李宏業(yè)

摘要：節(jié)能理念目前已滲透到各行各業(yè)中，住宅建筑中能源損耗非常巨大，因此，本文針對住宅建筑中被動式節(jié)能設計進行了分析。

關鍵詞：建筑設計；住宅建筑；被動式；節(jié)能設計

中圖分類號：TU241.91文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―107―02

前言

住宅建筑的節(jié)能設計能夠有效地降低住宅建筑能耗，住宅建筑被動式綠色節(jié)能設計是一種有效的節(jié)能設計理念，其節(jié)能設計可通過對建筑的整體和局部設計來降低能耗，實現建筑的節(jié)能。

1住宅建筑被動式節(jié)能設計的意義

被動式節(jié)能設計具有許多優(yōu)點，在住宅建筑中應用將為建筑設計帶來更多的積極效用。其優(yōu)勢在于：具有靈活、簡便的設計特點，在對植物、地形、陽光、

風力等自然資源的直接利用下，就可以使用節(jié)能設計來優(yōu)化建筑設計方案，且便于實施和推廣；使用被動式節(jié)能設計的住宅建筑僅需要使用較少的機械設備，具有顯著的節(jié)能建筑效果，而還會降低建筑設計的成本；被動式節(jié)能設計具有較強的住宅建筑適用性。通常情況下使用住宅建筑的人群比較固定，所以被動式節(jié)能設計為了滿足建筑設計的實際要求，就需要充分的考慮人群特征、地域特點等。以家庭為單位是住宅建筑主要形式，于是就產生了零散的建筑空間、樣式多和規(guī)模小的建筑空間功能。

2住宅建筑被動式節(jié)能設計的內容

住宅建筑，外圍護設計、戶型布局、建筑朝向、建筑體型、建筑整體布局、遮陽設計、采光、通風等設計是被動式節(jié)能設計的主要內容。在住宅建筑中使用的被動式節(jié)能設計主要有單體建筑的設計，在設計建筑形體的時候需要對建筑的布局和建筑地區(qū)的環(huán)境條件，同時還要考慮自然通風和日照等問題，根據住宅建筑的實際功能需求選擇最適宜、最佳的建筑朝向；設計建筑的群體布局，在規(guī)劃布局的時候要對風環(huán)境、日照環(huán)境進行充分的考慮，保證住宅建筑可以得到充足的日照和通風條件，營造舒適的住宅建筑環(huán)境；選擇合適的住宅建筑場地，充分考慮植被、地質結構、水體、風速風向、大型噪聲源、夏季隔熱降溫、冬季防風保溫等情況；另外設計的內容還有外圍護設計，如墻體材料、保溫材料、門窗的傳熱系數、斷熱橋的處理等。

3住宅建筑具體的被動式節(jié)能設計

3.1住宅建筑的布局設計

建筑布局設計主要考慮的因素就是日照、風環(huán)境。從日照因素的角度來看，應該嚴格設計建筑實際接受日照的間距，使住宅建筑的能夠獲得充足的日照。例如相關要求顯示，在我國南方夏熱冬暖地區(qū)的建筑應結合所屬城市緯度位置對建筑進行合理布局，通常大城市在大寒日（緯度因素導致的太陽高度出現最低值）應保證3小時以上日照時數，較小的城市建筑在冬至日則需要保證不低于1 小時的日照時數，同時這一數值還受建筑物所屬城市的氣候區(qū)域影響。同時，日照間距受太陽高度角、建筑物高度的影響，所以日照間距實際確定時，需要根據相關規(guī)范對建筑物的高度進行調整，在大城市住宅建筑的周圍建筑較多時，其日照高度基本是穩(wěn)固的，所以只需要計算建筑高度即可做出相應的調整，從而做出合理的設計。而在比較偏僻的地區(qū)，周圍的建筑物較少，就會增大日照高度，在設計建筑的時候采用坡屋頂的設計是比較合理的。從自然風環(huán)境因素的角度來看，主要考慮的是上風向、下風向的影響，為了使建筑能夠受風均勻，就可以采用自由式的住宅建筑布局，從而保證住宅建筑的可以發(fā)揮夏季通風、冬季防風的效能。以此來減少建筑消耗過多的能源。

3.2住宅建筑的單體設計

住宅建筑的采暖方面的能耗主要是受建筑形體的影響，對建筑的體型系數進行有效的控制，有利于實現控制建筑采暖能源消耗量的目標。所以根據住宅建筑的實際情況來看，采用被動式節(jié)能設計時可以采用控制建筑體型系數的方式，根據相關的建筑體型系數規(guī)范可知，當建筑體型系數每增加1%的時候，就會增加 2.5%的建筑熱能耗指標。關于住宅建筑節(jié)能設計應用在相對寒冷地區(qū)，做出了明確的建筑體型系數要求，對于小于或等于3層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.5；對4- 8 層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.3；對于9- 13層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.28；對于大于或等于14層的建筑，則其限制的住宅建筑體型系數值為0.25。所以在被動式節(jié)能設計應用在建筑單體中時，對建筑體型系數需要嚴格的控制。另外對戶型的設計也應當加大重視，居住空間的設計需要依照各房間的熱環(huán)境需求量來確定。如對于主要的居住空間臥室來說，對采光的熱、太陽輻射的熱需要設置在最佳的位置上，同時為了使住宅的自然通風效果良好，可以在臥室設置可以活動的門窗，從而保障住宅建筑能夠符合人們的居住需求。

3.3住宅建筑屋面節(jié)能設計

在這種住宅建筑屋面設計中，倒置式屋面的設計方法具有很好的節(jié)能效果。倒置式屋面是將傳統(tǒng)的建筑屋面構造中防水層與保溫層倒置，將保溫層置于防水層的上部，這就要求保溫層的材料具有憎水性，不僅降低了以往的造價，而且還防止防水層面因熱干擾而變形，延長防水層的使用壽命。

3.4住宅建筑門窗節(jié)能設計

玻璃是建筑物室內外熱交換最為活躍的部位，在不影響建筑使用功能的情況下，盡可能地減少窗墻比。此外，高性能玻璃比普通中空玻璃的保溫隔熱性能提高一倍。高性能玻璃如Low- E中空玻璃，空氣層寬度為12mm，其傳熱系數約為1.6W/（m2·K），而普通雙層中空玻璃，在空氣層寬度同樣為12mm時，傳熱系數約為3W/（m2·K），可見使用高性能玻璃可以有效地降低室內外的熱傳導。熱橋部位熱傳導能力強，不僅造成冷熱量的大量損失，還會造成局部結露、發(fā)霉。窗框與窗洞口的連接處容易形成熱橋，窗戶結合外墻采用斷橋鋁合金窗框加中空玻璃，加強窗框與窗洞口連接處斷橋的節(jié)點處理，通過提高窗戶制作、安裝的精確度和安裝窗戶密封條等方法，盡可能地提高門窗的氣密性，減少室內外空氣的滲透。

3.5住宅建筑外墻節(jié)能設計

外墻占全部圍護結構的60%以上，其能耗占建筑物總能耗的40%。外墻體的節(jié)能設計，主要在于控制外墻體的保溫隔熱系數，熱橋效應是減少墻體保溫隔熱性能的關鍵點，將保溫層置于外墻體結構層的外側，可以形成建筑的有效保溫層，減少外界環(huán)境如溫度、濕度等對其的影響，減少熱橋產生，從而提高墻體的保溫隔熱性能。保溫層置于墻體結構的外側，與外飾面之間形成空氣層，有利于保護保溫層。

3.6住宅建筑自然通風設計

3.6.1場地自然通風

場地設計時，結合場地冬夏季自然風的風向進行建筑平面設計，通過設計扭曲、轉折等方法增大朝向夏季主導風向的外立面，同時避免與冬季主動風向形成 90°夾角，以此來爭取有利風向，減弱不利風向對建筑的影響。在有利的主導風向作用下，建筑物的迎風面與背風面形成一定風壓差，促使建筑自然通風。在此基礎上，再根據立面的風壓分布情況，進行開啟扇適宜的形式設計，并且保證開扇數量達到30%以上。影響建筑自然通風設計的另一個關鍵是控制建筑的進深尺度。建筑設計時在一定程度上需要采用“切薄”的處理手法，以控制建筑物在進深方向不大于15m。超過15m 的空間，即使雙面開窗也不利于室內外空氣的自由交換。

3.6.2豎井自然通風

豎井又稱拔風 “煙囪”，豎井的自然通風組織是利用煙囪的拔風作用來組織通風。豎井上方為玻璃天窗，太陽照射玻璃天窗，使豎井內的空氣溫度升高，熱空氣密度低上升，于是在熱壓的作用下空氣發(fā)生流動，進風口為建筑的門窗，與豎井的玻璃天窗排風口存在的高度差，高度差產生風壓，通過風壓、熱壓的耦合作用下，進一步加強自然通風的流動。

3.6.3地道通風組織

地道風的特點是冬暖夏涼，溫度適宜。地下風道造價低廉，對新風進行預熱預冷的處理，夏季可以降溫2℃- 8℃，冬季升溫2℃- 4℃，降低了冬季的采暖與夏季的空調能耗。

3.7住宅建筑的綠化設計

被動式節(jié)能設計在對建筑綠化進行設計的時候主要是進行墻體綠化，這種空間綠化形式主要是載體為建筑垂直立面的綠化，雖然具有較小的占地面積，但是墻體綠化的生態(tài)效能非常強，促進建筑能耗的降低。墻面嵌入容器來承裝植物、在墻體種植藤蔓植物是比較常見的墻體綠化形式。但是在實際實施的時候還需要注意相關的問題，如藤蔓植物的選擇，應當選擇枝葉茂密、葉面較大的，以便發(fā)揮較強的吸熱能力；植物的選擇需選冬季落葉和夏季長葉的；另外墻體和植物之間要留有距離，保證空間暢通?；蛘呤窃谧≌ㄖ奈蓓斶M行綠化設計，在屋頂保溫時可以適當的選用覆土及種植屋面設計。

4結語

在住宅建筑被動式節(jié)能設計中，需要充分考慮地質條件及氣候特點，全面考慮建筑的風向、日照、布局等方面，充分做好每一部分的設計，從而達到降低住宅建筑能源消耗的目的。

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