來的節能處理，避免資源的浪費。

3.2.2 建筑色彩

建筑立面的色彩對人們視覺的影響很大，選擇能給人溫暖、愉悅的感覺，同時也要融入建筑節能的理念（如黃色、紅色等色彩可以增加對太陽輻射的吸收，減少建筑能耗）。

3.3 建筑外圍護結構

3.3.1 外墻保溫

外墻保溫系統有外墻外保溫、外墻內保溫。外墻外保溫是在建筑主體外墻外側黏結保溫材料，并在保溫材料的外側抹砂漿或作其他保護裝飾；優點保溫效果好、不占用室內空間、適用范圍廣；缺點施工周期長、成本高。外墻內保溫是在外墻體內側覆蓋保溫材料，通過保溫材料專用黏結劑、錨栓或射釘固定在墻體結構內側，之后保溫材料外側做保護層及飾面；缺點保溫性能差（保溫層覆蓋不全）、容易出現熱橋（墻體是冷的保溫層是熱的，內外溫差形成冷凝水）、影響裝修（保溫層在內部，裝修的時候容易破壞保溫層）占用室內空間；優點造價低、施工簡便。從建筑節能的目的出發外墻保溫技術應考慮不同區域氣候特點、不同外墻保溫體系的優缺點等進行分析，外墻保溫應優先選擇外墻外保溫體系。

外墻外保溫體系注意事項：外墻主體材料應選擇傳熱系數低的材料、保溫材料應選擇導熱系數小保溫性能好的材料、外保溫體系施工簡單，整體造價低，保溫效果好。

3.3.2 外窗節能

建筑外窗是建筑圍護結構中的輕質、通風、采光、亮化建筑外形的構件，外窗的面積占外墻面積的20%～40%，它的能量損失卻占到50%，因此對外窗進行節能設計很有必要。外窗的節能設計應結合當地的氣候特點、滿足采光、通風的要求的基礎上要嚴格控制窗墻比；窗戶自身的熱工性能；窗戶遮陽貫穿建筑設計中并與建筑功能相結合，本文介紹的外窗節能主要是考慮窗戶自身的熱工性能，其節能措施如下：

3.3.2.1 選擇合適的窗框材料

窗框占到整個窗戶總面積的10%-30%，窗框材料的選擇直接影響到窗戶的節能效果，因此選擇合適的窗框材料可以減少冬季采暖能耗損失。市面上的窗框材料有木材、塑料、鋁合金和鋼材，其導熱系數依次為0.17-0.35W/（m·K）、0.13-0.29 W/（m·K）、174 W/（m·K）、58 W/（m·K），可以看出PVC塑料窗框的導熱系數最小，但其強度、剛度差，其斷面比鋁合金的粗；鋁合金窗框以其重量輕，強度、剛度較高，抗風能力強等受到歡迎，缺陷是其導熱系數太大，為了改善這一缺陷可采用斷熱性鋁合金窗框，斷熱性鋁合金窗框的保溫性能接近PVC塑料窗框；木窗框由于木材的短缺和防火性能差，不建議采用。因此為了保證住宅設計中外窗的節能效果應選擇斷熱性鋁合金窗框。

3.3.2.2 外窗玻璃的選擇

外窗玻璃的選擇要考慮冬季保溫性能好且透光率高的、充分利用太陽能等因素保證冬季得熱量和夏季失熱量。外窗玻璃材料有簡易雙玻、中空玻璃、真空玻璃、中空鍍膜、真空鍍膜等，其材料的透光系數、太陽直射透光率、相對得熱及傳熱系數等指標不盡相同，其中真空鍍膜傳熱系數最小，保溫性能好，真空玻璃價格便宜傳熱系數高，在滿足外窗節能的要求且經濟許可的條件下要盡量采用真空鍍膜玻璃。

3.3.2.3 提高窗的氣密性，減少空氣的滲透量

提高窗的氣密性能阻擋空氣滲透導致熱量損失是提高外窗節能效果的重要措施之一。常用外窗密封形式有兩種：加裝密封條和使用密封膠封閉。

4 結論

建筑節能理念要貫穿于住宅設計的方方面面以減少能耗的損失解決能源危機，不僅要考慮規劃設計階段符合節能要求同時也要考慮外圍護結構的中節能技術的應用。規劃設計階段平面設計要綜合考慮平面性狀、建筑朝向、平面中窗戶等可以減少建筑能耗損失；立面設計要考慮立面構件、建筑色彩的選擇對節能效果大小；圍護結構節能要考慮外墻選擇合適的保溫系統、外窗選擇合適的窗框、玻璃類型等措施來減少能源消耗。

［1］于德功.住宅建筑外圍護結構節能的探討［J］.山西建筑，2015（1）：193-194.