有关住宅建筑节能优化设计的思考

杨冯素　刘赛群

摘 要：随着我国经济的飞速发展，建筑行业作为国民经济的支柱行业发展迅猛。中国地域辽阔、人口众多，需要足够的建筑满足人民的生活和工作需求。目前，我国每年新增建筑面积已超过20亿m2，跃居世界第一，巨大的成就有目共睹。但我国建筑行业的消耗惊人，每年所使用的钢材和水泥占到全世界的40%，同时也产生数以亿计的建筑垃圾。在大力提倡环保节能的今天，住宅节能是建筑行业从业人员需要思考的问题，本文就这个问题提出了一些可行的办法。

关键词：住宅建筑；节能设计；优化

1 住宅建筑优化设计的作用

由于住宅占所有建筑中的比重最大，因此以住宅为例对建筑优化设计以达节能目的加以分析。任何建筑的投资控制都源于建设工程的决策和建筑的设计，因此，为了达到建筑的设计目的，保证建筑的使用功能，还要符合节能减排的需要，对于建筑的设计就成为关键所在。作者就通过设计达成住宅节能的几种途径进行了详细阐述。

2 住宅建筑节能优化设计的途径

2.1 住宅平面节能优化设计

住宅设计的首要就是确定户型面积，平面设计合理得当的住宅，不但居住舒适还能达到节能环保目的，包括：①土地是稀缺资源，适当的建筑面积可以减少土地的浪费；②房屋所占的土地大小适中，既能满足家庭需求，还能减少不必要的建筑材料；③避免过大的建筑面积也能节省工程施工过程中的能耗；④当住宅投入使用后，大小合适的居住面积，以及通风、采光良好的房屋，能有效减少家庭能耗。

以房屋住宅的朝向设计为例，由于我国位于北半球，受太阳高度角和方位角的变换的综合影响，使得坐北朝南成为我国建筑最节能的朝向。科学分析，南北朝向的住宅有诸多优点，包括：①夏凉。面朝南可以减少太阳辐射，且夏季东南风与建筑呈直角，住宅通风可以有效降低住宅内的湿热；②冬暖。首先是可以增加太阳辐射时间，其次住宅北面布置为电梯、楼道、管道井、卫生间、厨房等，可以有效阻挡冬天西北风，保持室内温度。在减少能耗前提下，保证住宅舒适度。

2.2 住宅外墙节能优化设计

墙体是整个住宅建筑的主体部分，除了具有承重和围护功能外，现在外墙的热交换界面特性逐渐被重视。有数据表明，采用了节能外墙的房屋的室内温度相比于采用普通外墙的房屋温差可达到4～10℃，也就是说采用节能外墙能有效地提高房屋的保温性，经过专家推算，外墙保温所降低的能耗占到房屋节能的一半以上。节能外墙的原理是在外墙中增加了一层隔热层，隔热层能有效降低室内环境与室外环境的热交换，从而起到保温隔热效果。

目前，节能外墙技术已经有了一定发展，也开发出几种的外墙隔热材料，包括：多空粘土砖、加气混凝土砌块以及一种复合隔热材料。其中复合隔热材料的效果最好，这种复合材料中添加了岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩、玻璃棉、加气混凝土和保温性、憎水性极佳的薄膜聚苯乙高分子材料。

另外，从墙面的设计角度来分析，通过科学的设计也能提高普通住宅墙面的保温隔热效果。工程研究发现，合理的体型系数有助于降低住宅能耗。所谓体型系数，也就是建筑的比表面积，建筑学上的定义为：“建筑与室外大气接触之面积与其所围体积的比值”，通常来说比表面积越小越能减少室内与室外环境的热交换作用，但是房屋的修建有其规律，面部空间也受到各种条件限制，因此，针对住宅修建的规律，一般住宅进深10m以上，长度在55m左右，体型系数保持在0.3以下。通俗说来，就是高大且宽敞的建筑比之矮窄的房屋要更节能，表面平整的墙壁比凹凸不平的隔热性更好。

从墙面形状角度来看，经工程经验总结，建筑物的外墙的交角内侧受照射时间长，且由于散热差，较墙壁其他区域而言，其能耗较高，因此设计人员在设计住宅时可以通过减少房屋交角的办法来降低能耗，但为了有效连接各个墙面，可以采用弧形墙面，或者在使用允许情况下，将房屋设计成圆柱形，这样就能很好的减少室内与外部环境的热交换，减少室内能耗。

在墙壁上种植爬墙植物，也是很好的办法。植物的生长既能吸收阳光中的辐射能量，减少阳关对墙壁的直接照射，还能美化环境，同时植物光合作用释放的氧气对人体健康有益。有数据表明，房屋的植被覆盖率达90%，外墙表面温度可降低8.2℃，并且植物还能吸收温室气体和空气中的有害物质，减少温室效应。

2.3 住宅屋面节能优化设计

住宅屋面即屋顶，是一天中受到日光直接照射时间最长的部分，持续的日光辐射会使屋面温度高于住宅的其他部分，有数据显示，屋面所受辐射能量是房屋东西墙壁的2～3倍。夏季，住宅屋面超时间受热会导致室内温度迅速升高，极大的影响到室内的舒适性，为了降低室内温度，就不得不增加住宅能耗，因此，房屋屋面的隔热对于整个住宅极其重要。要提升屋面的隔热效果有以下几种方法：①增设保温隔热材料作为隔热层，隔热材料需要密度大、导热系数小，同时具有憎水性，目前已有材料中，发泡聚苯乙烯板非常适合作为屋面隔热材料；②隔热层的安装位置也很重要，住宅屋顶都有防水层，但防水层在长期日光照射下极易老化。假如隔热层安装于防水层下方，会很大程度上影响隔热效果。因此，发泡聚苯乙烯板应安装与防水层上方，利用发泡塑料吸水性差的特点有效保护了屋顶防水层，还起到了隔热效果；③可以在屋顶种植覆盖土壤，种植花卉、灌木等植被（如麦冬草、三色堇），既美观又环保。首先，屋顶种植的植被，能吸收阳光辐射的能量，将热量转化，同时也能吸收一部分温室气体，也起到了降低环境温度的作用，其次，土壤導热系数小，保温性能好，最后，土壤吸饱水分后会形成憎水层，起到防水作用；④在屋顶设置蓄水池，通过水吸收阳光热能后蒸发带走热量，可有效降低屋顶温度，保持室内凉爽，有数据表明，屋顶采用蓄水或者是种植植被后，屋顶表面温度最多可下降27℃。

2.4 住宅门窗节能优化设计

住宅门窗除了采光外，还是建筑自然通风的渠道，所以门窗同时也是住宅接受阳光辐射最直接的部位，一般门窗所用材料的导热系数较大，通常是墙体混凝土材料的3～4倍，因此要减少住宅的能耗，门窗是重要位置。合理设计门窗位置、选用隔热材料、选择更好的窗型和窗面积就成为减少能耗，提升室内舒适度的几种途径：①开窗位置选择。由于我国夏季多为东南风，冬季多为西北风，因此门窗位置能直接决定住宅舒适度，将夏季迎风面作为主要开窗位置，增加住宅自然风对流，能保证室内凉爽，而北面尽量少开窗或者减小开窗面积，以抵挡寒冷的北风；②窗型选择。住宅内少做落地窗和飘窗，多用气密性好的平窗；③密封选择。提高外窗的密封性能，以往多用毛条密封，现在多使用胶条，大大提高了窗户的密封性；④门窗配件选择。窗框提倡选用隔热性好的塑钢、铝合金、铝木复合型材、玻璃钢等材料，玻璃最好使用中空玻璃，即两层玻璃中间含有空气，空气的导热系数是已知所以物质中最小的，也就是说空气的隔热保温性最好。

3 小 结

我国人口众多，经济发展迅速，已成为仅次于美国的第二能耗大国。世界能源日益紧张的当今社会，要想保持经济的持续发展，必须要从节能入手，以较少的能耗获得最大的经济效益。因此，从建筑行业自身做起，通过在设计阶段引入节能减排思想，对住宅建筑进行节能优化设计，不但能提升居民的舒适度，还节省了不必要的能源消耗。

参考文献

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[2]王恒莹，王小勇.探讨我国新形势下的建筑节能问题[J].中国城市经济，2012，（27）.

[3]徐国民，尹彩凤.浅析建筑节能及建筑节能措施[J].中国城市经济，2012，（26）.