居住地区建筑节能设计

1体形系数

（1）建筑物平面形状的选择：为了研究体形系数与建筑物节能的关系，假设将不同的建筑平面形式进行简化、归纳，以便提高被比较的平面形状与实体建筑的相似度，在此主要简化出六种不同形状的几何体进行分析评价：正方形、三角形、1：2长方形、六边形、八边形、圆形（图1）。简化的体型形态建筑物在日常的建筑设计中经常可以遇到。为满足可比要求，我们假设各形状的四周表面积相同（不包括顶面和底部面积）并使高度（层高）一致，来比较平面形状与室内外热交换的关系。经以上数据分析，圆形F/V最小，三角形最大；可以看出，对节能的意思顺序为：圆形、多边形、正方形、1：2长方形、三角形。圆和多边形为推荐利于节能平面形状，三角形对节能最不利。（2）适当增加建筑物的层数，可以降低体形系数，建筑物层数的增加，面积的递增量不超过体积的增加量，所以体积的增率大于面积的增率。高层建筑的体形系数一般在0.10~0.15之间，普遍偏低，因此，在功能使用满足、经济允许的条件下，增加建筑的层数对控制体形系数是有利的。（3）建筑体形系数与建筑单元联排的关系，以住宅楼为例，每增加一个联排单元，建筑物的山墙就减少一面，外墙面积缩小，体形系数就相应减少，所以对节能建筑设计来说，适当多的住宅单元联排，对控制体形系数是有利的。（4）当标准层面积相同的情况下，提高建筑物进深，也就是减少面宽，可以减小体形系数，相对方形形状来说，正方形的体形系数最小。因此，在满足功能，技术条件允许的情况下，建筑物的平面接近正方形对节能是有利的。

2增加南向获取热量面积

严寒和寒冷地区建筑物在冬季面向南向获得的太阳直接辐射和一天之中获得的辐射总量比其它任何方位都大的多。南偏西和南偏东的角度越大，接收的太阳辐射量相应就会减少，建筑物直接朝正东或正西获得的太阳辐射只有正南的1/3，所以增大建筑物的南向获取热量面积是对建筑物的节能有利的。

3外门窗对节能的要求

外门窗是建筑物能耗损失最严重的部位，约占总能耗损失的2/3，其中传热损失占1/3，寒冷风渗透占1/3。在保证建筑物通风、采光、日照、景观的条件下，减少建筑物外门窗洞的安装面积，这样就可以提高对外门窗的气密性能，减少寒冷风的渗透，提高门窗的本身的保温性能，尽量减少门窗的传热量。是对减少能量损耗的主要措施。（1）确定房间窗洞口的安装面积应该根据建筑物所在的当地地理纬度、冬季日照率、房间使用的采光要求及建筑物之间日照互相遮挡情况来确定。在满足以上条件的情况下，尽量减少门窗洞口面积。《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ-2010）对不同朝向的窗墙面积比作了严格的限值如表3。（2）提高外门窗的气密性，如设置密封条；使用新型密闭性能良好的门窗材料（如断桥隔热铝合金门窗，新型铝塑复合门窗等）；在门窗安装时与墙体缝隙间填塞密封性能高的轻型材料或弹性密闭性材料等；窗框与窗扇之间加设橡胶、橡塑或泡沫密闭条等；也可设计边框高低缝、回风槽等；另外窗扇与窗扇之间、窗扇与玻璃之间都可加设密闭性能高的材料，以提高外门窗本身的保温性能。（3）窗扇的保温性能可以通过增加窗扇的层数和增加玻璃的层数，也可以采用特种玻璃来得以提升。如采用双玻中空玻璃、三玻中空玻璃、Low-E（6+12+6）中空玻璃、反射玻璃、吸热玻璃等，其它材质窗框也可采用单层窗扇双层玻璃，双层窗扇双层玻璃等减少热量的流失。（4）减少可开启窗扇面积，增加固定玻璃及固定扇的面积，对建筑节能都是有利的。

4多利用新型高效保温节能材料

在建筑物的护结构中，墙体是占面积最大的部分，在冬季通过外墙散失的热量约占总耗能量的22%，屋顶约占9%，由此看出做好外墙和屋顶保温设计是十分重要的。采用新型高效保温材料形成多样化的节能围护体系，可以减少热能的散失，提高保温性能，实现节能要求。从墙体节能来说，目前市面上分为单一和复合外墙材料两类，单一材料有加气混凝土砌体外墙、空心砖砌体外墙、空心砌块外墙等；复合外墙主要有内保温复合外墙、夹芯复合外墙和外保温复合外墙等。屋顶保温主要两类：①保温材料保温型屋面；②结构与保温合在一起的复合型节能屋面板两类。我们日常设计大多采用外墙粘贴、铺钉，屋面铺装保温材料的做法，所以发展高效保温材料是墙体和屋面节能的有利措施。当然，建筑节能设计所涉及的面域很广，除以上所述外，还包括多方面的因素，如加强冷桥部位的保温构造设计、设置“温度阻尼区”、适当减少南向阳台的设置，利用太阳能，设置新型太阳能集热装置等。而且建筑节能与结构、给排水、暖通、电力等各个专业有密切关系。在当今节约能源，提倡环保的大趋势下，建筑节能是一项重大的系统工程，需要各个部门、各个专业、各个环节相互配合，共同努力，取得共识，才能有效实现节能环保的目标。

作者：任永生 单位：甘肃土木工程科学研究院