李中卓 深圳新科特種裝飾工程有限公司設(shè)計(jì)總監(jiān)、副總工程師 建筑裝飾高級(jí)工程師

引言

我國(guó)跨越多個(gè)氣候帶，南北方溫度差距大，氣候特征具有明顯差異，因而發(fā)展出北京四合院、陜北窯洞、福建土樓、西南地區(qū)的吊腳樓等多種民居形式。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，生活在不同地域的人們?cè)絹?lái)越多地依賴空調(diào)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度舒適性的調(diào)節(jié)，但過(guò)分依賴人工設(shè)備的情況對(duì)于能源的消耗是驚人的，對(duì)于生態(tài)的負(fù)面影響也是巨大的。

我國(guó)屬于能源緊缺的國(guó)家，如今已是全球最大的能源進(jìn)口國(guó)。但是在相同的氣候條件下，我國(guó)建筑能耗卻是發(fā)達(dá)國(guó)家的2—3倍，建筑節(jié)能方面具有很大的挖掘空間。在能源供應(yīng)形式越來(lái)越有限的情況下，以滿足民眾的實(shí)際需求為前提，通過(guò)提高住宅建筑的技能設(shè)計(jì)水平來(lái)改善住宅建筑的熱工性能，不僅能夠使建筑的保溫隔熱性能得到提高，為人們提供自然舒適的居住環(huán)境，更能夠減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

1 住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)思路及意義

1.1住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)思路

在我國(guó)以往常規(guī)的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師通常都會(huì)更加注重對(duì)建筑功能進(jìn)行綜合衡量。雖然滿足了人們的居住需求，但是較少考慮節(jié)能因素的結(jié)果就是造成了能源的大量浪費(fèi)。這既沒(méi)有體現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，同可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思路也難以契合。因此在國(guó)家大力發(fā)展綠色建筑的背景下，設(shè)計(jì)師更應(yīng)當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)思路，站在節(jié)約能源的角度對(duì)住宅建筑的內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行節(jié)能改造。

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)不是獨(dú)立立項(xiàng)的，基本上都是建筑系統(tǒng)性工程項(xiàng)目中的一環(huán)。在建筑工程的各個(gè)項(xiàng)目之間，大多都有著緊密的聯(lián)系。從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建筑施工、建筑管理，包括建材的選擇和生產(chǎn)，建筑工程設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)等，包括建筑工程中使用燈光照明、采暖系統(tǒng)、空調(diào)設(shè)備以及太陽(yáng)能、地?zé)岬茸匀荒茉吹拈_發(fā)利用都是一致的。因此設(shè)計(jì)師只要拓寬設(shè)計(jì)思路，就能發(fā)現(xiàn)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)仍具有很高的可實(shí)施性和發(fā)展空間。

1.2提高住宅建筑節(jié)能水平的重要性

當(dāng)前，我國(guó)在建筑領(lǐng)域的能源消耗總量占到能源消耗排行榜的首位，建筑能源利用率普遍偏低。能源的大量浪費(fèi)不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生溫室效應(yīng)，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。到2020年，我國(guó)的居住建筑面積可能增加至250億平方米，這無(wú)疑會(huì)對(duì)我國(guó)本已緊缺的能源現(xiàn)狀再次增加負(fù)擔(dān)。如果能源的利用水平停留在現(xiàn)在的水平，將會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的能源危機(jī)。為此，大力發(fā)展住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)不僅非常有必要，也必將成為建筑領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 如何處理影響住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素

住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的核心在于減少氣候環(huán)境對(duì)于室內(nèi)溫度的影響，因此把提高建筑的熱工性能作為核心內(nèi)容，是建筑節(jié)能的最有效手段。

2.1合理確定建筑朝向

住宅建筑朝向的合理選擇，對(duì)于建筑節(jié)能有著相當(dāng)重要的影響。經(jīng)過(guò)科學(xué)測(cè)試，在相同條件的情況下，南北向的多層住宅能耗要比東西向住宅低5%左右。因此在住宅建筑的設(shè)計(jì)中，建筑師應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)部房間的實(shí)際使用需求、建筑所處地域的氣候條件，通過(guò)一定時(shí)間的調(diào)查研究，根據(jù)實(shí)際的日照情況和主導(dǎo)風(fēng)向確定建筑朝向。

我國(guó)地處太平洋西岸，每年受太平洋季風(fēng)影響明顯。因此我國(guó)的傳統(tǒng)住宅的朝向多為南向（偏東或偏西），長(zhǎng)江以南的地區(qū)應(yīng)考慮住宅建筑盡可能多地利用夏季主導(dǎo)風(fēng)向來(lái)降低室內(nèi)溫度；而北方寒冷地區(qū)，住宅建筑的朝向應(yīng)當(dāng)盡可能平行于冬季寒冷氣流的方向，以防止冷空氣向室內(nèi)的滲透。

2.2控制建筑物的體形系數(shù)是重要的節(jié)能措施

建筑物與室外空氣接觸的外表面積（不包括地面和公共樓梯間隔墻以及外門的面積）與其所包圍的體積的比值被稱為體形系數(shù)。建筑物的體形系數(shù)與建筑能耗有直接關(guān)系，系數(shù)每增加1%，其能耗指標(biāo)就要增加2.5%，因此建筑體形系數(shù)越小就越能夠有效減少建筑物同室外空氣的熱交換，也就是住宅建筑的室外表面積越小、建筑外形越簡(jiǎn)單，損失的熱量就越小。

按照這一規(guī)律，在住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)中，高緯度地區(qū)住宅建筑的造型應(yīng)當(dāng)盡量簡(jiǎn)潔，盡量避免大規(guī)模采用錯(cuò)位拼接及點(diǎn)式住宅拼接等建筑形式，不要出現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜的輪廓線。因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)會(huì)形成較長(zhǎng)的外墻臨空長(zhǎng)度，不利于節(jié)能。根據(jù)2008年開始施行的《民用建筑節(jié)能條例》相關(guān)規(guī)定，建筑物體形系數(shù)在實(shí)際建設(shè)中應(yīng)當(dāng)控制在0.3及以下。

2.3合理規(guī)劃住宅建筑的平面布局

建筑平面布局越考慮到周邊環(huán)境的影響，就越能夠獲得良好的節(jié)能效果。例如炎熱地區(qū)可將樓梯、電梯、管道井、機(jī)房等非居住空間布置在住宅建筑的南側(cè)或西側(cè)，可有效阻擋一部分陽(yáng)光照射，減少住宅內(nèi)部因日照溫度升高。

此外，建筑布局對(duì)于建筑物內(nèi)部氣流的形成和流動(dòng)也有著較大的影響，合理的建筑布局有利于提高建筑內(nèi)部自然通風(fēng)散熱的效率，對(duì)于經(jīng)常采用空調(diào)降溫的建筑來(lái)說(shuō)能夠大幅提高節(jié)能效果。結(jié)合公共空間門窗位置的合理設(shè)置，能夠有效地形成通風(fēng)口，不斷補(bǔ)充的新鮮空氣可以有效改善空調(diào)室內(nèi)的空氣品質(zhì)。

2.4改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是由建筑的屋頂、外部墻壁、建筑地基及門窗組成，會(huì)使用到隔熱材料、密封材料和遮陽(yáng)設(shè)施。由于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是建筑與外界直接接觸的部分，包含所有熱交換渠道，因此提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)減少建筑能耗有最為直接和根本的影響。

住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最主要的作用是保溫隔熱。在建筑外墻及屋頂?shù)扰c外界直接接觸的部分大量采用保溫隔熱材料，并選用隔熱性和密封性較好的節(jié)能外窗，在夏季可減少室外炎熱的空氣進(jìn)入到建筑物內(nèi)部，在冬季可避免室內(nèi)熱量過(guò)多地向室外流失。

住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在材料選擇上如果能夠采用加氣混凝土砌塊、混凝土空心砌塊和多孔黏土空心磚等新型新型節(jié)能磚，還能在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高的保溫隔熱性能，改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果。

2.5選擇使用節(jié)能型門窗

與住宅建筑的墻體相比，建筑門窗是抵抗外界冷熱空氣進(jìn)入建筑物內(nèi)部的薄弱環(huán)節(jié)，因此也是實(shí)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能需要加強(qiáng)的重點(diǎn)。盡量避免在東、西向開窗，將整棟建筑的開窗率控制在適當(dāng)?shù)乃?，是?jié)能設(shè)計(jì)的基本原則。過(guò)大的落地窗也會(huì)造成較大的能耗，所以在保證采光、通風(fēng)和觀景要求的前提下，選擇較小面積的外門窗，是提高保溫性能的一項(xiàng)重要手段。

具體說(shuō)來(lái)，我們可以從三個(gè)方面入手提高門窗的保溫性能，即減少陽(yáng)光輻射、熱滲透和熱傳導(dǎo)。例如可以采用LOW-E玻璃、設(shè)置活動(dòng)遮陽(yáng)棚等，可以減少陽(yáng)光輻射對(duì)室內(nèi)帶來(lái)的影響；應(yīng)用密封材料增加門窗的氣密性可以減少熱滲透；使用斷橋鋁框架、鋁塑窗框，LOW-E玻璃和中空玻璃等可以明顯降低熱傳導(dǎo)。

2.6增加建筑物屋頂?shù)母魺釋?/h3>

屋頂是住宅建筑直接暴露在陽(yáng)光照射下的主要部分，屋頂?shù)谋砻鏈囟纫葔w、地基等部分要高很多。在夏季，我國(guó)各地住宅建筑屋頂?shù)谋砻鏈囟纫话隳苓_(dá)到60～70℃左右，冬季則相反，這樣冬冷夏熱的情況給居住在頂層住宅的家庭帶來(lái)很多苦惱。

為了解決上述這種情況，建筑師一般建議多采用隔熱保溫材料，減少熱傳導(dǎo)，另外現(xiàn)在各地屋頂?shù)摹捌礁钠隆币彩菑脑O(shè)計(jì)角度考慮，在住宅建筑頂層設(shè)置通風(fēng)隔熱層，避免建筑頂層直接暴露在陽(yáng)光下，提高頂層住宅住戶的舒適性。

3 住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展前景

目前，中央和各級(jí)地方政府已經(jīng)開始重視并主導(dǎo)建筑節(jié)能工作，全民的建筑節(jié)能意識(shí)也在逐步加強(qiáng)，大多數(shù)人都能理解建筑節(jié)能的概念，知道住宅建筑節(jié)能為自身帶來(lái)的可見的經(jīng)濟(jì)性，可以說(shuō)已經(jīng)具備了發(fā)展建筑節(jié)能的比較成熟的環(huán)境。

在過(guò)去的這些年，中國(guó)已經(jīng)在逐步推進(jìn)建筑節(jié)能措施。從1986年起編定建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，到九十年代初期開始強(qiáng)制推廣，城鎮(zhèn)住宅建筑面積耗能逐年降低。在成本允許的情況下，優(yōu)先提高建筑外墻、屋頂?shù)母魺岜匦阅?，逐步提升和推廣節(jié)能門窗產(chǎn)品，正是我國(guó)一直推行倡導(dǎo)的被動(dòng)低能耗建筑形式。順應(yīng)節(jié)能減排的發(fā)展形勢(shì)和政府的倡導(dǎo)，我們可以預(yù)見住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展前景是光明而廣闊的。

當(dāng)然，作為建筑設(shè)計(jì)師，最重要的是提高節(jié)能設(shè)計(jì)能力和水平，積極地參與到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，努力實(shí)現(xiàn)住宅建筑美觀與節(jié)能二者兼顧的目標(biāo)。