住宅建筑设计中的节能措施和强化隔热构造技术 (2)

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1、住宅建筑设计中的节能措施和强化隔热构造技术住宅建筑设计中的节能措施和强化隔热构造技术摘要：摘要：本研究对住宅类型的建筑物设计中的节能措施以及强化隔热构造技术进行了研究分 析。通过对住宅建筑中的能耗问题进行全面详细的剖析，认识到节能和隔热的必要性，然 后引发对节能措施和隔热构造技术的思考，从而展开节能措施和隔热构造技术的讨论，总 结分析出多种具有良好应用前景和实际应用价值的节能措施和隔热构造技术，对这些技术 的注意事项以及关键的设计思路、技术要点、技术实施规范等进行了简单的研究和介绍， 对于建筑能耗的降低具有积极的指导意义。关键字：住宅建筑；节能措施；隔热构造关键字：住宅建筑；节能措施；隔热构造

2、1 序言序言 在实际的住宅建筑设计中，往往由于对节能措施和隔热构造技术的了解不够全面详细， 而导致住宅建筑造成巨大的能耗，增加了建筑施工的成本，也对能源造成了一定的浪费。 本次研究通过问题认识和措施技术解剖的方式，阐述了节能措施和隔热构造技术的选择和 设计细节问题，以及相关的规范标准等，使人们能够更加全面的了解节能措施和隔热构造 技术。2 节能隔热构造设计的必要性节能隔热构造设计的必要性 2.1 减少能耗减少能耗 我们常说，中国地大物博。但是同时，我们也是一个人口大国，960 万平方公里的土 地上居住着十几亿人口，平均下来的人均能源并不是很丰富。而且社会的进步，经济的发 展以及人们的物质生活水

3、平的提高，使得由于能源消耗而引发的问题日趋严重。而在住宅 建筑中的能耗问题则是能耗问题中比较严重的一个方面。下面通过 2012 年的一些统计数据 来看看这些问题的严重性。综合性的对住宅使用的能耗以及建筑用材的能耗进行总结计算 发现，住宅类建筑的设计、施工等产生的能耗占全国总能耗的比例高达 37%。统计显示， 城市中，建成区使用土地的 30%都是用来建设住宅类建筑的，其能耗占全国总能耗的比例 达到 20%；而城市中的水资源，有 32%的是在住宅中被消耗的；建设住宅类建筑消耗的钢 材占全国钢材消耗量的 20%，水泥消耗量占全国总用量的比例达到 17.6%1。最为严重的 是这些数据还正在逐年的增加着

4、，由此可以看出住宅类建筑设计带来的能耗问题是十分严 重的。由此引发出人们对于住宅类建筑的节能措施和强化隔热构造的思考，这些数据充分 显示了节能措施和强化隔热构造在住宅类建筑设计中应用的必要性1。 2.2 国情原因国情原因 由以上的技术可以看出，中国的建筑能耗问题日益加重，严重的影响了中国的经济建 设和社会发展的需要，使得能源的充分利用和能源的节约问题成为了焦点话题。与人们日 常生活联系最为紧密的住宅类建筑对于能量的消耗居于首位，充分利用资源，减少能源的 消耗，节约能源耗费，就能使用城市的持续发展，对于中国的建设发展也是具有重要意义 的。此外，中国最新推出的政策也对住宅类建筑设计中的节能措施和强

5、化隔热构造提出了 要求。比如，在中国东北、西北等寒冷地区，政府提出了强制性的节能标准，要求节能标 准必须达到 65%以上；对于夏天炎热而冬季寒冷的区域，政府的强制性节能标准是必须达 到 50%以上2。而且，政府的建筑节能要求不仅仅是强制性节能标准，还把它实行在建筑 规范以及相应的标准中，前后制定了很多的技术法规和相关的标准规范。比如民用建筑热工设计规范、民用建筑节能设计标准等等。这些建筑规范以及相关的标准对于住 宅类的建筑节能措施和强化隔热构造提出了新的要求，积极的相应国家的政策，全面开展 节能设计和强化隔热构造设计，也是十分必要的2。3 节能设计节能设计 3.1 节能设计需要考虑的因素节能设

6、计需要考虑的因素 3.1.1 建筑使用性能建筑使用性能 节能隔热构造设计的出发点是实现建筑中的能源消耗过大的问题，但是其必须以保证 建筑使用性能为前提，也就是必须保障住宅类建筑的居住舒适度。首先，这类建筑的节能 措施必须依照就地取材、因地制宜的原则，引入科学合理的先进节能隔热构造措施来降低 建筑的成本。其次，住宅类建筑的节能隔热构造设计还需要考虑建筑所在地的地域环境以 及气候变化，与这些自然环境因素相适应、相结合，根据不同的气候差异选择不一样的节 能隔热构造措施，注重建筑的体型，更好的实现建筑节能。建筑节能隔热设计对建筑的体 型和散热面、受热面提出了新的要求3。一方面，它要求建筑的体型系数尽可

7、能的小，散 热面相应的也要较小；而在另一方面，冬季的时候又要使得建筑的辐射面要尽可能的大， 特别是在夏天炎热冬季寒冷的地域，散热通风能够更好的实现节能。这两者之间，对于体 型和散、受热面之间的矛盾，也建筑节能隔热构造之间的主要问题，它也严重的影响了住 宅建筑的使用性能，只有采取有效的措施解决了这些问题，才能够既保障住宅建筑的使用 性能，又实现住宅建筑的节能隔热构造要求3。 3.1.2 新能源结合应用新能源结合应用 除了少数的钢筋意外，建筑使用的建材资源等都是很难再次被利用的。所以，节约能 源除了应该从减少能耗入手之外，还可以通过引入新能源，结合性的应用，也能够达到很 好的节能效果。在 21 世

8、纪，环保节能等理念已经深入人心，各式各样的节能技术也被逐渐 的应用于实际。其中代表性的节能就是太阳能的开发与利用。除此以外，根据住宅建筑当 地的环境、地理情况，可以合理的开发应用地热地泵系统、风能利用系统、沼气、天然气 等新兴能源。需要注意的是，这些技术的开发与应用应该结合当地地理环境，应该循序渐 进，不断的引导和改善，逐步的完善整个技术或者系统。在开发应用中，还应该不断的进 行探索和研究，以寻求更好的推广和应用。 3.2 节能设计方案节能设计方案 3.2.1 建筑布局和体型建筑布局和体型 居民住宅的最基本的两个要求就是采光和通风，住宅建筑所处的地理环境，以及建筑 体的高度、朝向、间距、道路网

9、布局、周边的绿化环境等都是采光和通风的影响因素。不 仅如此，这些因素还影响着住宅在使用期间的能耗。所以，在实际设计时，注重住宅建筑 的布局和体型是十分重要的。在对其进行设计时，首先应该实地考察周边的环境，综合考 虑环境因素和自然气候因素。然后还应该熟知当地的风俗文化、居民行为模式等因素。此 外，还应该着重注意住宅建筑的功能，从建筑体的间距、朝向、布局、风向、阳光辐射情 况以及建筑体的外部构成环境等多个方面进行综合性的考虑，实施住宅建筑体布局和体型 的优化设计，充分利用自然因素，设计改良可以人为改变的因素，从而达到节能隔热的目 的。例如，在建筑体的朝向选择方面，应该尽可能的选择南北朝向，改善夏季

10、的通风环境， 增加冬季的阳光辐射时间，防止东西晒的问题出现。在进行设计时，处于建筑节能的考虑， 应该尽可能的减少建筑体的凹凸现象，采暖型住宅建筑体的体型系数应该控制在 0.3 以内， 住宅的进深应该合理的扩大，在 10m 至 14m 之间比较适宜，住宅的长度控制在 55m 左右 比较合适4。除此以外，在整体的规划中，夏季炎热冬季寒冷的区域，其建筑设计应该合 理的选择单体组合方案进行，以便形成风道，充分的利用自然风，以达到减少空调等能耗。3.2.2 平面设计平面设计 住宅类建筑体的平面设计的目的是满足住户的供给。其中包括了家庭构成、价值观以 及生活方式等多方面的要求。其主要分为采光通风性、功能多

11、样化、舒适度、功能布局合 理性、面积利用率等方面。节能住宅需要在满足以上要求的同时，考虑建筑体的平面形状、 温度阻尼区以及热环境的分布等方面的因素。住宅的建筑体平面形状应该尽可能的规整， 减少外围的结构面积，通过结构改善增加冬季的阳光辐射面积，减少夏季的阳光直射。例 如，把外墙面积较大、窗户设置较多的一面对着阳光辐射较多的南面，达到冬季能够更好 的收集太阳能的目的5。在北面的外墙只是设置一些较小的窗户，以满足通风的需求。另 外，在东西方向，由于受到较强的阳光直射，可以选择性的设置较小的窗户或者不进行窗 户设置等。而对于热环境分区要求比较低的厨房、过厅。厕所等设置在北向，尽可能的将 卧室等设置在

12、难免，加强对太阳能的利用效率。在现代建筑中，还可以设置一些温度阻尼 区以降低热量的传导损失。比如，在夏季炎热冬季寒冷的区域，可以把开放式的楼梯等设 置成封闭式的，在楼梯间内设置窗户5。北向的建筑入口设置门斗，以抵御冬季西北风的 灌入等。此外，还可以通过合理的设置以控制室内空气的流动，创造优良的室内环境。 3.3 围护结构和材料设计围护结构和材料设计 建筑的围护结构主要包括了包围空间的部分和室外隔体的部分，其材料指的是这些结 构部分使用的材料及其表面的装饰材料等。住宅建筑围护结构中，消耗能源最多的部分就 是屋面、门窗、墙体以及地面等。其中，屋面在建筑的整体能源消耗中占到 22%的比例， 门窗占到

13、 33%，墙体占到 24%，地面占到 15%。住宅建筑的围护结构主要是为了满足室内 的采光和通风要求而进行设计的，同时还为室内的空间提供了合适的热、湿保护6。从围 护结构占有能够的比例以及其重要的作用可见，要想实现建筑结构能耗的节能目的，可以 从建筑体的屋面、门窗、墙体和地面等方面入手。在整体的建筑围护结构中，屋面占有的 比例通常较小，而作用却十分的重要。所以在对屋面进行优化设计时，就可以选择应用密 度小，而且导热系数也相应较小的保温材料，从而减小屋面的重量和厚度。但是，屋面的 材料不能选择吸水率较大的保温材料。因为在对屋面进行湿作业时，如果屋面的材料具有 较大的吸水性，就会产生吸水效应，从而

14、降低保温效果6。 3.3.1 屋面节能屋面节能 虽然屋面面积在围护结构占有的比例不大，但是屋面对于顶层房建的作用却是十分重 要的。屋面的节能措施主要通过以下几个方面着手。首先，屋面的保温材料选择不应选择 密度较大或者导热系数高的材料，以避免屋面的重要和厚度过大；其次，屋面的保温材料 也不能选择吸水率大的材料，以避免由于湿作业而影响保温效果。就目前的市场信息来看， 屋面的保温节能材料多采用架空型保温棉、倒置式保温屋面和浮石沙屋面等保温节能屋面。 而对于南方的住宅建筑，更多的注重的是隔热的效果，可以通过种植屋面、遮阳屋面或者 高反射率屋面进行屋面节能设计。 3.3.2 墙体节能墙体节能 墙体的节能

15、技术多是采用复合型的墙体设计进行墙体节能的。复合型节能墙体指的是 在主体结构的基础上，在增加一层或者数层的复合绝热保温材料，对墙体的热工性能进行 改善，以达到节能隔热的效果。复合墙体技术多是应用岩棉、聚苯乙烯塑料、玻璃棉、聚 氨酯泡沫塑料等等新型、高效的保温绝热材料，甚至直接使用复合墙体，以控制外墙的热 传导系数，从而达到节能隔热的目的。按照复合材料和主体结构的位置关系，可以分为外 保温技术和内保温技术两种。外箱的内保温施工时在外墙的内部进行保温层施工，它是目 前应用比较广泛的一种保温节能技术。外保温比内保温的技术更加合理，具有明显的优势， 而且应用同样规格、同等性能和同等尺寸的保温材料进行施

16、工的外保温结构，具有更好的保温效果，不仅有效的降低了建筑结构的热桥效应，而且还提高了建筑体内部的有效空间。 与此同时，它还能够有效的消除冷凝现象，提高住宅的居住舒适度。在南方冬冷夏热地区， 外饰面的颜色选择应该尽量选择浅色，以减少阳光辐射的吸收系数。 3.3.3 外门窗节能外门窗节能 根据相关统计显示，通过外门窗而损失的热量能耗大约占到建筑能耗的 35%到 45%， 由此可以看出，外门窗节能技术应用仍是围护结构节能技术应用中比较薄弱的环节。外门 窗的材料选择、玻璃材料的选择以及有无遮阳措施等都会影响外门窗的热工性能。以往比 较常见的普通单玻铝合金窗体的传热系数可以达到 6.4W/m2K，是墙体传热系数的六倍。 所以，新型的节能保温材料应用就显得十分重要了。比如，中空玻璃、反射玻璃、吸热玻 璃等。当前热工性能比较良好的是双玻中空双腔充惰性气体玻璃，其厚度仅有 40mm，窗 框选择为合金断热桥型材，其传热系数能够达到 1.5 W/m2K7。 除了外门窗的材料选择以外，外门窗的面积也是影响其节能效果的重要因素。外门窗 的面积确定需要