民用住宅建筑设计中的节能因素
【关键词】民用住宅，建筑，设计，节能
节约能源是我国的一项基本国策，建筑节能是我国节能工作的重要组成部分，深入持久地开展建筑节能意义十分重大。建筑节能有利于缓解能源供给的紧缺局面，我国是一个能源消费大国，全年能源消耗仅次于美国，总量居世界第二位。由于经济的发展和人民生活水平的提高，建筑能耗的增长速度远高于能源生产增长的速度，尤其是电力、燃气、热力等优质能源的需求急剧增加。目前我国经济发展速度约为8％，能源增长速度约为3．5％，能源生产的增长速度滞后于国民经济的增长速度。随着我国现代化建设的发展，我国建筑能耗比例将日益向国际水平(30％～40％)接近，能源供应将更加紧张。
建筑节能有利于改善大气环境，实现可持续发展。由于我国能源结构是以煤为主，煤炭的大量直接燃烧引起了城市大气污染日益严重。我国每年采暖燃煤排放二氧化硫约60万吨、烟尘约25万吨，采暖期城市大气污染指数普遍超标。烟尘颗粒物和二氧化硫、氮氧化物不仅损害人体健康，还会形成对土壤、水体、森林、建筑物危害严重的酸雨。更为严重的是煤炭燃烧还直接造成温室气体——二氧化碳的大量排放。我国每年采暖燃煤排放的二氧化碳约2．6亿吨，二氧化碳排放量居世界第二位，约占总排放量的13％。从全国总体来看，总悬浮颗粒和氮氧化物等大气主要污染物指标，北方城市重于南方城市，采暖期重于非采暖期，而采暖期的污染值又随着气温的降低、即采暖燃煤量的增加而升高。由此可见，建筑采暖是城市特别是北方城市大气的一个主要污染源。只有从源头上减少建筑采暖能耗，才能使北方城市采暖期大气污染的严重状况得到根本改变。
我国城乡建筑发展十分迅速，房屋建设规模日益扩大，建筑用能增长速度较快。由于我国的城市建设正处在快速增长时期，建筑用能缺口很大，仅靠单方面加强能源方面的投入和基础设施建设无法满足快速增长的社会发展需求和减缓能源供给的紧缺局面。如果从现在起对新建建筑全面强制实施建筑节能设计标准，并对既有建筑有步骤地推行节能改造，到2020年，我国建筑能耗可减少3．35亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约8000万千瓦(约相当于4．5个三峡电站的满负荷出力，减少电力建设投资约6000亿元)，由此造成的能源紧张状况必将大为缓解。因此，建筑节能己是国家的重大战略问题。
民用建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。本文结合笔者多年参加施工图设计的工作经验，对民用住宅建筑保温节能因素进行剖析，提出了民用建筑结构设计中的保温节能措施，确保建筑设计质最能上一个台阶。
1.民用住宅建筑的发展趋势
近年来民用住宅建筑的已从过去偏重追求外型美观的点式楼又重新回到板式楼，尤其是北方地区，南北向的商品住宅楼普遍受到居住者的关注与认可。板式楼的特点是：有较大面宽、较小进深、南北通风。但对高层板式住宅楼，尤其对一梯多户的单元形式住宅楼，如果楼房过长（除非一梯两户），则中间单元存在间接采光的问题。为了避免以往纯直条式板式楼而出现长外廊、间接采光的不足，这就提出了如何开拓新型的板式住宅楼。它具有点式楼的特点，在充分利用剪力墙结构造型随意性的特点基础上，使板式住宅楼有了新的突破，对这种新突破，在结构方案处理方面不能简单地按纯长矩型处理，应具体情况具体分析。下面就两个板式楼在结构方案上如何适应新型板式住宅楼，论述其具体的处理方法。
2.民用住宅对建筑设计的新要求
2.1材料和资金的节省
2.1材料和资金的节省
前所未有的金融危机以及土地、能源、材料价格的持续上涨，对民用住宅建筑市场带来了极其严峻的压力和影响，因此，民用住宅建筑设计将来必须注意建筑材料和资金的节约。“安全适用、经济合理”是民用住宅建筑未来设计的基本要求，搞好建筑方案设计，进行必要的重复利用、循环使用和材料创新，最大限度地节约材料保护环境和减少污染，用有限的建筑资金，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
2.2、能源和环境的节省
民用建筑的节能关键还在于民用建筑本身，一个优秀的民用建筑必须是节能型的建筑。建筑用能包括建造能耗和使用能耗两个方面。建造能耗属于生产能耗，系一次性消耗，其中又包括建筑材料和设备生产能耗，以及建筑施工和安装能耗。而建筑使用能耗属于民用生活领域，系多年长期消耗，其中又包括建筑采暖、空调、照明、热水供应等能耗。民用住宅建筑构造节能主要是围护结构上采取措施。围护结构主要包括墙体、屋面以及门窗。住宅围护结构的耗热量占建筑采暖热耗的1／3以上，对这一部分采取科学的保温设计，则节能效果非常显著。
2.2.1围护结构
近几年来，民用住宅建筑向节能型方向转化。围护结构的节能重点是放在起承重的外墙上。外墙能起到保护室内温度、防止热量散发的作用。要提高外墙的保温、隔热性能，从传热学理论上讲，就是要降低围护结构的平均传热系数面。在围护结构方面主要表现在外墙采用复合墙体(120实心墙体+保温，隔热材料+240实心墙体)，这里的保温、隔热材料，大都采用8O厚塑料袋装珍珠岩或苯板，这种复合墙体的平均传热系数Ⅳ=O．52，属节能型围护结构。然而，这种复合墙体在具体施工过程中暴露出一些问题，主要表现在塑料袋装珍珠岩上，其施工质量不好控制，检验困难，难于满足设计要求。设计要求塑料袋装珍珠岩80mm厚，但施工单位在施工过程中往往达不到要求。袋装不满，挤压不实，封口不严，使保温厚度都偏小，装珍珠岩的空腔在施工过程中残留砂浆，碎砖等杂物，保温珍珠岩袋添塞就不密实，袋与袋之间有缝隙，保温效果就不理想：如果塑料袋在施工过程中有破损的地方，则珍珠岩受水，在气温下降后开始冻结，这样就更不可能达到保温效果。因此．在施工过程中，笔者设计用岩棉取代塑料袋装珍珠岩。经计算该复合墙体的平均传热系数K=O．57<Kr。同样能达到保温、隔热的效果。而且，岩棉制品由工厂统一成型生产，模数要求高，施工又方便，始终保持干燥状态，这样能长期能达到保温效果。围护结构的节能约占建筑节能的50％，而另外50％要依靠供暖系统的节能来实现。只强调前者而注重后者是不能真正达到节能降耗的目的。
2.2.2墙体节能
墙体是建筑外围护结构的主体，其功能主要是承重、防水、防潮、隔热、保温。长期以来，我国一直以实心黏土砖为主要墙体材料，用增加砌筑厚度来满足保温要求，事实上，这种做法严重浪费了建筑能源和土地资源。一般情况下，单一墙体材料往往无法同时满足保温、隔热的要求，因而在节能的前提下，应进一步推广使用空心砖墙及其复合墙体技术。
2.2.3窗户节能
窗户是薄壁的轻质构体，也是耗热的薄弱环节。普通单层玻璃窗的能量损失约占建筑物冬季保温或夏季降温能耗的50％以上，因而改善其绝热性能是节能的重点工作之一。窗户的节能应区别不同朝向控制窗墙比，尽量避免东西向开大窗，以提高窗户的遮阳性能；另一方面，应根据空调设备的价格和制冷、采暖费用的比较去确定合适的玻璃品种，从各种玻璃的太阳能阻隔特性和导热性两个方面去比较其节能效果，选择吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃和中空玻璃等，以提高玻璃的气密水平。此外，窗上加贴透明聚酯膜，也是窗户节能的措施之一。近年来，聚氯乙烯塑料门窗、单框双玻彩板钢窗和铝合金窗，以其良好的保温性和气密性，在民用建筑中得到了较为广泛的应用。
2.2.4屋顶节能
屋面的节能措施主要有两点，一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以避免屋面的重量、厚度过大；一是屋面保温层不宜选用吸水率较高的保温材料，以防屋面湿作业时因保温层吸水量大而降低保温效果。若选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔，以排除保温层内不易排出的水分。在南方住宅中，用架空板隔热也十分普遍。近年来，坡顶屋面发展较快，这种屋面便于设置保温层。设置保温层时，既可以顺坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉花毡，也可在天棚上铺设绝热材料还可喷、吹或直接铺设玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料作为屋面保温层。
3.其他综合技术措施
3.1建筑节能设计必须依靠各专业的通力合作
住宅建筑节能是一个综合性问题，它涉及到自然地理环境、小区规划、建筑设计以及居民使用方式等多种因素。作为建筑设计的技术人员，应改变高能耗的建筑设计现状，除了在实际设计中仍以使用功能与形式为主体外，还应考虑建筑节能。因此，建筑节能措施应依靠建筑规划、设计、物理、结构、材料、水、暖、电等专业互相配合，从而创造出既符合建筑学原理，又符合节能原则的优秀建筑。
3.2大力发展节能技术进一步提高建筑材料质量、建筑施工技术及建筑节能技术，尤其应加强国际交流与合作，采取走出去和请进来“双管齐下”的方式，学习发达国家节能的先进技术和先进经验。
3.3充分利用自然资源和再生能源如太阳能、地热、地道风、沼气，重视废热余热的回收和再应用，以提高能源的利用率。
建筑节能对缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活工作条件、减轻环境污染具有十分重要的意义，它既是促进经济可持续发展最直接的根本措施，又是深化经济体制改革的一项重要组成部分。作为建筑设计师，应从不同角度，依据不同的准则，加强节能设计的实际应用，为社会经济的可持续发展、建筑科学的繁荣进步，创造良好的技术条件。