探讨居住建筑节能设计

摘 要 随着全球能源危机的爆发，我国作为传统能源消耗大国，因化石能源燃烧导致的环境污染已将环境承载力挤压至崩溃边缘。因此，国家大力发展节能技术，普及节能理念，为我国的快速、可持续发展奠定理论基础。本文从居住建筑节能设计的角度出发，研究了居住建筑节能设计的必要性以及不同尺度下建筑节能的具体对策，为我国居住建筑节能设计提供了思路。

关键词 居住建筑;节能;设计;对策

随着我国人居环境的提高，人们对于居住环境的要求也越来越高，基于此，越来越多改善室内环境的暖通空调设备进入了千家万户。但暖通设备虽然能有效改善居住建筑室内环境，却也大大提高了居住建筑的能源损耗。因此，研究居住建筑的节能设计有利于提升人们的生活和居住环境，同时也符合绿色建筑的基本原则，响应我国建设绿色宜居城市的号召[1]。

1居住建筑节能设计的必要性

针对我国自然资源总体丰富、人均较少的国情，推行居住建筑节能设计有助于缓解国内资源短缺的现状，并将环保意识根植于每个居民的日常生活中。总的来说，居住建筑的节能设计对节约资源、优化环境、提高城市生活品质都有之十分重要的作用，同时居住建筑的节能设计也是符合我国国情以及建筑行业总体发展趋势要求的必要条件。

1.1 符合国家发展大方向

作为人口第一大国，我国对于自然资源的需求十分巨大，能源问题也是当今国际形势风云变幻的内在动因之一，大国之间的博弈也往往围绕着主流的化石能源。因此，在能源危机的警报不断拉响的今天，必须坚定地推行节能政策。具体对于建筑节能来说，建筑围护节能、决定室内热环境的通风、采暖、空调设备节能、照明设施节能等都是目前的主流研究方向。针对居住建筑的节能设计，国家通过规章制度进行了规范，通过执法、检测等手段对不同地区的建筑节能工作进行监管。实际上，建筑节能设计的核心不是通过控制手段来强迫使用者必须降低使用设备的能耗，而是通过设计手段的引导，让人们意识到节能环保的重要性，并自发地进行节能减排活动，并且节能设计不应降低建筑使用者的生活品质[2]。

1.2 符合建筑行业发展趋势

随着各省绿色建筑评价标准的陆续出台，建筑的绿色化已经成为各个城市居住建筑节能设计不可忽视的重要趋势。而绿色建筑的核心就是从建筑材料到后期使用的居住建筑全生命周期节能环保，因此针对居住建筑的耗能名目，应加强太阳能、风能、地热能以及屋顶降雨的重力势能等进行资源综合利用。

2居住建筑節能设计问题探讨

居住建筑的节能设计包括两个方面的内容，从总体上来说，居住建筑的节能设计应该符合城市建设的总体规划，立足于城市建设的层面，在保障建筑具备安全、可靠的结构性能的同时，拥有符合城市发展地域文化特征的外观，并与周边的居住环境融为一体;其次是单体建筑的节能设计，主要通过建筑的外墙材料、门传设计以及屋顶与屋面的节能设计来实现。

2.1 城市设计尺度下的建筑节能

通常来说，建筑师在面对开发商提供的地块，首先考虑的是地块的各项经济指标，而将节能设计理解为单体建筑设计中需要考虑的问题。实际上，在城市设计的尺度可以对节能设计进行单体建筑与周边环境的统筹布局，以发挥当地自然资源的优势。

在城市设计的角度来看，影响建筑节能设计的因素有建筑间的流动风和太阳辐射，合理的节能设计能够有效利用两者，而非受其不利影响。例如，设计师对项目所在地的夏季主导风向应有充分了解，针对冬冷夏热、夏季主导风向为东南风的地区，应将建筑朝向定位在正南正北，南偏东十五度或南偏西十五度之内，尽量减少夏季太阳辐射，增加冬季太阳辐射，满足冬冷夏热地区的防暑、采暖需求，从而降低暖通设备的全年使用天数，达到节能环保的目的。同时，在地块强排后有条件提升建筑间距的，可适当增加建筑之间的距离，以提升自然通风效率，从而增加居住建筑室内室外热交换效率，最终增加夏季通风量，减少主动通风设备的使用率，冬季低层采光也有了保障。其次，针对我国地处北半球的地理特征，居住小区的规划布局应遵循“北高南低、北宽南窄”的布局原则，这一设计方法既能增加夏季东南风向对居住小区内部通风走廊输送的风量，又能降低冬季西北风向的冷空气进入小区内部。设计师还应考虑小区间的通风廊道关系，从城市设计的尺度设计入风、出风口，将夏季和冬季当地的主导风向因素考虑进去，增加小区内部空气的流通质量。最后，绿色植物可以有效调节小区内部的温湿度，提升居民的体感舒适度。南方地区可结合水体景观的设计，进一步调节小区特定位置的温度，降低城市热岛效应对居住空间的侵蚀。

2.2 单体建筑设计尺度下的建筑节能

（1）建筑外保温墙体设计。居住建筑与自然界直接接触面积最大的部分就是建筑外墙，其热工性能决定了室内环境受室外环境影响的程度。根据我国国情，使用复合式建筑外墙进行保温设计，可以对建筑内部起到较好的保温作用，起到较好的节能效果。目前，我国常用的复合式建筑外墙采用聚氨酯、膨胀珍珠岩、玻璃棉、矿棉、岩棉、聚苯板、加气混凝土等材进行建筑外墙保温，其中效果较好的是聚氨酯保温材料，但以往只能用于简单的立面墙体结构，近期聚氨酯发泡喷涂材料则解决了施工问题，并保留了聚氨酯材料优秀的保温、防水性能。其次，在建筑保温层之外设置钢结构支撑，并设置干挂板材的空气流动层，可进一步提升建筑隔热效果，同时较为经济有效。需要注意的是，在进行建筑外保温墙体设计时，应注意查看建筑设计图纸，防止因为保温墙体的设置对建筑外墙体的承重和维护功能的安全等级造成影响[3]。

（2）适宜的窗墙比设计。相对于建筑外墙，玻璃对室内空间的能量传输除了普通的热传递，还包括了热辐射。因此，通过降低建筑窗墙比可以减少通过玻璃窗进入室内的热量。但过小的窗墙比又会影响建筑室内的采光。因此，应结合当地气候条件以及玻璃门窗的热工性能控制适宜的窗墙比。结合城市设计尺度下的建筑朝向设计，冬季建筑外窗针对主导风向立面的建筑需要减少开窗面积，并确保窗户的密封性，防止外部冷风进入室内。同时，在外窗产品的选择上应尽量选择高品质的门窗配件，减少窗框外露面积，保证室内空间的通风量合理、温湿度舒适。

（3）门窗创新技术对设计的影响。目前常用的双层真空隔热窗可以有效阻隔室内外的热交换，但据统计，该类玻璃窗的热交换依然占整个建筑外围结构热交换的百分之四十以上，最近出现的根据太阳辐射强度调节透光率的，只能有效解决门窗这一问题，也有将双层窗户的真空层改变为联通暖通空调的空气层，将风机吹出的冷风或暖风通入玻璃夹层，达到良好的隔热作用，但却增加了建筑能耗。这两个通过智能创新的技术虽然都比传统门窗的隔热能力提升了许多，却是从不同思路出发，对自然资源的消耗也大不相同。由此可见，创新技术对建筑设计的影响十分重大，只有从建筑节能理念出发进行建筑技术创新，才能符合国家和业主的根本利益[4]。

（4）居住建筑的屋顶保温设计。在进行居住建筑屋顶保温隔热设计时，应确保节能材料的整体密度、压缩强度、燃烧性能和导热系数满足要求，结合海绵城市理念下的屋顶绿化对居住建筑屋顶进行保温设计，如进行分层设计，对保温层和绿化种植池进行分离，一来保障保温材料不受植物穿刺破坏，二来方便保温材料失效后的维修作业。同时，上层绿化覆土也可以以架空层的形式隔离太阳辐射，并对太阳能进行有效利用。当然，应做好屋顶暖通设备的排烟管道布置工作，对于现有屋顶的改造应结合建筑结构对排烟管道进行改向，从合适位置伸出女儿墙范围进行排烟，避免对架空层上侧所种植的植物造成影响。

（5）外遮阳设计。外遮阳技术是一种通过外部遮挡阻隔热辐射直接进入建筑物内部的手段，据统计，外遮阳技术可以降低室内温度7℃到8℃，从而降低暖通空调设备能耗近五成。同时，外遮阳系统与建筑表皮之间存在的流动空气可以高效的将外遮阳系统吸收的热量带走，防止了连接部的热传递以及热量积累形成的局部热岛。

3结束语

目前，我国对建筑节能的推广力度较大，这与我国巨大的能源缺口有关。建筑设计从业者应从自身专业出发，结合我国国情和政策指向，尽可能地从多学科角度对建筑节能提供解决思路，争取将中国居住建筑节能设计水平提升到新的层次。

参考文献

[1] 刘淑娟.居住建筑节能设计中的问题与优化策略研究[J].环境科学与管理，2016（8）：25-29.

[2] 顧放，王卉.天津地区居住建筑节能设计技术发展研究[J].建筑学报，2013（A1）：176-179.

[3] 马晓雯，刘俊跃.深圳市居住建筑节能设计实践[J].建筑科学，2006（6A）：65-69.

[4] 肖伟.居住建筑节能设计初步探讨[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2004（3）：303-305，309.

作者简介

陈智勇（1978-），男，湖南长沙县人;学历：大专，职称：工程师;现就职单位：广东博意建筑设计院有限公司长沙分公司，研究方向：建筑设计。