浅谈生态住宅建筑设计到建筑节能

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　　 摘要：笔者结合多年的建筑设计工作经验,详细分析阐述我国绿色生态住宅的建设现状、发展的必要性的设计观点，以及建筑节能源潮正在以现代新技术为基础兴起,提出了怎样通过建筑设计达成建筑节能的几个要点。
　　 论文关键词: 生态住宅；环保；节能设计
　　 什么是生态？生态源于人类对自身生活条件的不断提高，目前健康成了人类最关心的话题。世界卫生组织(W H O)对健康的定义是： “健康”是指人在身体上、精神上、社会上完全处于良好的状态。据此定义， “健康住宅”不仅仅是房地产住宅+绿化+社区医疗保健，而且也包含生态环境、生活卫生、立体绿化、自然景观、噪音降低、建筑和装饰材料、空气流通等方面的内容，这些内容都必须以人的健康为根本。因此在这个基础上发展，人类开始建立生态建筑，为居住环境提供更加舒适的场所。
　　 一、为适应需要，作为一名建筑设计人员在设计的时候，应该时时刻刻从生态角度出发考虑问题，下面具体谈谈设计中的问题。
　　 1生态建筑设计要点 生态住宅设计，指的就是综合运用当代建筑美学、建筑技术科学、人工环境学、生态学及其它科学技术的综合成果，把住宅建造成一个小的生态系统，为居住者提供舒适、健康、环保、高效、美观的居住环境的一种设计实践活动。这里所说的“生态”绝非一般意义上的绿化，而是一种对环境无害而又有利于人们工作生活为标志的设计观念。 在工程实施过程中，生态住宅涉及的技术体系极其庞大，包括能源系统、水环境系统、声环境系统、光环境系统、热环境系统、绿化系统、绿色建材系统等。简单说来，其技术策略主要体现在以下几个方面: 住宅区物理环境与能源系统设计，包括建筑规划、建筑单体设计、建筑能源系统的设计等，同时又与绿化设计以及建材的选择息息相关，是当前生态住宅设计中最重要而又最容易被忽视的问题，智能化住宅区，包括信息管理和通讯白动化、物业管理自动化、设备自动化控制、安全防护自动化以及家庭智能化等。
　　 2住宅区风环境设计：建筑物布局不合理，会导致住区局部气候恶化。高层建筑由于单体设计和群体布局不当而导致强风卷刮物体撞碎玻璃的报道屡见不鲜。很多事例提醒规划师和建筑师，风环境和再生风环境问题已不容忽视。然而，可能是对室外风环境的预测不够重视或缺乏有效的技术手段，当建筑师们在对建筑住宅区进行规划时，更为常见的做法是过多地把注意力集中在了建筑平面的功能布置、美观设计及空间利用上，而很少考虑高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响。事实上，良好的室外风环境，不仅意味着在冬季风速太大时不会在住区内出现人们举步维艰的情况，还应该在炎热夏季有利于室内自然通风。从这一点上来说，在规划设计中仅仅考虑对盛行风简单设置屏障的做法显然是不够的。
　　 二、我国是世界上每年新建建筑量最大的国家,每年20亿平方米新建面积,相当于消耗了全世界40%的水泥和钢材，同时每年产生数以亿计的建筑垃圾,给中国乃至世界带来巨大的环境威胁。为了减少浪费，营造绿色舒适的小区微环境，应调整好单体之间的组合,结合居住区规划布置绿化和水体，以此进一步改善室内外的物理环境，减少热岛效应，改善局部气候，保证建筑内的空气温度、湿度、气流速度等各项指标符合健康舒适和节能要求。  1 住宅平面的建筑节能设计  住宅平面设计中首要问题是确定适当的套型面积。因为适当的建筑面积不但可以节约用地还可以大大节约建筑用材，减少营造、维护与使用过程中的能耗。另外,建筑平面的巧妙布局亦能获得较好的节能效果。  我国地处北半球,太阳高度角和方位角变化规律使南朝向为最为节能的建筑朝向，夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，而且此朝向建筑与夏季盛行的东南风几乎成垂直关系，容易形成穿堂风，又避开了冬季的西北风。可将住户长时间活动的空间设于条件最佳的南向位置，利用自然环境使室内达到最大的舒适度,为住户节约能耗。对于日照通风条件较差的北朝向与长时间接受太阳辐射的东西向可布置些平面功能比较次要的电梯、楼梯、管道井、机房等。
　　 2 住宅外墙的节能设计  墙体是住宅的主体部分,是建筑室内外热交换的主要介质,使用节能外墙与使用普通外墙室内温度相差可达4～10度,所以墙体的设计是不容忽略的。外墙除了应具有基本的承重、安全围护等功能外,还应考虑选用保温隔热性能好的墙体材料,对传热性好的墙体或墙体中传热性好的部位应加设保温隔热层。  目前,常用的几种外墙材料中,保温隔热性能较好的是多孔粘土砖和加气混凝土砌块以及复合墙体。复合墙体中绝热材料主要有岩棉、矿棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等。复合墙体保温隔热宜选用外墙外保温。外保温是连续外包的,有效隔断具有热桥作用的混凝土梁、柱等,而产生“断桥”作用,达到预期的节能降耗效果。此外,减少建筑物体型系数,也就是减少建筑物外表面积,减少外围护结构面积，减少建筑形体的凹凸,也是节能的有效措施之一。体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。因此,体形系数越小对建筑节能越有利,也就是说,在其他条件相同的情况下,宽的建筑比窄的好，高的比矮的好，外表整齐的比外表凸凹变化的好。从热传递方面分析,通常建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大,所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低。如果建筑物设计成圆柱形，则外墙棱角少，外表面积也小，有利于减少能量的消耗。所以外表面整齐的建筑比外表面凸凹变化的建筑要节能。
　　 3 住宅屋面的节能设计  在建筑物受太阳辐射的各个外表面中，屋面是接受太阳直射时间最长的部位,因此受辐射得热也是最多的,相当于东西向墙体的2～3倍,所以它的保温隔热也显得尤为重要。保温隔热的材料宜选用密度大、导热系数小、憎水或吸水率较小的材料(如膨胀型泡沫聚苯板)。采用倒置式屋面将憎水性保温材料设于防水层上,可有效防止传统屋面构造中防水层容易老化从而影响保温隔热效果的问题。
　　 另外,利用屋顶种植花卉、灌木形成生态型屋面，既可阻挡热源,减少温室气体的排放，又可美化环境改善城市气候,做到一举两得。种植的土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用,有利于屋面的防水,而且土壤导热系数小,有很好的热惰性,不随大气气温骤然升高或下降而大幅波动,有利于屋面的保温隔热。同时,在屋面蓄水,形成蓄水型屋面,也是节能屋面的有效措施。利用水蒸发可带走大量的热,从而有效减弱屋面的传热量和降低屋面温度。
　　 4 住宅门窗的节能设计  外门窗是耗热的重要渠道,它既是太阳辐射的得热部件,又是主要的失热部件,传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位,所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免或少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外,设计中应该强调东西南北开窗有别，不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面,应尽量减少开窗面积。设置外窗部位，应提高外窗的密封性能，选用好的窗型和门窗配件，提高窗框的隔热性能，减少窗框的外露面积,采用保温隔热性能好的玻璃。外门窗除了采光，通常也是建筑自然通风的渠道。所以，外门窗的开启也是夏季通风节能的必要条件。
　　 三、我国作为世界能耗大国，对于以可持续发展的观念建设生态建筑，减少建筑能耗是刻不容缓的。而建筑节能是养活建筑能耗的有效方法，同时也是节约经济的方法。因此，作为建筑师，更应从自身做起，从不同角度依据建筑规范对节能进行优化设计，充分利用我国现有的自然条件，在改善人们居住环境的同时，充分挖掘节能潜力，从而实现节约能源,减少能源消耗。相信在不久的将来，建筑节能事业必将在我国展现欣欣向荣的景象。 

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