基于節能分析的住區建筑規劃與設計研究

文／葉絲絲 湖南省第六工程有限公司 湖南長沙 410015

引言：

在國內社會經濟高速發展的時代背景下,人民群眾對住宅質量的要求變得愈來愈高,中國的住宅建設增長速度越來越快。而房屋的大規模建造過程中造成了巨大的能源損耗,所以對住宅建筑進行節能規劃設計就變得非常重要。為了實現國家建立節約型社會的發展目標,對住宅建筑進行節能設計是十分重要的。住宅建設的節能設計不但能夠解決目前的資源短缺問題,提高環境保護效率,還可以顯著提高民眾的生存條件,推動經濟社會的可持續發展。

1、住宅區總體規劃的設計原則

對住宅區進行總體布局的時候,要依據基本的設計原則。以設計原則為指導,然后在此基礎上進行創新。以下為四個主要基本原則:（1）人性化原則。設計從人的生活需求出發，考慮居民的出行、購物、生活、學習等需求，為居民生活提供便利，減少不必要的交通浪費。（2）合理性原則。對住宅小區進行建筑規劃設計過程中,通常會出現由于地理位置的差異而造成采光、通風等條件不均衡的問題,因此,在規劃設計過程中要結合日照、通風等分析軟件,實現布局最優，戶戶日照良好、通風舒暢。（3）經濟適用原則。在住宅建筑設計過程中，盡量選用結構規整的建筑，采用標準化的設計模式，積極響應裝配式建筑設計。（4）節約能源。在住區規劃中，通過合理化的建筑節能措施，減少住區的今后的使用過程的產生的能耗，如住宅采用明廚明衛，電梯前室采用明室等減少電能消耗。

2、建筑實現節能的重要性

從總體上來看,由于全世界對原油、煤礦和燃氣等資源的耗費都相當大,這三種能源都屬于不可再生能源,所以想要真正能夠適應人類的需要,從而推動經濟社會的發展, 我們就必須把這三種燃料的耗費全部轉化到對自然能量的再利用上來。盡管天然燃料的生產成本相對比較高昂,不過正因為它屬于可再生資源,更可以給人類帶來長久的服務。目前,由于城市建筑進行著高速度的發展,建筑在施工和使用過程中能源消耗愈來愈高,對都市環境和人民的身心健康都形成了很大的影響。據相關調查表明,許多建筑的各種資源能耗都相當高,這無疑給我國經濟帶來了很大的發展壓力。所以,我們一定要經過對都市建筑物的建設進行節能設計,經過科學合理使用都市能源來減緩各種資源緊張的社會問題,化解資源問題與經濟社會發展中間的主要矛盾,以推動經濟社會取得發展,保持都市建設和經濟社會生態環境和諧統一的健康發展,改善人民的生活水平和生活質量,從而全面落實我國的科學發展觀和國家戰略。

3、我國目前建筑能耗現狀

由于中國社會經濟水平的不斷提升,以及城鎮人口的日漸增加,城鎮化的規模也正在逐漸的擴張化,建筑類型不斷變化,出現了許多新型建筑，建筑行業發展勢頭良好。如今中國的都市建筑行業正日益紅火,城市住宅建設規模在持續的擴大,高樓大廈也不斷涌現,可是在緩解了居民房屋難題和施工環境的時候,卻產生的巨大的能耗難題,整體的建筑趨勢產生了高度浪費的問題,屬于高能耗產品。據統計資料表明,在一九九六年中國建筑能源總量就已占到了社會總能源的20%左右,但是考慮到中國人口眾多,并且經濟正在不斷發展壯大當中,所以這種比重已是相當大的了,并且這種比重也還在不斷增加當中,中國建筑能源還在逐漸增長,已到了需要控制增長的程度。

目前,盡管中國的建筑行業市場前景廣闊,城市住房面積也逐漸提高,可是中國建筑的環保趨勢仍然不容樂觀,而這些居住小區體現在如下二個方面:（1）建筑的人口老齡化問題突出,在現階段利用流程中,導致的能耗浪費巨大；（2）在建筑的城市規劃與設計中,節能減排問題通常易被忽視,而節能減排也沒有落到實處,因此導致了中國的建筑能源成本和發達國家一樣偏高,同時無法緩解能源緊缺問題。所以,在房屋規劃中做好環保節能設計工作是非常重要的。

4、建筑設計規劃對建筑物節能的影響

節能設計指的是在開始進行建筑設計時,充分考慮建筑規劃節能問題,以實現良好的節能效果，下面就對建筑設計規劃影響建筑物節能的問題進行了詳細的論述。

4.1 設計方案直接影響了能源的消耗

在建筑物規劃設計中,建筑物的基本構造及其內部平面的設計對建筑物消耗能源的量有至關重要的影響。如:在建筑規劃設計中,建筑平面設計應該是外開式或者內開式，以及各種建筑相關的樓層等級以及層數的確定等都需要通過合理的建筑計算來決定。

4.2 設計方案對住宅小區使用過程中的影響

建筑在使用過程中產生的能量支出也是建筑能量消耗的最主要組成部分,因為建筑的最主要目的是提供一種適宜于人們居住的良好環境,以便提供更適宜的人類生存環境,應該合理控制室內的溫度以及濕度,冬季取暖,夏季避暑,此外，還要滿足群眾日常生活中的各種活動需求。在滿足群眾日常生活需要的同時,還要充分考慮建筑對住宅區管理能源的影響,例如房間的溫度往往是建筑能源消耗的最高模塊,而簡單的建筑采用中央空調或供暖往往耗能很大,但是如果在建筑的設計過程中就充分考慮了對節能的要求,在長期需要集中供熱的地方,在建筑方案設計時外形一定要兼顧通風性能,并充分利用太陽能,另外,還需要提高房間的密封性,使用多層玻璃窗;地理上則要選取容易背風的區域,從而減輕輕流的影響,以合理地利用自然壞境中的有利因素,進而便于在節約能源的同時給建筑內部創造更適宜的生存環境。反之,如果建筑單位在設計過程中并未充分考慮節能減排量,在建筑實際投入時,雖然可以利用一些技術設備來實現對溫度的調節,但是由于建筑規劃設計不到位造成的房屋密封性差等問題，會導致房屋內能源的流失,嚴重浪費了能源。

5、住宅區基于節能的建筑規劃設計方法

5.1 住宅區基于節能的選址規劃

住宅區在進行規劃選址時,應選取地勢和自然環境比較優越宜居的地方,要科學防止因選擇不合理而導致的空氣滯留或風力過大等問題。住宅區在選擇建設地址時,盡量避免迎風的山湖海岸邊,以及洼地、山谷等凹地，如果選址在不合理的位置,那么在輕冷的冬季, 很容易由于冷氣流的原因而造成霜凍,從而增大住宅區的熱損耗,浪費能源。根據以往的實踐經驗來看,住宅區最適宜選址在避風向陽的朝南的邊坡位置上,這樣可以達到實現住宅區節能規劃設計的目標。

5.2 住宅區基于節能的布局規劃

對住宅區進行布局規劃時，工作人員應該將熱環境質量問題作為主要思考的問題。因此，在對住宅進行布局規劃的過程中，要對整個小區住宅建筑的朝向、建筑群體組合、間距、綠化配置等因素進行綜合考慮，以最大程度改善住宅區熱環境為出發點，合理規劃住宅各個部分。在規劃設計住宅區的總平面過程中，相關人員必須處理好建筑物的朝向、間距與主導風向與日照之間的關系。在此規劃過程中，工作人員要應用科學高效的建筑空間構圖方法和技術，同時有效結合住宅區內的各個元素，以此完成對住宅區的節能設計。

5.3 住宅區基于節能的道路系統規劃

在進行住宅區的道路交通系統規劃及設計過程中,應使其盡量與建筑用地進行合理結合,為建筑物取得良好朝向條件。住宅區的主要道路同時又是整個小區的風道,所以在進行交通網絡系統的規劃設計之時,就需要從有利于小區通風的角度考慮,對交通格局與路網構造進行了適當設計。另外在設計過程中,還需要注重于將其與小區內的園林綠化環境加以融合,以實現把新鮮空氣導入小區內的目的,并以此提升居民的居住條件,從而增加了居民舒適感。

5.4 住宅區基于節能的景觀規劃

住宅區基于節能的景觀規劃據相關研究表明，住宅區內如果有足夠茂盛的樹木，則能夠遮擋吸收50%～90%的太陽輻射熱。在炎熱的夏季，住宅區內的樹木能夠抵擋20%～25%的太陽輻射，同時能夠吸收35%左右的熱輻射。除此之外，樹木在進行蒸騰作用的過程中，還能吸收一部分熱量，并且具有保水性的樹木根部也可以有效吸收地面的熱量。因此，對住宅區內進行良好綠化規劃設計，能夠有效降低住宅區的氣溫、改善通風質量，從而很好地抑制熱島效應，可以非常好的改善住宅建筑物外維護結構的熱工性能。舉個例子，營造西墻綠化環境，在日照非常強烈的西墻墻面上設置一些植物，用植物吸收熱源，從而減少傳入室內的熱源，并可以有效地調節氣溫。

5.5 減少施工過程的能源消耗

施工的總能量支出是施工能源消耗的重點環節,所以,減少施工環節的總能量支出是減少施工總體能源消耗最有效的辦法。由于施工機械設備的總能源占據了施工能源的大部分,所以施工企業必須做好對施工機械設備的質量檢測工作,并選擇施工效率較高、總能量支出相對低廉的機械設備投入工程施工工作,以便于合理處理施工能量支出問題。另外,對施工技能的改善也能夠有效的減少施工能源消耗,比如在砌筑工程施工中,可利用蒸壓粉煤灰作為建筑的外圍墻材料,這是一項使用從火力發電廠中排放的粉煤灰為主體原材料,并采用現代化的機械制造技術加工而成的一項新型墻體建筑材料,對建筑的防火及節能方面有著非常好的效益。所以,由于改善建筑各項的施工技能,并合理使用建材及機具,可以解決好建筑施工的物流管理,從而有效地減少了施工能源消耗。

5.6 合理利用建筑材料

隨著中國當前建筑科技水平的進一步發展,大量新型建材的開發與使用,推動著中國建材行業的迅速發展,對用戶的使用效益也有了一定程度的提高。關于合理使用建材,主要體現在如下幾方面:（1）在建設過程中,減少對不可再生能源的利用并增加對可再生等新型能源技術的合理使用,是減少能源消耗的最有效途徑；（2）要提高環境對新能源的利用,潔凈電能、可再生能源以及可以被使用的建筑施工現象的主要有太陽光、風能、水力等新能源,并根據所處的環境,選擇不同的潔凈燃料；（3）提高建筑維護結構的能源效率。

6、對建筑物本身進行節能規劃和設計

6.1 建筑物屋面的節能設計

建筑材料都是表露于空氣中的不移動產物,在其運用過程中,建筑外墻會遭受時間較長的太陽輻射,因而建筑外墻所獲得的天然熱能就相應較多,這也說明了人們可在建筑的外墻設計保溫或隔熱。在建筑設計過程中,設計師必須選擇密度大、導熱系數小、吸水性小的保溫性能防腐材料,然后再把這一保溫性能的防腐材料直接加在防水層上,如此做既能夠有效的增強建筑屋面的保溫效果,還可以使建筑外墻起到保溫隔熱的效果。這個方式在實際工作中,由于施工簡單而獲得了更廣泛的運用,我們甚至還能夠在樓頂栽植了一些的花草或是樹木,而這么做的主要目的就是用來遮擋城市夏季的熱源,還可以起到保溫隔熱的功效,同時,通過這一方式還可以美化城市環境,從而有效的提升了城市的生態環境。此外,在屋頂中由于土層的關系,會使房頂表面產生一層憎水薄膜,它可以增強屋面的保溫特性,同時由于土壤的導熱系數也相對較小,有較大的保溫隔熱性。而利用外墻蓄水作為節約建筑設計的方式,在酷熱的夏季,當太陽直接照射到房屋之后,我們就可以利用蓄水將其表面的熱能揮發,這樣就能夠有效的降低居室的高溫,從而改善我們的生活品質。此外,設計師也可通過設計平坡屋頂,或在屋頂層設計架空層,這樣可利用太陽能來發散其熱能。

6.2 建筑物外墻的節能設計

外墻結構是整個建筑中不能缺少的主要組成部分,是室內和戶外溫度交流的主要介質,其節約效益占全部建筑的百分之五十以上。在建筑設計過程中,相對于一般外墻結構來說,使用節能外墻結構有助于提高居室的溫度,也有助于改善人類的生存質量。所以對于墻體結構的節能設計必不可少。在整個建筑構造中,墻體結構不但需要具備承載和圍護的功能,還必須從里面選擇隔熱性能較好的外墻材料,而如果外墻結構的熱能傳導特性較好,則設計師就要考慮在其表層加設一個保溫性能的隔熱層。在現代化社會發展中,較為常用的一種外墻建筑材料有復合墻體、水泥砌塊和加氣混凝土砌塊等。

6.3 建筑朝向設計

朝向,即指建筑正南立面的法軸線與正南方向之間產生的相對角度。在選定方向時,應充分考慮建筑的地理位置、氣象條件等多種原因。如果建筑物位于冬天,則在設計方案中應該選擇可以得到較多日照的方向,使建筑內部不受輕風的危害。而如果是在盛夏建設住宅時,則在建筑設計時選擇可以有效防止陽光直射的方向,同時也盡量有良好的通風效果,調查結果顯示,良好的建筑朝向和合理方向在建設和住宅過程中,均可實現建筑節能的最終目的。

7、住宅區基于節能的設計措施

7.1 適度的面積標準設計

對于房屋的建筑面積不應當單純的要求大,房屋的建筑面積必須與當前的經濟社會發展水平和自然能源基本條件相匹配。并且目前國家在積極推動建立節約型社區的進程中,所以應當推廣節約型住房,控制人均房屋面積,能夠省錢材料、節儉勞動力和施工成本,并且還能夠降低房屋維修成本,是目前住宅區物業管理最行之有效的節能方法。

7.2 合理的平面位置設計

在實施居室建筑設計時,首先要確定各個功能空間的合理尺寸、開間、深度、面積,而不能盲目增加起居室面積,如設計了多個洗手間、入戶式過廳、景觀平臺等。在進行建筑設計時,要注意功能空間的密集性,同時盡量把大部分住宅空間都布局在正南向,并充分考慮好居室的日照、通風和室內空氣對流。

7.3 適當的住宅層高設計

在進行房屋建筑方案設計時要正確對待房屋層高的概念,因為如果將房屋內部層高設定的過低,會降低居室房間的通氣面積,也不利于房間的通風散氣,甚至會導致內部空氣不暢,從而讓住宿者有壓抑感。而住宅內部的層高設計得過高,又會增加施工成本及能源的浪費。所以,關于住宅室內層高的設計也必須要合理,通常房屋室內層高可以維持在2.8m ～3m 左右。

7.4 合理的窗墻面積比設計

房屋門窗的建筑設計,應綜合考慮房屋建筑所在的區域、房屋的朝向和建筑物的空間等各種因素,在此基礎上建筑設計適當的門窗寬度。在進行門窗建筑面積設計過程中,切勿一味的要求過大的門窗建筑面積,應綜合考慮室內面積，功能需求、采光需求等，以此來確定選用哪種類型、多大面積的門窗。已不可盲目跟風設計高落地窗、飄窗、低窗臺的窗戶。

結語:

綜上所述,基于節能的小區住宅建筑設計是一個巨大而復雜的系統性工程,關系到了房屋的整體規劃和單體建筑設計中的方方面面。所以,唯有把節能理念體現到住宅建筑規劃設計、施工、管理等不同階段上,才可以全面提高住宅建設的節能效益和住宅質量。相關工作人員需要積極探索基于節能的建筑規劃方案，以促進住宅小區建設水平的發展與提升。