刍议住宅建筑节能设计的可控性

摘要:本文主要是从住宅的规划设计、体型设计、墙体设计、以及屋顶设计等四个方面阐述节能型住宅设计的可控性，以达到设计节能住宅的目的。

关键词:住宅设计；建筑节能；节能设计

中图分类号：TU2文献标识码：A

一、规划节能设计的可控性

在整体布局方面, 要充分结合当地的自然环境因素、气候特征、住宅的功能、居民的行为活动特点等, 按照冬季能为居住小区阻挡西北风, 而夏季又能让东南风覆盖整个居住小区的要求, 尽量封闭居住小区的西北向, 合理选择封闭或半封闭周边式布局的开口方向和位置, 使得居住小区的组合避风节能, 以形成优化微气候的良好界面, 建立气候防护单元。

在朝向方面, 由于我国大部分地区处于北温带, 住宅坐北朝南历来被认为是良好朝向。而在现代住宅节能设计研究中, 为精确选择不同地理环境和气候条件下住宅节能的最佳朝向, 则需要综合考虑住宅各朝向墙面及居室内可获得的日照时间、日照面积、有利于本地区气温特点的太阳辐射热量、可获得的紫外线量及住宅朝向与主导风向关系等主要因素, 并通过对有关数据进行实测统计和分析计算, 从而得出当地能满足节能要求的住宅建筑的最佳朝向或适当朝向。根据相关资料分析, 我国大多数城市住宅的最佳朝向一般为南略偏东15°或南略偏西15°, 呈南北向布局, 这种布置方式可使每套住宅都兼有南北两个朝向, 并把主要居住空间尽可能设在南向。

二、体型节能设计的可控性

从理论上讲, 如果只从减小热耗的角度考虑, 除加强围护结构保温外, 则应尽量减小其体型系数。按照此理论在某住宅建筑体积保持一定的前提下, 只有减小住宅的外表面积, 才能减小其体型系数。而减小住宅的外表面积只有通过加大住宅进深, 减少长宽比才能达到。对于方形住宅而言, 根据数学推导可得知正方体的体型系数最小。在进一步的研究中, 英国著名学者L.March应用有效传热系数法，根据数学推导得出了单位建筑面积耗热最小的体型条件，是建筑各向长度与该向的平均有效传热系数成比例。

最佳节能体型不只是以外表面积为标准, 而是以热工特性的比例为准的, 但在具体住宅中各面的有效传热系数由于朝向不同而受辐射量不同、开窗面积不同以及构造上的差别等因素影响, 其有效传热系数不可能完全一致, 因此正方形并不是最佳的节能体型, 而是要求平均有效传热系数越大的面, 其面积应相对较小，反之，则其面积应相对较大。为了使以上理论在住宅设计具体实践中有可操作性, JGJ 26-95《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》中建议：“建筑物体型系数宜控制在0.3以下”。同时还根据节能目标限定了不同地区墙、窗等构件的传热系数和各面窗墙比。因此，严格控制体型系数对节能住宅设计十分重要。

三、墙体节能设计的可控性

墙体是住宅保护结构的主体，我国长期以实心粘土砖为主要墙体材料，这对土地资源和燃煤都是严重的浪费。研究表明，一般240mm厚空心粘土砖墙可达370mm厚实心砖墙保温水平, 370mm厚空心粘土砖墙可达490mm厚实心砖墙保温水平。因此，在粘土资源丰富的地区, 应注重使用多孔砖，并按节能要求，改进孔型和尺寸。

随着墙体保温、隔热要求的逐步提高, 复合墙体渐渐成为当前墙体的主流。复合墙体一般是用砖或混凝土做承重墙，并与绝热材料复合而构成承重、隔热性能良好的新型墙体。常用绝热材料有: 岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石以及加气混凝土等，而墙体复合做法有以下3种：

(一)内保温型: 将绝热材料固定在承重墙内侧。目前常用的做法有: 用纸面石膏板, 或用网格布加强的石膏体覆面的聚苯板, 或用其它预制保温板直接粘贴在外墙内侧，不须设龙骨, 施工操作方便。也可在现场分别粘贴聚苯板及纸面石膏板。还可先贴聚苯板, 再用石膏抹面, 中间用玻璃纤维加强, 形成硬质面层。而对厨房和卫生间墙面, 则改用饰面水泥罩面, 并用涂塑玻璃纤维网格布增强, 这种处理方法具有很好的防水性能，而且技术简单，施工方便。

(二)中间保温型：将绝热材料设置在外墙中间。这种做法有利于较好地发挥墙体材料本身对外界环境的防护作用，降低造价。目前常用的做法：在砖砌体或砌块墙体中间留出空气层，在此中间层内填充岩棉板、矿棉板、聚苯板, 或者填入散状膨胀珍珠岩、聚苯颗粒、玻璃棉等，这种处理方法可取得良好的保温效果, 但必须注意填充密实, 以免内部形成空气对流层，同时，还应做好内外墙体间的拉结，以提高住宅的抗震性能。

(三)外保温型: 将绝热材料固定在承重墙外侧。这种做法能避免建筑热桥、避免墙体冬季结露, 可以有效保护主体结构, 减少温度应力, 增加结构寿命, 且比内保温型增多使用面积, 特别是在住宅节能改造时不致干扰原有住户生活, 并使住宅更为美观。与此同时, 由于我国居民住宅是以砖混结构为主，结构厚重，热容量大，若采用外墙外保温技术，因其热稳定性良好，而居室冬暖夏凉，居住舒适，有利于改善居民生活质量。目前可以采用的外保温材料有膨胀型聚苯乙烯、挤塑型聚苯乙烯、岩棉、聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉等。

四、屋顶节能设计的可控性

（一）屋面保温隔热层的节能设计

工程上为了隔热，同时为了防止屋顶的混凝土层在热应力作用下产生龟裂，在屋顶通常设置保温层，同时设置通风隔热层。而传统的保温材料是膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，由于这两种材料均以水泥为粘结剂, 而水泥的导热系数大，易产生热桥效应，故保温隔热效果不显著，经检测夏季室温仅降低1~2℃ ,因此, 目前新型的有机保温隔热材料越来越受到人们的关注。

（二）屋顶绿化设计

研究表明, 太阳光照射在绿色植物叶子上, 平均约有60%的太阳能消耗于蒸发水分, 约有30%透过植物体, 仅有2%用于光合作用和制造生物能, 其余8%被叶子反射回大气中。通过植物叶片蒸发水分, 可以消耗大量的太阳能, 这部分热量就不会使屋顶结构表面的温度升高, 居室内的温度也不会上升很高, 因此, 屋顶绿化是防止夏季屋顶温度升高的一项有效措施。

结语

总而言之，由于住宅节能是一项综合性的系统工程, 涉及建筑设计、建筑科学技术、材料、构造、施工、暖通空调、物业管理、政策法规等多方面, 因此做好住宅节能工作, 各专业部门应加强合作共同努力。