夏热冬冷地区居住建筑节能设计

方高生

摘 要：近年来，随着我国经济建设的快速发展，城市建筑的数量越来越多，建筑工程所消耗的资源、能源也逐渐增多。在资源、能源危机日益严重的今天，节能型的建筑设计受到了越来越多的关注和喜爱。笔者针对夏热冬冷地区气候特征，从总体规划、建筑平面布局、围护结构、建筑遮阳等来探讨该地区居住建筑节能设计。

关键词：居住建筑；节能；环保；设计

1 建筑节能设计理念

建筑的节能设计是长期的、持续的和发展的过程，不是绝对，一次就可以达到最理想的状态。针对我国建筑节能工作发展状况，就现阶段的建筑节能设计提出以下设计理念。

（1）重视气候环境因素，争取有利条件，避免不利因素，使建筑尽可能顺应自然，满足人们对建筑室内环境的需求，从方案阶段就为建筑节能创造条件。根据不同地区的气候特点决定建筑节能设计，要重视自然通风和采光，兼顾气候因素和建筑采暖和空调系统的运行特点。

（2）针对现有常规设计、常规材料及构造在能耗上的薄弱环节进行改进，使建筑节能在经济条件许可的条件下适度超前。

（3）在设计实践中贯彻节能设计思想，关注新技术发展，循序渐进地向无污染、超低能耗的建筑发展。

2 建筑平面节能设计

（1）建筑的选址，首先要争取日照。人类生存、身心健康、热工效率均与日照有着密切的关系。对于居住内部空间而言，争取日照包括争取更长的日照时数、更多的日照量和更好的日照质量三个方面。住宅的规划设计，基地应选择在向阳的地段。“坐北朝南”是我国北方民居的建筑朝向定式，對于严寒和寒区住宅朝向，应以南北向为主，，对争取日照有利。为了满足要求的日照间距，各地区应该针对所处地理纬度、日照卫生标准及城市环境条件确定日照间距标准。冷空气对建筑物围护体系的渗透均对建筑物冬季防寒保温带来不利的影响，尤其严寒和寒冷地区，住宅建筑应该选择避风基址建造，采用错列布局避免“风影效应”，以建筑物围护体系不同部位的风压分图作为进行围护体系的建筑保温、建筑节能设计、开设各类门洞口和通风口的设计依据。

（2）建筑的布局，首先要有合理的选址和规划。充分考虑住区的总体布局，做不同体量、不同角度、不同间距、不同道路走向的建筑物的组合，充分利用自然通风和日照，以产生不同的热量需耗（冬季）和热量盈余（夏季）。居住区道路的不同走向对风向和风速有明显的影响，住宅群和道路之间多为速度较小、方向竖直的管状气流，很难穿越建筑物，所以必须考虑住宅群体的形状与体量的组合和布局，使住宅高层、低层错落排列，并利用道路和植被，形成气流动和自然通风；使建筑物冬天可保持室内热量，避免冷风渗透，到夏季则形成穿堂风，达到自然通风和降温。利用建筑的布局，形成优化微气候的良好界面，也就是建立一个小型组团的自然——人工生态平衡系统，以有利于节能。

（3）建筑位置优化和朝向设计。建筑的布局首先应考虑对城市环境的影响。注意选择合适的容积率，容积率过高很难满足日照的要求。阳光有着巨大辐射能量。据有关资料分析，地球每年接受的能量有60亿亿千瓦，这么大的能量弃之可惜，从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器，阳光不仅对人的身体健康有着很大的影响，对建筑的节能也有着十分重要的意义。城市规划应注重应用日照原理，合理的确定建筑位置与朝向，使每幢建筑能接受更多的太阳辐射热能，因此，建筑的方位与节能有着直接关系。从建筑设计的节能出发，应考虑将支持建筑使用的公共设施布置在公共走廊中，或在选址时尽量利用现有的公共设施管网。这种合并能使场地的破坏实现最小化，并有利于建筑的维修和检查。公共的场地市政设施走廊应该沿着曾经受到干扰的地区或新修的道路或人行构筑物集中的地方，这样既能尽量减少不必要的场地清理和挖沟，又为不断的维修提供方便。

（4）利用外界气流来组织自然通风。采用自然通风方式的根本目的就是减少空调制冷系统的能源消耗。如果设计师通过与自然界充分的合作而不是对立，在过渡季节主要依靠自然通风满足工作环境的需求，不但可以节省大量的空调能耗，还能塑造一个比以往更加健康的工作环境。

3 建筑单体的节能设计

进行建筑立面的节能设计，首先需要确定合适的窗墙比。窗墙面积比对建筑能耗的影响，主要取决于窗与外墙之间热工性能的差异，相差越大，影响越显著。窗墙面积比不仅影响能耗，也影响建筑立面效果、室内采光、通风等。但减少窗户能耗的根本途径，不是硬性减少窗墙面积比，而是利用高新科技、大幅度提高窗的热工性能。其次，建立良好的立面遮阳设施，立面遮阳设计不仅仅是遮阳构造设计，还可综合利用阳台、外廊等建筑构件以及垂直绿化、遮阳树木取得综合遮阳效果，使立面遮阳设计与立面形态处理有机结合起来。在建筑单体节能设计中，最重要的就是围护结构的节能设计。

（1）屋顶的节能设计。屋面节能的主要措施为：①屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面保温材料重量、厚度过大。

（2）建筑外墙的节能设计。我国长期以实心黏土砖为主要的墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，这对能源和土地资源是一种严重浪费，因而在节能的前提下，应进一步推广复合墙体和空心砖墙技术。复合墙体的应用越来越广泛。其主要原理为：用多孔砖或钢筋混凝土做承重墙，并与保温材料复合达到增加墙体的保温隔热性能，保温材料主要有矿棉、岩棉、聚苯乙烯、玻璃棉、膨胀珍珠岩、加气混凝土等。目前外墙保温有三种做法：①内保温，将保温材料附着在外墙内侧。此方法施工简易，目前应用广泛。②中间保温，即将保温材料敷设在外墙夹层中间，可取得良好的保温性，但要填充密实，避免内部空气对流。③外保温，将保温材料附着在外墙外侧，此方法热稳定性好，居住较舒适，但外保温材料要经得起日晒雨淋和冰冻的侵袭，对外保温材料的耐久性提出了很高的要求。在节能设计中也应根据墙体的朝向不同而设计不同的墙体厚度。如各面墙均相同，由于各朝向所吸收到的太阳辐射量差别很大，特别是南面墙冬季吸热较多，因此不如将增加的保温材料集中设置于北墙或东西墙，这样可以减少保温费用，在构造上也容易做得比较简单。

（3）节能门窗设计。建筑物的外门和外窗是夏季阳光入射和冬季冷风侵入的主要通道，其能耗占建筑物总能耗的比例较大。因此，在保证日照、采光、通风、观景等要求的条件下，尽量减小建筑物外门窗洞口的面积，是节能设计中应遵循的原则，采用目前流行的大型落地窗的设计应予以慎重。选择节能型门窗也是建筑节能设计的关键。所选择的节能型门窗在抗风压性、气密性、水密性、保温性上必须有严格保证。目前。国内节能型门窗主要以断桥型铝合金隔热门窗和多腔室的PVC塑钢门窗为主采用双层中空玻璃、镀膜中空玻璃、三层中空玻璃等.而以高水密性、气密性的中空玻璃最为节能。

4 结 语

我国的建筑行业，为了追求更大的经济利益，大部分建筑企业忽视节能、环保问题，片面的降低成本，赚取利润。但是这样所造成的资源、能源浪费现象日益严重，对人们的今后的发展与生活带来一定的威胁，所以我们要努力推进节能型的建筑设计，树立节能意识，全面提高节能设计的水平，合理利用各种资源、能源，努力促进资源节约型社会的建设。