探析小区住宅的结构设计及建筑节能

【摘 要】随着经济的不断发展，使得可持续发展成为人们追求的主题，对于建筑来说转向高效节能型的模式也是势在必行的。所以如何根据节能的标准，设计出合理、科学的小区住宅结果也成为了人们非常关注的问题之一。

【关键词】小区住宅；结构设计；建筑节能

进入21世纪以来，能源问题一直备受人们的关注，同时也是人们面临的生存问题之一。随着我国人民生活水平的不断提高，住房面积也在不断的增加，随之能源的消耗也在增加。住宅是人们日常生活的重要场所，所以其结构设计是否科学、合理也是直接影响人们生活质量的重要因素之一。

以往的住宅只要具备客厅、卧室、厨房、卫生间等基本功能即可，但现在的住宅设计出来要具备以上几种基本功能之外，还要求设计的美观、合理、节能。除此之外，由于我国的能源比较短缺，所以怎样有效的利用能源，提高住宅结构设计的性价比，成了我国住宅设计的最主要的发展趋势。下面就针对我国小区住宅的这种情况，谈一下如何对小区住宅的结构进行设计，从而使能耗最小化，做到建筑节能。

1 我国小区住宅的结构设计的现状

虽然我国是一个能源大国，但是由于我国人口众多，人均储量很少，同时又是一个能源非常紧缺的国家。预计十年之后，我国的能源需要还会不断的上升，可能会是2000年的一到两倍。出现这种状况的原因主要有几下几点：

1.1 城市的快速化发展

随着经济的迅速增长，人民生活水平的不断提高，许多农村人口不断的涌入城市，使得我国的城市化的发展速度也在不断的加大。显而易见，这给能源带来的压力也是前所未有的。

1.2 大规模的对住宅进行建设

近些年来我国的住宅建设出现了大规模的增长，我国同时也正处于住宅建设的高峰期。而且根据专家预测，这种增长还会持续一段时间。与此同时，这种状况就会造成对能源的消耗也在持续的增长。

1.3 住宅建筑节能存在的问题

首先，在对建筑的总体规划的设计方面没有达到技能的要求。目前许多的住宅建筑在规划的时候都很少的去考虑节能问题，而更多的是考虑如何能够把小区住宅设计的别具一格，吸引更多人，从而能够赚取更大的利益。所以，往往就忽略了对环境、节能等方面的考虑。由于住宅的建设要按照规划的方案来实施的，方案中没有涉及到节能的方面，所以在建好的住宅也就很少能早到节能了。由此可见，要想实现建筑节能，就得在规划中充分的考虑到建筑与能源、环境等方面的关系，从而设计出具有节能思想的方案、规划。

其次，很多住宅的建筑设计大体是相同的，很少因地制宜的去考虑当地的地理环境和文化特色等。这就使所有的住宅建筑的结构和设计等都非常的相似。有的方案的设计目标是追求视线的开阔，把室内的窗户设计的过大，从而忽视了建筑的气密性。有的设计人员甚至，从不对该地进行具体的勘探，只是一味的抄袭。

2 户型结构的节能设计

正如前面提到的那样，如何合理的利用现有的能源，设计出科学、合理的住宅已经成为了现如今建筑业的发展趋势。接下来，就根据这一理念谈一谈如何把它付诸于具体的实践中来。

2.1 建筑节能的概念

所谓的建筑节能主要是指通过事先合理、科学的规划布局，结合先进的设计理念，从而做到提高建筑对能源的利用率，降低能耗。对于建筑师而言建筑技能就是如何在对住宅进行设计的时候，根据设计方案做到降低对采暖、空调、通风等方面的消耗，从而实现建筑节能设计的理念。

2.2 传热方程

由于建筑物的传热是非常的复杂的，主要包括对流、辐射和导热等三种方式综合作用的结果。所以对建筑的传热方面的方程进行一定的了解和掌握也是非常重要的，是保证建筑节能的关键因素。稳态的传热方程式如下所示：

Q=K・A・(tl-t2)

=l/[(1/a1)+(d/x)+(1/a2)】・A・(tl-t2)

式中：

Q一单位时间通过建筑围护结构的热量；

K一传热系数；

A一围护结构的外表面积；

tl、t2―围护结构内外表面的空气温度；

a1、a2―围护结构内外表面的热转移系数；

d一围护结构的厚度；

x一围护结构的导热系数。

根据该方程我们可以分析出来当K、A、(t1-t2)，也就是围护结构的传热系数、外表面积和内外温差越小的时候，Q，也就是整个住宅的传热量也就越小，只有保证传热量较小，才能保证对建筑能源的节约。 下面，就根据这个方程的原理，来谈一下如何具体的减小热能的消耗。

2.2.1 减少围护结构表面的热传移系数，即a1和a2

虽然影响热传移的系数的因素有很多，但是主要包括风速和表面形状这两种因素。因此，要想降低热传移系数，就要减小风速，表面尽可能光滑。所以这就要求在设计建筑物的时候能够在避风的基础上，做到形状规整。

2.2.2 增加围护结构的厚度，即d

虽然增加围护结构的厚度能够起到很好的保暖作用，但是由于对建筑物增加围度的厚度会同时也增加了建筑物的自重。所以增大围护结构的面积，就能避免上述问题。与此同时，其节能效果也是非常好的。尤其是在像东北、内蒙这些冬季比较寒冷的地方，其围度的厚度不能太薄。

2.2.3 减少围护结构的内外表面温度差t1-t2

由于太阳辐射是决定室外热环境的主要条件，所以怎样利用太阳能来合理的设计建筑，减少室内外的温差也是作为建筑工作者的我们所关注的问题。主要是根据不同的季节、纬度、时间等，太阳辐射的强度也不相同。冬季做到对太阳能的合理利用，尽量使用更多的外表面向阳。而在夏天，尽量减少太阳对建筑物的照射，从而使室内的温度降低。

2.2.4 尽量减少围护结构的外表面积A

建筑物虽然在体积上相同，但是由于设计的方式不同，其表面积的差异还是很大的。所以没要对建筑物进行合理的设计，尽量坚守围护结构的表面积，同时也是建筑节能重要体现。

2.2.5 减少围护结构的导热系数x

减少围护结构的导热系数主要体现在选择合理的绝热材料，随着近些年来科学技术的不断发展和提高，相继开发出了许多节能型的绝热材料。如延绵、玻璃棉、泡沫聚氨酯、吸热玻璃、反射玻璃等很多良好、优质的绝热材料。这些材料的开发和广泛使用大大的减少了围护结构的导热系数。

2.2.6 增加建筑的气密性

建筑物的门窗、各种缝隙和孔洞，都会使室内的温度下降，从而造成能源的损失。所以加强对建筑的气密性也是非常重要的。主要采用加强对门窗的密封程度，采用一些导热系数大于墙体的导热系数的玻璃。

3 对住宅建筑节能的改造技术

3.1 对墙体进行改造

对墙体的改造技术主要包括以下两点，即单一墙体的节能技术和复合墙的节能技术。但随着人们对墙外保温性能的标准、要求逐渐的提高，使得单一墙体的节能技术很难满足这些标准和要求。所以现今对墙外进行保温所使用的通常是复合墙节能技术。而复合墙节能技术主要包括外墙保温、外墙内保温和内外混合保温，以及墙体夹心保温技术和墙外保温技术。这些保温技术足够满足现今人们对墙内外的保温要求，从而轻而易举的达到节能保温的效果。

3.2 对门窗节能进行改造

门窗是建筑物的重要组成部分，同时也是影响室温的重要因素之一。所以合理的对门窗进行改造，使门窗的面积占到整个建筑面积的10%到15%之间。这样不仅能够起到良好的通风作用，室内的光线也比较宽阔，同时也能够起到节能的作用。除此之外，为了保持室内的温度，也可以在窗框与外墙连接的部分填充一些保暖材料，如泡沫、玻璃棉等。这样就可以保证风不会从缝隙之间吹进来，保证了施工的质量。

3.3 对屋面进行改造

相对于其他构件而言，屋面是最直接的受到太阳辐射的构件，同时对顶层的居民的影响最大。所以对屋面进行改造，以保证室内的温度是非常必要的。在选择保温隔热材料的时候一定要根据材料的性质、特点等来进行慎重的选择。一般而言，为了避免屋面的厚度和重量过大，保温层不适合选择密度比较大、导热率比较高的材料。综上所述，一般会选择如挤塑性聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料板、水泥聚苯板等。但往往由于地域、气温条件的差异性，采取的改造措施也是不同的。比较常见的改造方式有蓄水屋面、平屋顶改坡屋顶、倒置式屋面等。在东北根据其地理环境和气候的特点，通常采用将平屋面改为坡屋面。这样不但能够提高室内的温度，同时还能起到提升城市形象的作用。

4 优化结构设计

影响住宅的结构设计和建筑节能的因素有很多，主要包括建筑的形体，日照距离、室内的平面设计等。接下来，从节能的基本原理出发，充分结合以上几点因素来谈一谈怎样对住宅的结构设计进行优化，从而达到建筑节能的要求。

4.1 合理设计建筑的长与宽

建筑物的长与宽之间的比例对节能有很大的影响，所以合理的设置长与宽之间的比例也是非常重要的。一般都尽量的增加这个比例系数，因为系数越大，冬季的得热就越多，而夏天却恰恰相反，从而就做到了节能的效果。

4.2 朝阳的选择

由于太阳能是建筑能源中的重要来源，所以合理的设计建筑的朝阳方向也是非常必要的。一般朝阳的方向的选择都要满足冬季能够有适量的阳关，夏季要减少阳光的直射。

4.3 合理的对住宅功能进行分区

对住宅进行分区时要根据人们日常生活的规律来进行划分，要满足人们的具体需求。一般都将客厅、主卧和书房等在朝南或朝东的方向，这样能够保证房间内有充足的阳光。而像洗手间、厨房等就可以选择阳光不是很充足的朝西或朝北的方向。

5 结束语：

本文通过对现今可持续发展的观念，以及对能源的节约等方面的充分考虑，阐述了如何对小区进行合理、科学的设计，从而满足节能建筑的思想，符合时展的需求。希望可以给住宅开发商一定的启发和帮助，同时也希望我国的小区住宅能够早日的达到节能建筑的标准。

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