? 浅谈居住建筑节能设计 ? 早在20世纪70年代，建筑节能概念就被正式提出。建筑节能的中心是减少建筑耗能 ，提高建筑中的能源利用效率。同时，建筑节能需以不影响人们感觉舒适度为前提，即室温冬季不低于18摄氏度，夏季不高于26摄氏度。时隔30年，2004年，围绕着石油与能源问题的“大事件”再次集中发生，而我国的能源问题更是显露无遗。
能源环境恶化的同时，随着我国改革开放的不断深入，人民生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求也越来越高。近年来我国的建筑规模迅速扩大，同期比较，我国一年建成的房屋建筑面积是发达国家建筑面积的总和还要多。有资料显示，本世纪20年内，我国的建筑业仍将迅速发展，预计到2020年底全国房屋建筑将达近700亿平方米。
一、建筑节能要求十分迫切 1、建筑能耗约占社会总能耗的1/3 我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10%，上升到近年的27.45%。而国际上发达国家的建筑能耗一般占全国总能耗的33%左右。以此推断，国家建设部科技司研究表明，随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑耗能比例最终还将上升至35%左右。如此庞大的比重，建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。
2、高耗能建筑比例大，加剧能源危机。
直到2002年末，我国节能建筑面积只有2.3亿平方米。目前，我国已建房屋有400亿平方米以上，属于高耗能建筑，总量庞大，潜伏巨大能源危机。正如建设部有关负责人指出，仅到2000年末，我国建筑年消耗商品能源共计3.76亿吨标准煤，占全社会终端能耗总量的27.6%，而建筑用能的增加对全国的温室气体排放“贡献率”已经达到了25%。
? ? ? 据分析，我国目前处于建设鼎旺期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而97%以上是高能耗建筑。以如此建设增速，预计到2020年，全国高耗能建筑面积将达到700亿平方米。因此，如果现在不开始注重建筑节能设计，将直接加剧能源危机。
3、我国建筑节能状况落后，亟待改善 在70年代能源危机后，发达国家开始致力于研究与推行建筑节能技术，而我国却忽视了这一方面的问题。时至今日，我国建筑节能水**远落后于发达国家。举例说明，国内绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近的发达国家差许多。外墙的传热系数是他们的3.5至4.5倍，外窗为2至3倍，屋面为3至6倍，门窗的空气渗透为3至6倍。现在，欧洲国家住宅的实际年采暖能耗已普遍达到每平方米6升油，大约相当于每平方米8.57公斤标准煤，而在我国，达到节能50%的建筑，它的采暖耗能每平方米也要达到12.5公斤，约为欧洲国家的1.5倍。
因此，与当前发达国家建筑能耗已经大大降低的情况相比，我国单位建筑面积采暖能耗是发达国家标准的3倍以上，与发达国家存在较大的差距。而对于美国而言，全球石油资源的战略布局以及石油的开采区域和运输线路等关键点的调整工作已基本完成，我国却没有那样强有力的能源后盾支持，在这样的国情下，建筑节能水平的改善实际上应该比发达国家更为紧迫。
二、节能型居住建筑设计方法 建筑节能设计应从以下几个方面考虑：1）总体规划设计；
2）建筑单体设计；
3）建筑设备设计；
1、总体规划设计 规划布局的节能设计是从分析地区的气候条件出发，将设计与建筑技术和能源利用有效的结合，使建筑在冬季最大限度的利用自然能源来采暖，多获得热量和减少热量损失，夏季最大限度的减少得热和利用自然条件来降温冷却。
规划布局节能设计应该从建筑选址、建筑组团布局及道路走向、建筑朝向、建筑间距与日照关系、建筑自然通风等方面考虑，以优化建筑的微气候环境，利于节能，充分利用太阳能。
? ? ? （1）建筑布局 利用建筑楼群合理布局，充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能，人的行为活动特点等，建立自然—人工生态平衡系统。具体体现在通过楼体排布的方案组合中，按以下原则挑选规划方案：充分利用和争取日照；
避免风漏斗的出现，合理组织气流，减少建筑热损失；
利用建筑外界面的反射辐射，对夏季炎热气候考虑充分。
在规划布局中，可以通过建筑的手法来尽量改善日照条件，比如：
a.多排多列楼栋布局中，采用错位布置，利用山墙空隙争取日照；
b.点、条组合布局时，点式住宅布置在朝向较好位置，条式布置其后，争取日照；
（2）建筑选址 建筑基地不适宜选择在山谷、洼地及凹地等处，因冬季冷气流在凹地里易形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑为保持所需的室内温度所消耗的能量，就会相对应的增加。所以建筑基地应尽量选择在**、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。
（3）建筑形态 节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积／体积)小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，因此应考虑多种因素的制约，包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况，需要具体权衡得热和失热的具体情况，优化组合各项因素后得出结论。
仅从夏季季得热的角度，建筑应有合适的长宽比。加大进深由8M增加到14M，可以使建筑耗热指标降低11%-33%，因此对于1000-8000平米的住宅，进深控制在12-14M有利于建筑节能。
? ? ? （4）建筑间距 阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源，同时还可以提高室内的日照水平，保证住宅室内具有一定的日照量，从而决定建筑间最小间距，并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。
?? 日照时间：我国地处北半球温带地区，居住建筑应该在夏季能够避免较强的日照，而冬季又能够获得充分的直接阳光直射，以满足建筑采光得热的要求。居住建筑的常规布置为行列式，考虑到前排建筑的遮挡，为了使居室能得到最低限度的日照，一般以底层居室获得的日照为标准。北半球太**度角在全年最小值是冬至日。因此，选择居住建筑日照标准时通常取冬至日正午前后有两小时日照为下限。
日照质量：居住建筑的日照质量是通过日照时间内日照面积的累计而达到的。根据各地的具体测定，在日照时间内居室内每小时地面上阳光投射面积的积累来计算。日照面积对于北方居住建筑冬季提供室温有显著作用。
（5）建筑通风 适当布置建筑物，冬季降低冷风风速，可减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗；
夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。
影响涡流区长度的主要因素是建筑物的尺寸和风向投射角，单个建筑 1）冬季防风的设计方法 建筑主要朝向应注意避开不利风向，利用建筑的组团防御冷风，设置防风屏障阻隔冷风侵袭，减少建筑物的冷风渗透耗能。
2)夏季通风的设计方法 合理的建筑布局引导气流，建筑物尺寸和风向投射角的影响，利用绿化进行导风，利用地理条件组织自然通风 。
（6）建筑朝向 ? ? ? 建筑物的朝向对建筑的采光与节能有很大的影响，朝向的选择原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。
朝向的选择考虑因素有：冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；
炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；
夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭；
充分利用地形和节约用地；
照顾居住建筑群体组合的需要。
（7）环保概念的体现 环保一个重要的体现方面是小区绿化。小区绿化要综合考虑绿化复盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。可以考虑乔灌草相结合，以乔木为主；
同时建议多布置立体绿化，见缝插绿；
步行道、停车坪、水体护岸和水底地面不宜一概“硬化”，应该给大地以透水透气的余地。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件，还能改善建筑屋面的热工性能。
2、建筑单体设计 （1）建筑体型设计 建筑的体型是基地形状、内部功能、气候条件等多种因素综合的结果，建筑体型控制主要是通过对体形系数的控制来进行的，体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积F0（不包括地面）和其包围的体积V0之比。体型系数越大，表明单位建筑空间所分担的散热面积越大，能耗就越多。???? 对于建筑节能来讲，在同样体积的建筑内部空间，外表面面积越小，能量的流失途径越少，所以控制体型系数，对于减少夏季得热、冬季得热都是有利的。
建筑物体型系数常受多种因素影响，而且在设计时常常追求建筑形体的变换，不满足于仅采用简单的几何形体，一般来说，可以采取以下几种方法来控制建筑物的体系系数：
·加大建筑物的体量，即加大建筑的基地面积，增加建筑物的长度和进深尺寸。
·外形变化尽可能地减至最低限度。
? ? ? ·合理提高层数。
·对于体型系数不易控制的点式建筑，可采用群楼连接多个点式的组合体形式。
（2）建筑平面设计 1.平面形状设计 建筑物的平面形状主要取决于建筑物用地地块形状与建筑的功能，从建筑热工的角度来看，平面形状复杂会增加建筑物的外表面积，并带来热损失的大幅度增加。从建筑节能的角度出发，适宜的平面形式是控制体型系数的关键，例如高度一定的建筑，其平面形式就是影响其体形系数的唯一因素。而同样大小的建筑面积，由于其内部空间的布局不同，其外漏面积也会有所不同，会对建筑节能造成影响。所以在满足设计构思和通风采光功能要求的基础上，尽可能减少平面形式上不必要的曲折和凸凹，凸凹多的建筑面积较大，与室外的热交换量也大。如表2-1所示，每个平面形状的面积相同，但其长度、宽度、周长各异，会导致体型系数的不同，因而对建筑能耗会产生一定的影响。
2.平面布局设计 合理的建筑平面布局使建筑在使用上带来极大的方便，同时也能有效的提高室内热舒适度和有利于节能。在热工环境中，主要从合理的热工环境分区及温度阻尼区的设置两个方面来考虑建筑平面布局。
根据各个房间使用要求的不同，其室内热环境也各异。在设计中，应根据房间对热环境的需求进行合理的分区，即将热环境质量要求相近的房间相对集中布置。有高温需求的房间设于温度较高区域，从而最大限度的利用太阳辐射，对热环境质量要求较低的区域设于温度相对较低的区域，以减少供热能耗。
为了保证主要使用房间的热环境质量，可在该热环境区与温度很低的室外空间之间，设置所需的温度阻尼区，不但可以使房间外墙减少热损失，而且大大的减少了房间的冷风渗透，从而减少建筑物的渗透热损失。设于南向的日光间、封闭阳台等都具有温度阻尼区作用，是冬季减少能耗的一个有效措施。
? ? ? 3.建筑剖面设计 剖面是对空间认知的另一种途径，和平面设计一样，剖面设计同样会对建筑的节能产生影响。进行合理的剖面设计主要是可以对室内气流进行控制，引导风的流动，促进自然通风，改善室内热环境，降低空调能耗。
4.风压和热压的自然通风 建筑内部自然通风的动力主要有风压和热压两种方式，当入风口与出风口水平高度相同时，自然通风的动力主要是风压。例如，我国居住建筑大部分为南北朝向，且一个单元的设计有南、北两个朝向的外窗，夏季室内容易获得“穿堂风” 利用热压的作用(即“烟囱效应”)组织室内的自然通风是一项更能体现设计手法的方式，如果设计的恰当，能起到良好的通风效果。热压的形成需要入风口与出风口具有一定的高度差和空气密度差。并且两个竖直通风口之间的温差大于两个通风口之间的室外温差时，烟囱效应才会把内部空气排出室外。
除此之外，剖面设计中不应忽视的一个问题就是顶部热池，顶部的热量排不出去，会使内部结构温度大幅度提高，在设计中，利用顶部开口利用热压的方式将热气排出或在高处设置通风口利用风压的方式排出热量。
（3）围护结构 1）外窗 外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透，夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比（窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值）；
提高门窗制作质量，加密封条，减少冷风渗透等；
注意隔热条的选用（隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用）。
门窗节能中，改善窗户保温效果是比较有效的手段之一。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等，随着节能技术的发展，象低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)等节能玻璃，在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。
? ? ? 2）外墙 传统的外围护墙体由单一材料组成，其热工性能指标已经不能满足节能建筑的要求。复合墙体充分利用各种材料的不同性能，来达到节能建筑所要求的围护墙体的热工性能指标。
外墙按保温层的所在的位置，可以分为外墙内保温、外墙外保温、夹芯保温三种方式。
（1）外墙内保温 外墙内保温是在外墙结构的内部加作保温层的建筑墙体保温隔热技术。例如钢丝网架聚苯复合板外墙内保温、增强水泥聚苯复合板外墙内保温。
（2）外墙外保温 外保温是将高效保温材料置于外墙主体结构外侧的建筑墙体保温隔热技术，经过长期的实际应用和在不同气候条件下的应用，采用该类保温系统的建筑，无论从建筑外装饰还是居住的舒适度，都是一项比较实用的节能技术。
（3）外墙夹芯保温 ???? 夹芯保温是将绝热材料设置在外墙中间，有利于较好的发挥墙体材料本身对外界环境的防护作用，从而降低造价。
2）屋顶 在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法，就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品，不仅适用于具有平面的屋面，也可用于带有曲面的屋面，其保温工程更可显示出它的优越性。
? ? ? ? ? 随着人们对于建筑节能的认识不断深入，选择低碳、绿色、生态的生产生活方式已成为普遍共识。只有掌握了建筑节能的技术，才能更好地推广建筑节能工作。建议大力推进建筑科技创新，一方面努力在墙体保温、门窗保温、绿色照明等领域实现新的更大的技术突破；
另一方面，进一步加强成熟、适用新技术的成果转化和推广应用，鼓励和扶持可再生能源在建筑领域的规模化利用。
在经过数年的节能认识宣传后，相信人人都对节能有了一定了解，在能源紧张的今天，更多人对节约能源有了切身体会，相信“节能人”将会作为一种新时尚逐渐流行，人们茶余饭后谈论的是“你家的汽车能节约多少个油，太阳能烧开水省了多少电……”，节能型住宅也将成为“节能人”理想的选择。
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