探讨住宅建筑设计整体的节能措施

【摘要】随着社会的发展、人们生活水平的提高,对环境保护越来越重视。当前,住宅建筑设计正向着节能、环保、可持续的方向发展,本文从几个方面探讨了住宅建筑设计的节能措施。

【关键词】住宅建筑；节能措施；设计

1　引言

中国人自古以来都有把住宅当做家的传统,改革开放以来建筑行业取得了长足的进步,如今,随着国家建设资源节约型、环境友好型社会的发展,住宅建筑的设计也已经将许多节能措施考虑进去。

2　节能型住宅建筑设计背景

面对目前我国的人口压力大、人均资源和资源紧缺的基本现象,住宅建筑设计必须以资源节能型和环境友好型道路为主的设计主题与思路已成为建筑设计业发展的基础。尤其是在近几年,国六条等各种政策性文件与地方政策相继推出,标志着我国在建筑工程发展中逐步呈现出新一轮的发展趋势。在目前的住宅建筑设计中,要以国家住宅建设政策、法规为基础,结合目前住宅建筑设计中存在的不足进行深入总结与分析,从而为今后节能型建筑设计提供有力的发展基础与方向。

在建筑方面有人做过统计,我国以采暖、空调为主的建筑能耗占全国能耗的10.7%,占采暖地区社会能耗21.4%。在建设低碳、可持续的城市发展要求下,住宅作为人们居住生活时间最多的场所,其能耗是执行了建筑节能标准的住宅建筑,其采暖能耗仍比一些发达国家高50%～100%,而且舒适性较差。究其原因,一方面是因为住宅的设计标准和质量达不到要求,住宅围护结构的保温、隔热、通风降温性能差,加剧了设备和能源的耗费；另一方面,是因为传统的城市管网供电、供水和供暖设计,无法对住宅用水、用电进行节能控制,且生产过程中二氧化碳的排放也会造成污染。因此,应当重视住宅的节能,开发利用新型能源、材料与技术,改善住宅结构、构造设计。住宅的节能设计,不仅仅是住宅和建筑行业的资源、能源节约途径,更是倡导整个社会和城市居民营建节约型社会、倡导低碳生活方式的重要推动力量,是整体节能的关键。住宅使用中用水、用电的能耗和费用较多,然而,我国大部分已建成住宅并未达到节能标准。

3　规划、建筑设计的节能策略

3.1　规划设计

住宅的能耗水平与住宅所处地理位置、地形条件、气候特征和自然环境等因素息息相关。因此,规划设计的好坏与否成为整体的住宅节能的首要因素。设计时应从基地选址、布局、外部空间环境等多方面细致研究,将规划设计的节能策略归纳为四个方面：

3.1.1　合理选址、适度开发：良好的选址能够避开不利的生态环境,充分挖掘和利用自然条件,例如山体、湖泊等都是创造生态良好的居住环境的天然优势；同时,注重小区在整个城区的位置选择,其所在区域的功能完善、交通便利将会大大减小交通能耗；对于开发规模应有一定控制,盲目大建只会造成社会资源的浪费和环境污染。

3.1.2　优化群体布局：从建筑朝向、日照间距、自然通风组织等方面综合考虑住宅群体布局。优化的布局结构,能够利用建筑与自然协调的手法达到节能目的,能最大限度减少设备设施的投入和使用中产生的能耗与污染。

3.1.3　环境共生设计：将住宅根植于基地环境,一方面利用生态环境,另一方面创造生态环境。设计时将小区整体空间环境、生态绿化环境作为节能体系的一个部分,居住环境的绿色生态,能够创造舒适的微气候环境,净化空气,甚至能够起到夏季降温,冬季防风的作用,这将对建筑设计与技术投入起到很大的辅助作用。

3.1.4　开放性设计：注重整体性、混合性设计,将居住融入更多的社会功能,如工作、休闲、娱乐、教育等；将个体、家庭置于整个社区甚至都市范畴去考虑,尊重个性与私密性,又创造亲密和谐的社区氛围,形成健康的居住环境。

3.2　建筑设计

3.2.1　平面设计的节能策略

平面设计的节能是通过优化方案,一方面减小不合理设计带来的资源浪费和使用不便；另一方面,创造高质量、高舒适性的居住空间,从而降低生活成本,减少使用中的碳排放量,达到全面节能的目标。

3.2.1.1　节地型设计策略

住宅的节地设计能够减小不必要的面积浪费,提高功能利用率,从而节约用地,达到节能的作用。住宅的节地设计首先要控制住宅的面积指标,对面宽和进深进行调节,协调各功能空间,按照比例进行调节,不能仅压缩一部分,以免造成部分功能使用不便利。通过减小面宽可以使住宅室内的交通面积减小,增加各功能空间之间的联系。加大进深,可以提高住宅的容积率。其次,注重单元整体平面设计,最大限度的利用土地资源,如设计一梯多户、单元尽端尽量用足。另外,充分利用好顶层和底层平面,也能达到节地效果。通过细致的、人性化的设计,在紧凑的住宅平面设计中,形成更加合理、便利和舒适的功能布局。

3.2.1.2　适应性设计策略

随着社会发展,家庭人口组成方式的变化以及人们对于个性化的需求,住宅的可变性、功能多样化、适应性的要求也被提出。住宅的适应性设计,是指满足住宅内部各功能空间之间、户与户之间,可以相互交换、变更、分离或组合的设计方式。住宅的适应性设计应将平面设计与结构设计良好结合,因为适应性主要是通过大空间结构体系实现的,大空间结构体系因其结构的简洁、稳定性、安全性良好,能够满足空间变化的灵活性、可变性,便于住宅内各功能空间、户与户之间的组合或分隔。通过加强住宅可变性、适应性设计,使住宅空间能够满足时代变迁、家庭结构变化、多功能性和人们对于个性表达的诉求,并全面保障不同寿命周期的各个住宅部件（结构体、内装修、设备、管件等）在不同时期的围护更新需求,从而延长住宅的寿命,提高住宅的性能和品质,减少在住宅使用、围护和更新阶段的能耗,达到节能的目的。

3.2.2　立面设计的节能策略

建筑立面是住宅节能效果最显著的部位。因为住宅的屋顶、外墙、门窗等是与外界环境直接接触的媒介,容易受自然因素的影响,其性能的好坏直接影响住宅的（温度、湿度、空气流动性等）室内环境质量,它决定着设备投入的多少,能源消耗的高低。因此,优化的立面围护结构设计,能够非常直观的达到住宅节能效果。其主要节能策略有以下几个方面：

3.2.2.1　自然通风组织的节能策略

良好的自然通风组织设计,使住宅能够充分利用自然条件,达到室内空气流通、降温的作用,减少空调制冷设备的使用。自然通风组织设计有三种方式,即单面通风、双面通风和烟囱效应通风。其中,双面通风和烟囱效应通风效果良好,尤其是烟囱效应作用比较显著。它是通过热压原理而实现的,可以应用于单双面通风都不适宜的情况下,且可以使室内气流平缓、温度适宜,给人以舒适感。例如,在高层建筑中,由于较高层的位置容易形成风的紊流,不宜开窗通风,利用双层表皮（烟囱效应）就可以解决自然通风又不破坏室内的舒适感。烟囱效应的应用,大大减少了建筑中空调设备的能耗,是利用立面设计达到节能的方法。

3.2.2.2　外墙设计的节能策略

外墙是建筑立面上能量储存与传递的重要部位,是建筑节能的关键部位。它的节能体现在保温隔热性能的方面。良好的外墙设计能够使热损耗大大降低,从而减少建筑中制冷制热和通风的设备能耗。外墙的节能设计应从其材料选择、内、外保温构造和隔热构造等方面进行细致考虑。采用优良的构造措施,尽量避免外墙与窗户、楼板等交界处的冷桥现象,能够进一步加强外墙的保温隔热性能。

3.2.2.3　门窗保温性能的改善

门窗作为建筑围护的一部分,是热损失较明显的部位。门窗部位是最易于导致能耗的部位之一,一般情况下,在观景、通风、采光、日照等要求得到保证的基础上,应尽可能将住宅门洞口面积减小,同时提高门窗保温性能、气密性,控制窗墙比等。比如玻璃采用双层、三层中空玻璃,窗框采用断桥金属型材等。

3.2.2.4　遮阳设计的节能策略

建筑设计人员在实际的设计中,可以根据业主的要求和当地的自然环境条件,灵活应用不同类型的遮阳措施。具体主要可以做到以下几点要求：

（1）因地制宜的原则。由于各地的地理纬度、气候的差异,各地建筑的遮阳时间不尽相同。有的地区不仅夏季炎热,而且冬季寒冷,采光保温与夏季遮阳同等重要,应遵循夏季遮阳但不能遮挡冬季阳光的原则。

（2）平面布局原则。在平面布局中,为防止夏季受强烈的太阳辐射的影响,房间应避免东西向,至少西向不大面积开窗。在总体布局时,可利用建筑物之间相互遮挡的方法,尽量减少遮阳构配件的使用。

3.2.2.5屋顶设计的节能策略

屋顶是整个建筑受太阳辐射热最多的部位,夏季容易出现顶层房间过热,冬季较其他层房间寒冷的问题,因此设计中也应予以重视。屋顶的节能设计也应从保温、隔热两个方面考虑。对屋顶进行有效的保温。不同地区、不同建筑有不同的热工节能设计要求。用于屋面节能工程的保温隔热材料,其品种、规格应符合设计要求和相关标准的规定。用于屋面节能工程的保温隔热材料,其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能必须符合设计要求和强制性标准的规定。提高屋面的保温隔热性能,对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要,这也是减少空调耗能,改善室内热环境的一个重要措施。

4　结束语

建筑节能设计已成为建筑设计中重要的一部分,本文介绍了基本的节能设计措施,希望能为设计及施工提供参考。

注：原文发表在2013年23期《建筑遗产》