基于建筑节能理念的住宅设计研究

宋 莎

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

住宅建筑已成为我国房地产中数量最多的建筑类型，但是大多数住宅在设计时候追求造型需要而忽略了建筑节能理念的应用，引发的能源紧张和环境问题成为我国面临的重大问题，因此建筑节能理念应覆盖在住宅设计的方方面面。

1 建筑节能理念

1.1 建筑节能含义

建筑节能是指建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中，通过采用节能型的建筑材料、产品和设备，执行建筑节能标准，加强建筑物所使用的节能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

1.2 建筑节能特点

建筑节能也存在地域差异性，根据我国地理及气候条件可以分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区，每个地区的节能标准也不同；建筑节能是为了维护居住建筑的环境质量，在不消耗多余能源的情况下满足冬季采暖需要，夏季制冷需要。影响建筑节能的因素有很多，只要尊重地域差异，因地制宜、就地取材，可以减少能源和资源的消耗，真正实现建筑节能的目标。

2 住宅设计中存在的节能问题

2.1 建筑设计方面

平面设计时：为了满足住宅的通透性大量采用落地窗忽略建筑节能标准中对窗墙比的规定，同时没有考虑冬夏两季的能耗消耗；多数住宅设计中南向都有飘窗，但是北向飘窗的设置会减少自然光线的摄入，同时增大建筑的体形系数，增加了建筑能耗；住宅设计中为了满足建筑造型的需要采用弧形窗，在开启的时候存在不易开启或开启面有限，直接影响到建筑自然通风的需要。

立面设计时：对现存住宅调研发现建筑立面色彩丰富多彩，但是色彩选择没有优先考虑节能因素（如浅色会增加对太阳的反射作用，增加建筑能耗）；立面中遮阳设计不合理，窗口遮阳板与窗户上沿平齐，造成夏季通过遮阳板下方的玻璃被加热，热量进入室内；现在开发的住宅为了给消费者一个福利，通常采用不封闭阳台增加了建筑面积，可是住户私自改动将其改为封闭阳台打掉原来的外围护结构增加能耗。

2.2 建筑外围护结构方面

外墙的主体材料为实心黏土砖、实心砖、矸石烧结砖，其建筑传热系数高不满足节能规范的要求；窗户多采用廉价、热工性能不足的单层玻璃，窗户的密封性差且没有遮阳措施；屋面采用了保温措施，受施工技术的限制，屋面保温不符合节能规范要求。围护结构中存在的问题造成建筑整体热工性能下降，增加了建筑的能耗。

3 建筑节能技术在住宅设计中应用

建筑是否节能取决于建筑平面布局、建筑立面设计、建筑围护结构等因素。建筑单体设计在满足建筑功能和美观的同时考虑节能理念可以降低资源的消耗；建筑围护结构要考虑建筑外墙、外窗等自身的构造设计满足节能规范要求。

3.1 建筑平面设计

3.1.1 平面形状

建筑物的平面形状在满足建筑功能的要求下，建筑平面尽量简洁，减少凹凸与错落，体型尽量简单，不要有过多变化，以免增加外表面，增加建筑能耗；建筑平面组合在建筑进深和高度不变的情况下，增加一个单元，虽然增加建筑外表面积，体系系数确变小了减少能耗。

3.1.2 建筑朝向

在进行建筑物单体设计和群体总平面布置时，为住宅的主要空间争取良好朝向，满足冬季的日照要求充分利用天然能源，无疑是最基本的改善住宅室内热环境的设计。建筑平面的朝向与太阳辐射、日照、自然通风有关，同时也受季节变化的影响。设计中尽量采取南北朝向，冬季可以避开主导风向、利用日照等自然资源同时南向日照长采光效果好可以节约照明资源；夏季可以利用自然通风使室内降温，减少空调能耗的使用。

3.1.3 平面中窗户

建筑平面中窗户的大小、位置和形式要综合考虑室内采光、通风、立面美观、建筑节能等方面的要求。窗洞口的面积大小根据房间的使用要求、当地日照条件综合考虑；窗的位置的设置考虑室内采光的照度质量和有效组织室内的自然通风；窗户类型的选择及组合形式既要丰富建筑立面同时要满足建筑节能的要求。

3.2 建筑立面设计

建筑立面是由门窗、墙面、外露的梁柱、阳台、雨棚、檐口、勒脚、台阶、花饰等元素组合形成的。建筑立面设计就是运用恰当的形式美的规律,确定这些组成部分的形状、尺度、比例、排布方式、材料和色彩等,使其与整体协调、与内容统一、与内部空间相呼应［1］。

3.2.1 立面构件

立面构件主要从遮阳构件和阳台两个方面考虑。遮阳构件的节能效果表现在夏季阻止太阳辐射热经过窗口进入室内，改善室内热环境、降低空调能耗；冬季遮阳板可以把太阳直射光引入室内，减少采暖能耗的供给。立面中遮阳构件的形式和方位的选择直接形象到建筑节能的效果（如南向适合水平式固定遮阳和阳台遮阳,东西向最适合挡板式遮阳，北向尽量不设置遮阳构件）。

立面中设置阳台从建筑节能角度出发，是住宅建筑室内室外的一个过渡，设计的深度也要考虑到冬季日照和夏季遮阳，不能过于追求大阳台；住宅中多数采用的是开敞式阳台，以阳台外墙面作节能处理，居民喜欢把阳台改为封闭阳台同时打掉外面那堵墙增加视野，破坏了原有的节能，基于此建筑设计时充分考虑这些隐形因素，尽量设计成封闭阳台保存原来的节能处理，避免资源的浪费。

3.2.2 建筑色彩

建筑立面的色彩对人们视觉的影响很大，选择能给人温暖、愉悦的感觉，同时也要融入建筑节能的理念（如黄色、红色等色彩可以增加对太阳辐射的吸收，减少建筑能耗）。

3.3 建筑外围护结构

3.3.1 外墙保温

外墙保温系统有外墙外保温、外墙内保温。外墙外保温是在建筑主体外墙外侧黏结保温材料，并在保温材料的外侧抹砂浆或作其他保护装饰；优点保温效果好、不占用室内空间、适用范围广；缺点施工周期长、成本高。外墙内保温是在外墙体内侧覆盖保温材料，通过保温材料专用黏结剂、锚栓或射钉固定在墙体结构内侧，之后保温材料外侧做保护层及饰面；缺点保温性能差（保温层覆盖不全）、容易出现热桥（墙体是冷的保温层是热的，内外温差形成冷凝水）、影响装修（保温层在内部，装修的时候容易破坏保温层）占用室内空间；优点造价低、施工简便。从建筑节能的目的出发外墙保温技术应考虑不同区域气候特点、不同外墙保温体系的优缺点等进行分析，外墙保温应优先选择外墙外保温体系。

外墙外保温体系注意事项：外墙主体材料应选择传热系数低的材料、保温材料应选择导热系数小保温性能好的材料、外保温体系施工简单，整体造价低，保温效果好。

3.3.2 外窗节能

建筑外窗是建筑围护结构中的轻质、通风、采光、亮化建筑外形的构件，外窗的面积占外墙面积的20%～40%，它的能量损失却占到50%，因此对外窗进行节能设计很有必要。外窗的节能设计应结合当地的气候特点、满足采光、通风的要求的基础上要严格控制窗墙比；窗户自身的热工性能；窗户遮阳贯穿建筑设计中并与建筑功能相结合，本文介绍的外窗节能主要是考虑窗户自身的热工性能，其节能措施如下：

3.3.2.1 选择合适的窗框材料

窗框占到整个窗户总面积的10%-30%，窗框材料的选择直接影响到窗户的节能效果，因此选择合适的窗框材料可以减少冬季采暖能耗损失。市面上的窗框材料有木材、塑料、铝合金和钢材，其导热系数依次为0.17-0.35W/（m·K）、0.13-0.29 W/（m·K）、174 W/（m·K）、58 W/（m·K），可以看出PVC塑料窗框的导热系数最小，但其强度、刚度差，其断面比铝合金的粗；铝合金窗框以其重量轻，强度、刚度较高，抗风能力强等受到欢迎，缺陷是其导热系数太大，为了改善这一缺陷可采用断热性铝合金窗框，断热性铝合金窗框的保温性能接近PVC塑料窗框；木窗框由于木材的短缺和防火性能差，不建议采用。因此为了保证住宅设计中外窗的节能效果应选择断热性铝合金窗框。

3.3.2.2 外窗玻璃的选择

外窗玻璃的选择要考虑冬季保温性能好且透光率高的、充分利用太阳能等因素保证冬季得热量和夏季失热量。外窗玻璃材料有简易双玻、中空玻璃、真空玻璃、中空镀膜、真空镀膜等，其材料的透光系数、太阳直射透光率、相对得热及传热系数等指标不尽相同，其中真空镀膜传热系数最小，保温性能好，真空玻璃价格便宜传热系数高，在满足外窗节能的要求且经济许可的条件下要尽量采用真空镀膜玻璃。

3.3.2.3 提高窗的气密性，减少空气的渗透量

提高窗的气密性能阻挡空气渗透导致热量损失是提高外窗节能效果的重要措施之一。常用外窗密封形式有两种：加装密封条和使用密封胶封闭。

4 结论

建筑节能理念要贯穿于住宅设计的方方面面以减少能耗的损失解决能源危机，不仅要考虑规划设计阶段符合节能要求同时也要考虑外围护结构的中节能技术的应用。规划设计阶段平面设计要综合考虑平面性状、建筑朝向、平面中窗户等可以减少建筑能耗损失；立面设计要考虑立面构件、建筑色彩的选择对节能效果大小；围护结构节能要考虑外墙选择合适的保温系统、外窗选择合适的窗框、玻璃类型等措施来减少能源消耗。

［1］于德功.住宅建筑外围护结构节能的探讨［J］.山西建筑，2015（1）：193-194.