浅析住宅建筑节能设计

浅析住宅建筑节能设计冯昊喆上海浦升规划建筑设计有限公司201700摘要：建筑节能是当前的热点和未来的趋势，住宅建筑节能是建筑节能工程的关键一环。本文从新建住宅建筑和既有住宅建筑两个角度出发，针对建筑的朝向、体形系数、平面布局及外墙、门窗、屋面保温构造等影响建筑能耗的因素阐述了住宅建筑环保节能设计的问题。关键词：建筑节能；新建住宅；既有住宅建筑1引言随着每年大量新建建筑的建成,我国的建筑能耗也逐年大幅度上升,近年全国建筑能耗加上房屋建材生产能耗占全国能源消耗的比例已高达45%。据相关统计显示，我国现有建筑95%以上为高能耗建筑，能耗水平为发达国家的二到三倍，而我国在既有建筑面积为400亿平米基础上,每年新建律筑面积达20亿平米,预计到2020年，我国的建筑面积达到700亿平米,其中仍大部分为高能耗建筑。2新建住宅建筑节能设计住宅建筑的节能是个系统工程，三方面的因素会影响建筑能耗：一是住宅区规划设计，二是单体建筑物节能设计，三是建筑节能设备。新建住宅建筑在节能设计上应该注意以下细节问题：一、住宅区规划设计措施住宅区各建筑物之间合理的规划设计可以充分利用和争取自然条件从而达到减少能源消耗的目的。对住宅小区进行总体节能规划设计时，要根据建筑功能要求,充分结合当地的自然环境因素，科学合理地确定建筑物朝向、空间布局及层高。在住宅区的选址上，不仅要考虑周围自然环境条件如气候、土质、水质等因素还要考虑当地已有规划的制约，尽量避免周围不利环境对居住环境的影响,同时,建筑设计又要不破坏整体生态环境的平衡。合适的住宅地址,要使住宅区保持适宜的微气候环境,为建筑节能创造条件。在建筑体型系数的确定上，一般来说在其他条件相同时，体形系数越小，单位建筑面积对应的建筑外表面积就小,外围护结构损失的热量就越小，对节能有利。单纯从建筑能耗的角度来看，应该减小体形系数。但是体形系数不仅影响外围护结构的热损失，同时与建筑造型、平面布局、采光通风紧密相连。体形系数太小，将制约建筑师的设计，造成建筑造型呆板，平面布局困难,甚至损害建筑功能。所以在具体设计过程中要综合考虑,权衡利弊,将体形系数控制在合理范围内。在建筑朝向和平面布局上，改变早期城市住宅设计中,多以卧室为中心、将所有的卧室尽置于南向的固有观念，取而代之的是“厅”在现代住宅中应成为居住者各种起居活动的主要空间，应尽可能布置在南向。以夜间睡眠用为主，白天多是空关着的卧室，向南还是向北,有无直接日照,对于建筑节能而言差别不大。而对于起居厅来讲,白天的使用频率比卧室高得多,是住宅的主要活动中心,起居厅南向布置,白天的阳光照着在起居厅活动的人们,室内的自然热环境较好,其节能效应是不言而喻的,可以大大地节约采暖和空调的耗能。二、住宅区单体建筑物节能设计措施由于建筑能耗大部分来自于建筑物内制冷供暖设备的运行，因此，单体建筑物节能设计应该尽量的利用自然环境条件如日照、通风等，在保持建筑区域内舒适度的前提下,最大限度的降低制冷供暖设备的能耗。外墙——运用外墙外保温技术。传统的外墙由单一材料组成,其保温效果已经不能满足建筑节能的要求,所以运用节能保温墙体是我国住宅节能的新思路。目前大力推广的一种建筑保温节能技术是外墙外保温技术,外保温墙体与传统的外墙不同,外保温墙体采用新型的节能材料,可有效减少通过围护结构的传热,从而减少各主要设备的容量,达到显著的节能效果；同时,外保温包在主体结构的外侧,能够保护主体结构，延长建筑物的寿命，从而在建筑材料上也起到节约能源的作用。门窗——减少门窗面积，使用节能材料。门窗能耗约占建筑总能耗的2/3，其中传热损失占1/3，因此在保证日照和通风条件下,尽量减少外门窗的面积是减少建筑能耗的有效措施；同时尽量采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗,窗玻璃也尽量选特性玻璃，如吸热玻璃、反射玻璃、隔热遮光薄膜等，降低外窗的传热系数,减少因空间温差产生的传热。屋顶——现在研究较多的节能屋顶有“冷屋顶”和绿色屋顶等。“冷屋顶”是指通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料，提高屋顶的日照反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷目的，“冷屋顶”设计可以对既有的无节能设计的建筑物屋顶进行节能改造。绿色屋顶是通过种植有光合作用的植物覆盖在建筑物屋顶面，通过遮阳隔热达到节能的目的。绿色屋顶夏季能减少热量吸收,冬季则能减少建筑一半的热量流失，从而降低制冷供暖设备的能耗；绿色屋顶不仅能减少能耗，还有净化空气,减少温室气体排放、降低噪音等效果；绿色屋顶也是现在建筑物屋顶设计的新趋势。三、住宅建筑设备节能设计建筑能耗大部分来自于住宅建筑的各种用能设备上，包括暖通空调、热水器、冰箱、照明、电视、洗衣机等，其中大部分能耗用于建筑物内制冷供暖设备的运行，并且住宅建筑用能设备一经配置，必定长期使用，耗能具有持续性。因此，住宅建筑设备节能应予以重视。利用水源热泵以及热回收与热交换装置制冷供暖。水源热泵适用于可利用地下水的地，由于地下水常年保持在18度左右的温度，所以地下水在夏季可以为空调系统提供冷量，在冬季也可以利用水源热泵机组为空调系统供热量，因此,充分利用地下水的温差，可以减少暖通空调系统的能耗。热回收与热交换装置一般用于可集中排风而且需新风最较大的场合，考虑到空调系统在引人新空气时必然要排出部分旧空气，而新空气与排气之间有一定的温差，直接将旧空气排出不加利用也是一种浪费，采用热回收交换设备先使排气与新空气在被处理前与进行热交换可减少新风机组的负荷，减少能耗。对供配电系统、供电线路以及变压器等进行改进。供配电系统中的一些设备如电动机、变压器等都在使用中会产生滞后的无功电流,在无形中会增加了线路的功率损耗，在用电系统中采用提高用电设备的功率因数的方法可以减少用电设备无功损耗，具体可以通过用静电电容器进行无功补偿的方法，而对于电感性用电设备也可通过选用有补偿电容器的用电设备的方法。3既有住宅建筑节能改造我国大部分既有住宅建筑由于建造时节能意识薄弱、节能技术实现手段的限制等原因，大部分为高能耗建筑，既有住宅建筑的节能改造任重道远。既有住宅建筑在建筑选址、朝向等方面无改造可能性，其改造对象主要是围护结构改造（墙、窗、屋面等部分）。在既有住宅建筑的节能改造上必须考虑到住宅建筑物自身的特点、成本以及对改造过程对居民生活的影响程度等因素。一般来说，对既有建筑的改造有以下几种措施：屋顶——防水保温节能改造。平屋面隔热保温层的做法有聚氨酯保温防水一体喷涂，或铺设隔热板、铺设膨胀珍珠岩垫层和铺设聚苯乙烯板等，如再加上防水层和保护层，其综合费用也不高。墙体——无机保温浆料和保温隔热涂料的运用。无机保温砂浆主要是用发泡剂与水泥、颗粒骨料等混合，利用气泡和骨料良好的低导热性，制得后的强度符合要求且导热系数低的泡沫保温砂浆。施工如同普通砂浆，操作简单方便、成本低廉，是保温材料体系中尤其适合既有建筑节能改造发展方向的一个重要组成部分。保温隔热涂料利用隔热涂料或者气泡进行隔热保温的原理，在涂料的配制过程中加入隔热中空陶粒、中空玻璃微珠、发泡剂，从而制成保温隔热涂料或者发泡隔热保温涂料，该材料有施工方便，保温效果好，装饰性强等优点。外窗——用节能的中空玻璃替换原有玻璃或者在原有玻璃贴上隔热安全膜。建筑玻璃贴膜主要分为热反射膜和低辐射膜。热反射膜（又称阳光控制膜）贴在玻璃表面使房内能透过一定量的可见光，高红外线反射率，在炎热的夏季能保持室内温度不会升高太多，从而降低室内空调用电费用。低辐射膜（又称LOW-E膜）能透过一定量的短波太阳辐射能，使太阳辐射热（近红外线）进入室内，同时又能将90％以上的室内物体热源（如暖气设备）辐射的长波红外线（远红外线）反射回室内，LOW-E膜能充分利用室外太阳短波辐射及室内热源的长波辐射能量，因此在寒冷地区采暖建筑中使用可起到保温节能的明显效果。中空玻璃具有减轻冷热辐射的功用。采用隔热性能高的中空玻璃时，冷辐射就会大大减小，例如，相同的房屋在寒冷的冬季室外-8℃，室内20℃的情况下，3mm厚普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的68%左右，而采用中空玻璃则为13.4%左右。炎热的夏季太阳辐射能透过窗玻璃直接进入室内，还有一部分由窗玻璃吸收，在玻璃温度上升后再以辐射的形式进入室内，吸热玻璃和热反射玻璃就是为了减少太阳能的透过。4结语住宅建筑节能是一项系统工程，在目前我国能源紧张的形势下，节能已经成为建筑设计的一项重要任务，应该从建筑规划、单体建筑设计到住宅设备等各个方面实现这一目标。参考文献[1]赵鸿孙生根姜建明既有住宅建筑节能改造技术探索与研究[J].住宅科技.2007年2月.