居住建筑環(huán)境規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)原則與相關(guān)技術(shù)探討

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目前，我國正積極倡導(dǎo)節(jié)約能源，可持續(xù)發(fā)展。建設(shè)節(jié)能型建筑已被建設(shè)部納入今后城市建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，相關(guān)的指引、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)也相繼出臺，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)已成為今后建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分。筆者在本文中分析了中國目前的住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，找出其在節(jié)能方面存在的問題，并針對其存在的問題，提出了相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)原則和技術(shù)措施。

　　一、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)含義

　　1、節(jié)能的重要性。中國建筑能耗約占全國總能耗的30％，建筑物保溫隔熱性能很差，再加上供能系統(tǒng)的低效率，致使建筑物要達(dá)到規(guī)定的舒適度，單位面積所需的能耗比同緯度發(fā)達(dá)國家高出3～5倍。因此，生態(tài)住宅進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

　　2、節(jié)能設(shè)計(jì)的內(nèi)容。建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，從建筑材料和制品的選擇與生產(chǎn)、建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)、建筑施工技術(shù)與管理、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)與選型，到建筑物在使用過程中自然能源開發(fā)與利用，采暖、空調(diào)、照明等設(shè)備的能耗節(jié)省，各個環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)和緊密聯(lián)系。

　　節(jié)能設(shè)計(jì)的原則在整個建設(shè)活動中，通過綜合衡量生態(tài)住宅小區(qū)各個方面，在不破壞原有環(huán)境的條件下，盡可能減少自然資源耗費(fèi)，將環(huán)境、氣候等綜合因素轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的空間、高舒適度的環(huán)境和完美的建筑形式。

　　二、居住建筑環(huán)境規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)原則

　　1、建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)

　?。?）應(yīng)優(yōu)化建筑布局，提高住區(qū)風(fēng)環(huán)境質(zhì)量，達(dá)到夏季通風(fēng)良好，冬季局部最大風(fēng)速不超過5m／s，建筑物前后壓差不大于5Pa，這樣有利于減少住宅冷風(fēng)滲透量，從而減少住宅冬季采暖負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。（2）合理的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)注意盡可能爭取到建筑物合理的間距、最有利的朝向，采用南北向或接近南北向，主要房間宜避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，使建筑物冬季可以增大太陽輻射熱，夏季可以減少太陽輻射熱，且與當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向一致，避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。

　　2、建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)

　　建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)主要通過構(gòu)造、技術(shù)手段創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境，減少能耗，減少排放。應(yīng)盡量增加房屋進(jìn)深，控制其體型系數(shù)，減少外表面與室外空氣的接觸就能減少散熱，降低建筑物采暖能耗。一般來講，體積大、體形簡單的建筑以及多層和高層建筑，體形系數(shù)越小，節(jié)能效果越好。對夏熱冬暖地區(qū)，居住建筑平面布置，必須保證使一套住房內(nèi)不同方位的房間有流暢的氣流，臥室、起居室應(yīng)為進(jìn)風(fēng)房間，廚房和衛(wèi)生間應(yīng)為排風(fēng)房間，形成有利于夏季涼爽的穿堂風(fēng)。這種采用生態(tài)設(shè)計(jì)手段創(chuàng)造環(huán)境微氣候的思想，是節(jié)能設(shè)計(jì)的重要手段。

　?。?）外墻保溫隔熱節(jié)能設(shè)計(jì)

　　冬季通過外墻散發(fā)的熱量，約為建筑物總散熱量的20％，夏季通過外墻壁吸收的熱量約為建筑物總吸熱量的30％。因此，外墻采取保溫隔熱措施非常重要。外墻應(yīng)采用傳熱系數(shù)小、蓄熱能力及強(qiáng)度較低的砌塊墻體，如加氣混凝土砌塊；或采用新型節(jié)能復(fù)合墻體材料，使建筑物外墻熱工性能滿足規(guī)定的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。如外保溫、內(nèi)保溫、夾心保溫和內(nèi)、外混合保溫。推薦采用外保溫技術(shù)，因?yàn)闊o論從保溫效果還是從外墻飾面安裝牢固度和安全性考慮，外保溫都是最好的外墻保溫方式。據(jù)有關(guān)資料，采用該技術(shù)，可使外墻傳熱系數(shù)降低到0.5W／㎡·℃。

　?。?）阻斷熱橋節(jié)能設(shè)計(jì)

　　熱橋是熱量傳遞的捷徑，不但造成相當(dāng)大的冷熱量損失，而且會有局部結(jié)露現(xiàn)象。因此在設(shè)計(jì)施工時，應(yīng)當(dāng)對嵌入墻體混凝土梁柱，預(yù)制板接縫、外墻角、檐口、勒腳、外門窗、陽臺板、突出圈梁及構(gòu)造柱等位置采取保溫隔熱措施，將其熱橋阻斷，達(dá)到較好的保溫節(jié)能效果。

　?。?）屋面保溫隔熱設(shè)計(jì)

　　屋面能耗在圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，因此?yīng)當(dāng)重視其保溫隔熱效果。屋頂應(yīng)采用高效保溫隔熱屋面，一般而言，屋面的傳熱系數(shù)小于外墻的傳熱系數(shù)，可根據(jù)屋面的形式，選用不同的保溫材料，其傳熱系數(shù)、熱惰性指標(biāo)應(yīng)滿足當(dāng)?shù)匾?guī)定標(biāo)準(zhǔn)；也可采用架空形保溫屋面或倒置式屋面等方法達(dá)到提高屋面保溫隔熱性能的目的。與此同時，有條件的可采取屋頂綠化屋面、蓄水屋面、淺色坡屋面等措施來降低夏季太陽輻射熱，以達(dá)到節(jié)能效果。

　?。?）外門窗系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

　　外門窗是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，其保溫性能和氣密性能對采暖能耗有重大影響，是墻體失熱損失的5～6倍，因此應(yīng)該是節(jié)能的關(guān)鍵部位，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。為了減少外門窗能耗，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，可以通過提高門窗的氣密性、采用適當(dāng)?shù)拇皦γ娣e比、加窗玻璃層數(shù)、采用百葉窗等措施來提高門窗的保溫隔熱性能。

　?。?）遮陽設(shè)施節(jié)能設(shè)計(jì)

　　遮陽設(shè)施設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的具體情況而定。建筑遮陽是傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，通過降低太陽輻射過熱和眩光改善室內(nèi)環(huán)境氣候，提高室內(nèi)熱舒適性和視覺舒適性，最終達(dá)到節(jié)能目的。遮陽設(shè)施分類方法很多，從安裝位置分為外遮陽和內(nèi)遮陽。

　　三、居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中有關(guān)技術(shù)的探討

　　1、關(guān)于小區(qū)總平面的環(huán)境設(shè)計(jì)

　　經(jīng)驗(yàn)表明，建筑單體的居住舒適度和建筑的環(huán)境有很大的關(guān)系。位于城市中心區(qū)的居住小區(qū)由于周圍樓房林立，加之中心區(qū)的地價高，開發(fā)商為了保證必要的利潤，小區(qū)內(nèi)建筑的密度也大，因而徐州市中心區(qū)的幾個居住小區(qū)，與城市邊緣區(qū)的幾個居住小區(qū)比較，夏季不僅室外氣溫要高（1℃—2℃）而且無風(fēng)悶熱。

　　2、大進(jìn)深的住宅有利于節(jié)能節(jié)地

　　目前的住宅設(shè)計(jì)。為了采光的需要大都進(jìn)深較小，通常在10m左右。炎夏季度受太陽的輻射熱影響較大，室內(nèi)溫度很快就上升到接近室外溫度，在夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)的使用率逐年上升?，F(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了建筑體形系數(shù)的最大限值，其目的也是為了減小陽光的輻射量。而減小體形系數(shù)的最有效的方法就是適當(dāng)加大房屋的進(jìn)深。加大房屋的進(jìn)深還有利于節(jié)省建筑的用地，中國是人多地少的國家，節(jié)約土地資源也是我們應(yīng)盡的責(zé)任，因此希望我們的建筑師能向傳統(tǒng)民居學(xué)習(xí)，多設(shè)計(jì)一些現(xiàn)代的大進(jìn)深的住宅。

　　3、合理設(shè)計(jì)住宅的朝向

　　在小區(qū)建設(shè)中，住宅往往可以選擇適合當(dāng)?shù)氐淖詈玫某?，一般是南偏東。這既有利于夏季主導(dǎo)風(fēng)（東南風(fēng)）的進(jìn)人，也有利于防止太陽的西曬，減小陽光的輻射熱。但是在中國的中小城市，在道路兩旁的建筑物，當(dāng)?shù)缆窞槟媳毕驎r，臨街的房屋則成為了東西向。次要道路兩旁的建筑物通常只能一層、二層為商業(yè)建筑，以上各層通常都是住宅，西向的住宅整個下午都被太陽炙烤，因而對建筑節(jié)能十分不利，我們應(yīng)重視和解決這一問題。

　　4、建筑的綠化

　　多種一些樹冠面積大的喬木是十分有利的。但目前很多開發(fā)商為了省錢房前種的喬木來遮陽光只有小酒杯粗，十年、二十年都難以長成。建議喬木應(yīng)首選速成的樹，樹冠面積的樹種，最好是移植已生長多年的高大的喬木。有條件時要盡量保留原有的樹木。除了室外綠化以外，建議要重視建筑屋頂面和墻面的綠化。特別是東西山墻可以種攀緣植物。此外平屋頂上可開辟屋頂花園，也可以吸收大量的太陽對屋頂?shù)妮椛錈?，有利于建筑?jié)能。

　　5、推廣太陽能熱水器

　　中國近幾年來，太陽能熱水器的應(yīng)用正在逐步普及，一些品牌和性能好的太陽能熱水器，在中國可以做到年平均220天可以供應(yīng)熱水，只有連續(xù)陰雨天才需要啟動電力熱水。利用太陽能熱水器不僅可供給熱水節(jié)能。而且夏季有利于降低屋頂?shù)臏囟?，建立一個節(jié)約型的社會，關(guān)系到人和自然的和諧和發(fā)展，建筑節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)該是住宅。

　　6、合理面寬與住宅層數(shù)設(shè)計(jì)

　　一般來說，根據(jù)人的職業(yè)、年齡特征等，平均每天約1/3～1／2的時間是在住宅內(nèi)度過的，因此，住宅設(shè)計(jì)需要考慮空間健康因素和生理健康因素。它包括清晰的功能分區(qū)、適宜的空間尺度和無障礙的室內(nèi)布置。起居、飲食、洗衣等公共活動區(qū)，稱之為動區(qū)；睡眠、學(xué)習(xí)、個人清潔衛(wèi)生等私密性活動區(qū)，稱之為靜區(qū)。平面布置除了要求動靜分區(qū)外，還要考慮它們之間聯(lián)系的緊密性。具體地說住戶處應(yīng)設(shè)置一小門廳便于出入的人有存衣、換裝、整容的地方，也使外人不能窺視戶內(nèi)的活動與布置，保證家庭的私密性。

　　合理的功能空間面積取決于必要的設(shè)備、設(shè)施、家具布置所需面積、人體占有面積、生活或操作所需面積，將其綜合進(jìn)行合理組織，求得一個符合居住行為的空間尺度?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定居住層高一般不得低于2.50m（凈高2.40m，《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096——1999）。根據(jù)這一規(guī)定，開發(fā)商已將其用到極限了再經(jīng)裝修，加上吊頂、吊燈、吊扇、鋪上木地板等，余下的凈高約只有2.00m～2.20m，再與寬大的空間相比豈不比例失調(diào)·所以，對動區(qū)如大開間客廳，這樣的寬高比確實(shí)使人感到壓抑，空氣也不流暢，甚至有不安全因素（如吊扇），又如何談得上生態(tài)型、健康型、高舒適度、高功能配置呢·

　　住宅建筑層理想值：規(guī)范GB50096——99（1-0.3）把住宅分為四檔：低層（一至三層）、多層（四至六層）、中高層（七至九層）、高層（十層以上）?？紤]城市規(guī)劃、街景、用地規(guī)模、投資、建設(shè)周期、抗震設(shè)防烈度以及不同時期建筑思潮等多種因素，建筑層理想值很難形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。低層住宅有其使用便利、投資少、周期短、管理簡便等優(yōu)勢。而高層由于使用系數(shù)偏低、設(shè)備復(fù)雜等等，往往不易被人們所接受。許多設(shè)計(jì)需要在保證日照距離的前提下，提高高低層住宅的密度，使之達(dá)到規(guī)劃要求的用地指標(biāo)，縮短了住宅間距，成為高密度住宅區(qū)。

　　結(jié)語

　　我們的能源有限，需要大家共同去研究，不斷去探索，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)在人居環(huán)境建設(shè)中積極承擔(dān)推動者和先行者的責(zé)任，為中國住宅建設(shè)的理性發(fā)展貢獻(xiàn)力量。只要我們勇于實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，既能把“節(jié)能省地型”工作做好，又能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)住宅，對實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略意史深遠(yuǎn)。