高舒适度低能耗住宅设计方法探讨

摘要：满足人们对住宅的更高、持续的健康舒适要求并且消耗自然资源最少,为消费者创造具有满足可持续发展需求的全新住宅,是作为一位建筑设计师的职责。本文结合工程实例，分析了高舒适度低能耗住宅的设计方法。

关键词：高舒适度低能耗；设计要点；“空”调系统

今日的中国，正面临经济的腾飞，大量的建设必不可少。数量巨大的建设带来的是巨大的能源消耗上。据统计，我国城乡既有的建筑达四百三十多亿平方米。然而，在此巨大数量的建筑中，最乐观估计，达到节能建筑标准的仅5%左右；即使是新建筑，也有90%以上仍属于高能耗，以高能耗的采暖和制冷维持居住舒适度是靠不住的。必须设计一直建筑，让它尽量不受或少受外界气象条件变化的影响，主要依靠建筑本事过硬的内在品质，使室内温度接近或保持在人体舒适温度范围内。所谓高舒适度低能耗战略，是指任何气候条件下，通过对建筑的科学设计、科学选材，使室内自然温度（即不用采暖制冷设备的温度）接近或保持在人体舒适温度20～26 ，从而在为居住者提供健康、舒适、环保的居住空间的同时，降低建筑能耗，保护城市环境。

一、 人体舒适度四大要素

人体的热平衡机能、体温调节、内分泌系统、消化器官等人体的生理功能受到多种气象要素的综合影响。一般而言，气温、气压、相对湿度、风速四个气象要素对人体感觉影响最大，人体在建筑内的舒适度也基本上从这几个方面评价。

二、 建筑节能与舒适度

传统的房屋，在很大程度上忽视了墙体及玻璃的保温性能，不仅在舒适度上也差强人意，且在能耗上浪费显著。如何让建筑更舒适，其实也相关到另外的一个问题，建筑节能。最重要的节能手段是合理采用高性能的护结构，提高建筑物本身的热工性能，降低空调和采暖的冷热负荷，以达到节能的目标。

据专家预测，到2020年，我国新建的建筑面积约300亿m2，如果这些建筑全部达到节能标准，每年可以节约3.35亿吨标准煤；空调高峰负荷可减少8000万千瓦。舒适节能的高端科技建筑，不仅带来小环境的舒适，也减少了对大环境的污染和破坏，而城市环境气候得到有效改善才是人们高质量生活的基础。

三、设计要点

此次，在项目的设计中采用置换式新风系统，墙体、门窗、外窗卷帘等都采用了优于现行住宅的做法或产品提高建筑物本身的热工性能，期望以次达到提高住宅舒适度和低耗节能的目的。以下对设计进行详细的解读。

1设计概况

本项目为低能耗高档住宅，采用天棚辐射制冷采暖系统及置换式新风系统，墙体、门窗、外窗卷帘等都采用了优于现行住宅的做法或产品。

2置换式新风系统

随着人们生活水平的不断提高，改善室内空气品质，提高舒适度势在必行。

(1)室内空气对我们生活的影响

室内空气污染问题今天显得尤为严重的原因是:

①强调节能导致的建筑密闭性的增强和渗透新风量减少。

②新型合成材料在现代建筑中大量应用，其中一些会散发对人体有害的气体。

③散发有害气体的电器产品的大量使用。造成室内空气品质的下降。

④空调冷凝除湿的方式，使空调箱和风机盘管系统往往成为霉菌的滋生地。也是造成室内空气品质低劣的原因。

⑤厨房和卫生间气流组织不合理，由于对这一空间在气流组织上缺乏很好的应对措施，影响了人们正常的生活和工作空间的室内空气品质。

⑥室外空气污染。随着城市的快速发展，CO2排放量的增大导致室外空气污染加剧。

据统计室内空气的污染指标是室外的100倍，呼吸产生的CO2和H2O、吸烟产生的有害气体、室内装演散发的有机物质等，都构成了室内污染，尤其是在人员密度较高的场所。

所谓“健康”就是指在身体上、精神上、社会上完全处于良好的状态，而不是单纯指疾病或体弱。据此定义，“健康住宅”就是能使居住者在“身体上、精神上、社会上处于良好状态的住宅”，具体说来，“健康住宅”的最低要求有以下几个方面: ①会引起过敏症的化学物质的浓度很低；②尽可能不使用容易挥发出化学物质的胶合板、墙体装饰材料等；③安装性能良好的通风换气设备，能将室内污染物质排出室外，特别是对高气密性、高隔热性住宅来说，必须采用具有风管的中央通风换气系统，进行定时的通风换气；④在厨房、卫生间或吸烟处，要设置局部排气设备；⑤在住宅室内温度要全年保持在20～26℃之间；⑥室内的湿度要全年保持在30%～70%之间；⑦二氧化碳的浓度要低于1000ppm；⑧悬浮粉尘的浓度要低于每立方米0.15 mg；⑨噪声要小于50分贝。

解决室内空气污染最有效的方式是将室内污染空气排出去，将室外新鲜、无污染空气引进来，然而置换式新风系统的诞生很好地解决了以上问题，使人们真正生活在一个全新风、全氧的舒适环境内。

(2)置换通风的原理与特点

置换通风是室内通风或送风、排风气流分布的一种特定形式。经过热湿处理后的新鲜空气，通过空气分布器直接送入活动区下部，较冷的新鲜空气沿着地面扩散，从而形成一较薄的空气层(湖)。室内人员及设备等内热源在浮力的作用下，形成向上的对流气流。热浊的污染空气则由设置与房间顶部的排风口排出。

空调节能和室内空气品质是当前暖通空调界面临的两大课题，而置换通风能在一定程度上较好地解决这两个问题。

①为了在工作区获得同样的温度，置换通风系统所要求的送风温度低于混合通风，这就为利用低品位能源以及在一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性，以达到节能的效果；

②置换通风可以对工作区的CO2等污染物进行更为有效的控制。它的通风效能系数大于混合通风，这样就能达到改善室内空气品质的目的。

3中央吸尘系统

随着人们对高品质住宅的需求日益增加中央吸尘系统已被认为是“新住宅的组成部分。

中央吸尘系统只需将吸尘软管的连接口插人插口，启动清洁开关即可进行立体清扫，将室内灰尘及有害气体吸净经过滤后废气排出室外，无二次污染，为业主带来了健康、宁静、舒适的生活空间。

4护结构节能措施

(1)建筑外遮阳系统

外遮阳是一种最常用的遮阳形式，位于玻璃系统的室外侧，从遮阳效果来看，外遮阳是更佳的选择。

本项目使用活动式外遮阳(铝合金卷帘)，首先建筑外遮阳系统在太阳光线到达玻璃窗之前就已经开始拦截，可以起到较好阻隔热量的作用。其次，建筑外遮阳系统可以隔断了紫外线。由于遮阳系统的阻隔，减少了空调的功耗，其节能率可达到85%。

(2)建筑外窗节能系统

外窗的传热系数一般高于外墙，因此，选用合适的外窗是节能的关键。

Low-E玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，具有以下明显优势:

①良好的热性能

外门窗玻璃的热损失是以辐射为主，普通浮法玻璃的辐射率高达0.84, Low-E玻璃其辐射率可降至0.1以下。因此，用Low-E玻璃制造建筑物门窗，可

大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递。

②良好的光学性能

Low-E玻璃对太阳光中可见光有高的透射比，外墙保温厚度达到60mm时，住宅的单位面积年采暖热负荷就降低到64.8 kWh/(m2.a)，采用100mm挤塑聚苯板保温层，从而实现节能85%以上的目标。

屋顶采用200mm混凝土+200mm保温的做法。

可达80%以上，而反射比则很低，营造出更为柔和、舒适的光环境。

本项目使用U值为1.5 w/m2.k的Low-E玻璃及断热铝合金窗框，以便达到更好的节能效果，整体U值控制在1.8～2.Ow/m2.k。

(3)建筑外墙节能措施

外墙采用外保温方式，采用XPS(挤塑式聚苯乙烯隔热保温板)板做外墙保温，外墙的保温层一直做到地下1.5米深处，这样就能够防止首层住户的地面在冬季形成向外界散热的热桥，从而将建筑处于完全的保温隔热状态。

针对本项目，我们分别对表1中几种不同厚度的结构形式进行了模拟:

四、结论

能源的缺少与环境的污染已严重威胁着人类的生活，健康、高舒适度、低能耗的住宅已经成为住宅设计的必然趋势，本设计中采取了一系列的节能措施，最大限度地降低建筑采暖和制冷的能源消耗，可使室内自然温度接近于或保持在人体舒适温度。尽管会增加一定的建造成本，但比起长久生活在节能房屋里节约的能源投入是微乎其微的。而之后相当长时间里水电气等能源以及维护方面的费用达到房屋终生费用的2/3，可见，高舒适度、节能的房屋节约的是后面的这一大比居住成本。