浅谈住宅建筑节能设计
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作者: 蔡友波
[摘 要] 住宅的节能设计是指在满足住宅功能和舒适度的前提下，减少能源消耗，并且可对资源进行循环利用，实现资源节约的住宅。本文对住房屋顶、外墙和外窗三个部分的节能问题作了探讨并提出了解决措施。
[关键词] 住宅建筑 节能设计
一、引言
随着时代不断前进，从低能耗建筑到零能耗建筑；从建成环境影响到全寿命周期评价；从形体环境到人居环境，我国建筑正经历着巨大的变革。在我国建筑领域中，应该一方面节约能源，提高能源的利用率；另一方面大力提但是新能源和可再生能源的利用。要实现绿色建筑设计，设计师不仅需要以可持续发展的思想来反思传统设计理念，而且需要在建筑设计中综合考虑各种影响因素。
二、影响建筑能耗因素
影响建筑能耗最直接的因素是建筑围护结构保温隔热性能的优劣，我国现有居住建筑围护结构的热工性能普遍较低，直接影响了室内舒适度。比如处于夏热冬暖地区，夏天普遍需要空调，建筑整体的耗能量大。因此，我国制定的三个地区的居住建筑节能设计标准，都把提高建筑围护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。
三、建筑节能途径
建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗三个部分：屋顶采用高效的保温隔热屋面，其传热系数、热惰性指标应满足标准规定，有条件的可采取屋顶绿化等措施，降低夏季太阳辐射得热，外墙应研究并推广具有低热转移值的外墙材料，采用新型节能墙体材料，如加气混凝土砌块等，建筑外墙的热功能性应满足标准的规定。南方地区建筑外墙保温隔热措施还包括外墙表面采用浅色设计，以反射太阳辐射热，一般东、西面外墙采用构架或爬藤植物遮阳，还可采用空墙体，形成隔热的空气间层等；外窗，建筑围护结构热功性能最薄弱的环节是窗户，在建筑能耗方面，铝、钢、塑窗散热量平均占建筑外围护结构总散热量的50%。因此，控制窗墙比，提高窗户的保温隔热性能，是提高建筑外围护结构节能指标的有效途径。一方面，在保证居室采光通风条件的前提下，控制窗墙比，减少外墙传递的热量；另一方面，推广应用新型节能门窗，满足节能和使用要求。南方地区还采取合适的外遮阳措施，结合外立面造型，形成整体有效的外遮阳系统，也是建筑个性的表现手段。
根据研究表明，建筑节能大致有以下几个途径：1屋面节能；2墙体节能；3门窗节能。
（一）屋面节能
我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了我国的高度重视，提高建筑围护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。屋顶作为一种建筑物外围屋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，改善室内环境的一个重要措施。在建筑同护结构中，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
倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是倒置式屋面，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。倒置式层面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料。工程中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。因此普通保温材料层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，防水材料暴露在最上层，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到踢脱落，反而使雨水灌入孔内。
2、屋面绿化
（1）屋面绿化对周围环境的影响。建筑屋顶绿化可明显降低建筑物周围环境温度0.5℃-4℃,而建筑物周围环境的温度每降低1℃，建筑物内部空调的容量可降低6℃。对低层大面积的建筑物，由于屋面面积大，夏季从屋面进入室内的热量占总围护结构的热量的70%以上；绿化的屋面外表面最高温度比不绿化的屋面外表面最高温度比不绿化的屋面外表面最高温度（60℃以上）可低20℃。而且城市中心地区热气流上升时，能得到绿化地带比较凉爽空气流的自然补充，达到调节城市气候的效果。而且种植屋面保温效果很明显。不论北方或南方都有保湿作用，特别是干旱地区，入冬后草木枯死，土壤干燥，保温性能更佳保温效果随土层厚增加。而增加种植屋顶有很好的热隋性，会随大气气温骤然升高或骤然下降而大幅波动。绿色植物可吸收周围的热量，其中大部分用于蒸发作用和光合作用，所以绿地温度增加并不强烈，一般绿地中的地湿要比空旷广场低10-17.8℃。
(2)绿化屋面的荷重及植被。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重以及植物配置要求，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）。种植层容器材质料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重。若屋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。
3、浅色坡层面
目前，大多数住宅仍采用平层顶，在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡层面是斜射的，而对于平层面是正射的深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的层面大约节省20%―30%的能源消耗。在夏季高温酷暑季节节能减少10%-15%的能源消耗。因此，隔热效果不如坡屋面。而且平层面的防水较为困难，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。
（二）墙体节能
墙体是建筑外围护结构的主体，所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。根据保温隔热材料在围护结构的使用部位不同，分为内墙隔热材料和外墙隔热材料；根据节能保温材料的状态不同分为板材（固体）保温隔热材料和浆体保温材料。
广义上讲，板材保温材料，使用地区和范围比较广，故其可以在外墙外保温工程中使用，也可以在外墙内保温工程中使用。板材保温隔热材料的保温主体可以是发泡型聚苯乙烯板、挤出型聚苯乙烯板、岩棉板、玻璃棉板等不同材料。板材保温隔热材料又可分为单一保温隔热材料和系统保温隔热材料。
1.单一保温隔热材料，是保温工程应用的主体。如：发泡型聚苯乙烯板、挤出型聚苯乙烯板、岩棉板、玻璃棉板等。
2.系统保温隔热材料是指将单一保温材料与其他辅助材料复合而成为一个系统,称为系统保温隔热材料现有的系统保温材料有如下几种:(1)外墙外保温系统：发泡型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+耐碱玻纤网布+含有胶粘剂的聚合物砂浆；（2）内保温系统：发泡型聚苯乙烯板（或挤出型聚苯乙烯板）+纸面石膏板、GRc保温板（发炮型聚苯乙烯板与水泥砂浆复合）、岩棉夹心保温板、增强水泥聚苯保温板等。
四、结语
在我国，特别是热冬暖地区，建筑节能工作刚刚起步。一方面，政府应重视、引导，制定法规并取得全社会的支持；另一方面，提高节能的自觉性，建筑师作为节能工作的具体实施者，首先应该解放思想，并且要在设计实践中努力贯彻节能措施，积极探索研究节能技术。建筑规划与设计是住宅建筑全生命周期最前沿阶段，设计合理性直接影响了建筑节能战略的推进。因此，研究和设计舒适健康的节能住宅是时代赋予中国建筑师的使命。但是要想实现建筑领域真正节能，还需要建筑界及相关部门同仁不懈的努力。
参考文献：
[1]严震，曹毅然，范宏武，陆善后，李德荣 《DesT-b住宅节能评估软件在节能建筑计算与评估中应用的二个工程实例》，《上海建材发展与应用》，2003.3.
[2]《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJI34-2001.
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