住宅建筑设计节能问题研究

刘俏

摘 要：根据相关调查显示，住宅建筑工程对周围环境的影响十分大，所以我们为了实现可持续发展，应该在住宅建筑设计中重视节能，改进施工技术，选择节能型的施工材料，进而提高工程质量。因此，制定的三个地区的居住建筑节能设计标准，都把提高建筑围護结构的热工性能作为核心内容，这也是建筑节能的最有效手段。

关键词：住宅建筑；节能设计；屋面绿化

一、传统民居建筑的节能设计

传统民居建筑在被动式节能上就解决的非常巧妙， 它们在选址、朝向、平面布局、空间组合、建筑用材、构造处理等方面，积淀了千百年来人们适应与利用自然、保护自然，以最简洁灵巧且经济的方式创造居住环境的思想和经验。例如：我国北方地区的合院式居民的平面布局与空间组织利于冬季手机太阳能和防止冷风渗透， 南方地区的庭院式民居则有利于夏季的自然通风和蒸发吸热降温， 而过度地区的合院式民居建筑所呈现的这些效应发现， 这是人们自发且巧妙的在民居建筑中考虑了自然条件和气候特征，运用了“烟囱效应”原理、相变蒸发（冷凝）吸（放）热原理、土壤蓄热（冷）原理、太阳能热利用原理以及地表风场的分布规律等，创造出通过建筑空间与平面、院落与建筑形体的合理布局，院落与室内空气流场的合理组织的方法。对于采暖建筑物来说，节能的主要途径是：减小建筑物外表面积和加强维护结构保温，以减少传热耗热量；提高门窗的气密性，以减少空气渗透耗热量。在减少建筑物总失热量的前提下，尽量利用太阳辐射热得热和建筑物内部得热，最终达到节约采暖设备供热量的目的。对夏季需要空调降温的建筑来说，其节能途径为：抑制在室内产生热，促进室内的热吸收，抑制外环境热量进入室内，同时促进热向室外散失。

二、现代住宅建筑的节能设计

1.屋面节能。我国现在已列为世界能源短缺大国之列，这已成为制约我国经济发展的最大阻碍，现阶段，我国可利用的能源极为有限，这已被业界人士高度重视，建筑节能已被提出到了重要日程上来，屋顶作为一种建筑物外围层室内温度围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量。因此，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，这也是减少空调能耗，改善室内热环境的一个重要措施。在建筑围护结构中，屋顶所占面积较小，能耗约占总能耗的 8%～10%。因此，加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。主要有下面三种方法：

（1）倒置式屋面。传统屋面工程中通常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增。因此普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加造价，使构造复杂化。其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。再次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气、工期等影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率：如因保温层和找平层干燥困难而采用排气屋面的话，则由于屋面上伸出大量排气孔，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地破坏了防水层的整体性，排气孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落，反而使雨水灌入孔内。正因为存在这些问题，现在工程中经常采用倒置式屋面，所謂倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。这种保温层强调“憎水性”保温材料，如挤塑聚苯板等。倒置式屋面能够最大程度减少上述不利因素的影响，保证屋面的节能效果。

（2）屋面绿化

①绿化屋面的荷载及植被。屋顶绿化与地面绿化的一个重要区别就是种植层荷重。应根据屋顶的不同荷载以及植物配置要求，制定出种植层高度。种植土宜采用轻质材料（如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等）。种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、Pvc等以减轻荷重。若屋顶覆土厚度超过允许值时，可能会导致屋顶钢筋硅板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。所以必须严格按照规范确定覆土层厚度。

②浅色坡屋面。现在大部分的住宅依然采用平屋顶，在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡屋面是斜射的，而对于平屋面是正射的，深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅色的坡屋面至少反射65%的日照，而且平屋面的防水较为困难，且耗能较多。若将平屋面改为坡屋面，在坡屋顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡，不仅可提高屋面的热工性能，还有可能提供新的使用空间（顶层面积可增加约 60%），也有利于防水，并有检修维护费用低、耐久之优点。在中小型建筑如居住、别墅及城市大量平改坡屋面中被广泛应用。

2.建筑构造上的节能设计。建筑外墙不宜设置凸（飘）窗，居住建筑北向不得设置凸（飘）窗。确需设计凸（飘）窗，应满足下列基本要求：a.凸（飘）窗出挑尺寸和外窗面积计算，应按《居住建筑节能设计标准实施细则》规定执行。b.凸（飘）窗的传热系数K值不得大于2.8W（/m2·K）。c.凸（飘）窗不透明的顶板、底板和侧板必须作好保温、隔热设计，其保温层总厚度应大于外墙保温层厚度。

3.当封闭式阳台上未设阳台门时，外保温层应做至不透明的阳台栏板上，其封阳台的窗框料、玻璃应按外窗热工性能要求设计。由非金属、金属板材等组成的非透明幕墙内侧墙面，保温层应做密封防水处理。建筑外饰面做法应选用与外墙外保温系统相配套的构造层次。外墙外保温工程不宜采用粘贴饰面砖做饰面层。确因特殊需要采用时，其设计的安全性与耐久性必须符合《外墙外保温工程技术规程》（JGJ144-2004）、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》（JG158-2004）、建设部《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》、《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411-2007）等标准、规范的要求。饰面砖应采用轻质功能性面砖，重量不大于16kg/m2，单块面积不大于0.01m2，面砖吸水率不小于0.6%不大于6%。外墙粘贴饰面砖的建筑总高度不应超过40m，否则应经有关部门专项论证审查通过后方可实施。

4.居住建筑中不采暖、无空调的地下室顶板，应按层间楼板要求设计[K≤2.0W/（m2·K）]；公共建筑中不采暖、无空调的地下室顶板，应按地面要求设计（R≥1.2m2·K/W）

采用倒置式屋面节能设计，应选用吸水率低的保温材料，并做好保温层密封保护措施。选用上人、非上人或种植屋面，应合理选用保温材料，按确定的防水材料进行防水构造设计。高层建筑的窗顶应采取防火构造措施，保温材料的燃烧性能不低于B1级。外门窗洞口侧面保温层厚度不小于20mm，并做好保温层与窗框间的防水密封处理。东西向主要用房的外门窗应有遮阳措施。

三、结语

总之，居住建筑作为现代建筑中数量较大，同时相对舒适度要求又较高的类型之一，在满足社会发展的需要的同时，需要在空间中筑起一个人工环境，并努力做到室内环境的舒适和稳定的同时，要尽量减少能耗代价。在居住建筑设计的过程中，设计师应正视室外环境对室内环境的影响，通过规划组织，空间、功能布置以及局部构造处理等技术手段达到对气候的尊重。利用气候条件的有利因素，调整环境对建筑的影响程度，以营造符合现代社会要求的更舒适、更有效的空间环境。

参考文献：

[1]李林芝.生态住宅设计方法在住宅节能改造中的应用[J].山西建筑，2013（24）.

[2]孙晓琳.某高层住宅楼建筑节能计算及经济分析[J].山西建筑，2013（26）.