住宅建筑的设计与节能的关系

住宅建筑的设计与节能的关系
一、前言
目前，建筑能耗（包括建材生产能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗）占国家总能耗的第一位。

我国的建筑能耗约占总能耗的25%，在一些发达国家可高达30%～40%，因此建筑节能具有非同一般的意义。

在建筑能耗中，使用能耗（按期50年计）约占总能耗的80%～90%。

建筑围护结构能耗是建筑使用能耗的重要组成部分，其占建筑能耗的比例随建筑类型的不同而有差异，其中住宅建筑的围护结构能耗所占比例较大。

减少住宅建筑的围护结构能耗对于建筑节能具有非同一般的意义。

二、建筑节能设计分析
㈠建筑平面设计与节能的关系
1.建筑平面形状与节能的关系
建筑设计时，原则上应使围护结构的外表面积越小越好。

在相同的建筑体积V下，由于围护结构的表面积不同，能耗相差很大。

设计时应注意围护结构面积A与建筑体积V之比为最小。

常见建筑平面形状与能耗关系如下表：
2.建筑长度与节能的关系
有关资料显示，住宅建筑的长度与建筑热耗的关系，如下表：
从上表可以看出，增加住宅建筑的长度可以节能。

长度小于100米，能耗增
加较大。

3.建筑橦深与节能的关系
建筑橦深，即建筑物沿纵向轴线方向的总尺寸。

对于单橦建筑物来说，当其
层数相同而橦深不同时，随橦深的加大，建筑的传热耗热指标明显降低。

这表明
加大橦深具有显著的节能效果。

橦深愈大，耗热指标降低幅度越大。

且较大体量
的建筑配以较大的橦深，效果更好。

㈡.建筑体型与节能的关系
由于影响建筑体型的的因素很多，且人们在设计中常常追求建筑体型的变化，而不满足于仅仅采用简单的几何形体，故要详细的讨论建筑体型与节能的关系，
是比较困难的。

但从节能的角度讲，在考虑建筑体型对节能的影响时，主要应对
下述一些因素有所把握。

1.控制体型系数
体型系数指建筑物与室外大气接触的外表面积（不计算地面）与其所包围的建筑体积之比。

体型系数愈大，说明单位建筑空间所分担的散热面积越大，能耗就越多。

有研究资料表明，体型系数每增大0.01，耗热量指标约增加2.5％。

建筑的体型系数还与建筑的体型是否规整及建筑的体量大小有关。

一般来说，控制或降低体型系数的方法，主要有下述几点：
⑴减少建筑面宽，加大建筑进深；
⑵增加建筑物的层数；
⑶加大建筑长度或增加组合体；
⑷建筑体型不宜变化过多；
1.控制表面面积系数
表面面积系数越小，获得的日照辐射就越多能耗降低就越多。

3.选择适当的长宽比
建筑的长宽比对于节能有很大的影响。

对正南朝向来说，一般是长宽比越大得热也越多。

但需注意的是，随着朝向的变化，其的热量会逐渐减少。

当偏角达到67°左右时，各种长宽比体型建筑的得热基本趋于一致。

而当偏角达到90°时，则长宽比越大，得热越少。

体形系数对耗热量指标、热负荷指标的影响可总结为：
1．随着体形系数增加，建筑的耗热量与热负荷指标分别提高；
2．体形系数接近时，板式和塔式建筑耗热量基本相当，而塔式建筑的热负荷明显大于板式；
3．体形系数对建筑耗热量和热负荷的影响程度不同；板式建筑变化趋势更明显。

㈢.建筑朝向与节能的关系
建筑物的朝向对于建筑节能亦有很大影响，这一点已成为人们共识。

例如，同是长方形建筑物，当其为南北向时，耗热较少。

而且，在面积相同的情况下，
主朝向的面积越大，这种倾向越明显。

因此，从节能的角度出发，如总平面布置
时应首选长方形体型，采用南北朝向。

朝向对耗热量、热负荷指标的影响可总结为：
1．建筑物朝向的变化主要为接受的太阳辐射多少的变化；
2．建筑物朝南时耗热量最小，南向角度变化后，该指标不同程度地增大；
3．板楼的耗热量受朝向影响较大，塔楼则不明显；
4．部分房间由于所处位置的原因，会有相反的变化，但不影响整幢建筑的
变化趋势。

㈣.窗的设计与节能的关系
窗在建筑的设计中是一个独特的构件。

一方面，窗要阻挡外界环境变化对市
内的侵袭，另一方面，窗是使人在室内能够与室外及大自然沟通的渠道，人们可
以通过窗户得到光和热，新鲜空气，观赏室外景物满足人们心理上的要求。

由于
窗户同时承担着隔热与沟通室外这两个互相矛盾的任务，因此对窗户进行处理的
难度就比较大。

窗户的耗热量在建筑物的总耗热量中所占比重较大。

对地处寒冷地区的几种
通用住宅进行耗热量分析、测试，结果表明，采暖期门窗耗热量占建筑总耗热量
的41~53％。

对地处严寒地区的东西朝向结构不同的住宅建筑也进行了热耗实测，其中框架轻板住宅和砖混住宅门窗耗热分别占建筑总耗热的49.41％和41.77％。

影响窗户的热损失的主要因素是窗的传热系数，面积尺寸，其次是窗的朝向、遮
当系数、夜间保温和气密性等。

因此，减少门窗的耗热量是建筑节能的重要措施
之一。

影响窗户的热损失的主要因素是窗的传热系数，面积尺寸，其次是窗的朝向、遮当系数、夜间保温和气密性等。

㈤.外墙、屋顶的绝热与节能的关系
外墙、屋顶的保温对节能的影响是显而易见的，但是将保温材料至于外墙、
屋顶的外侧还是内侧则有着截然不同的效果。

外侧绝热与内侧绝热的比较
三、结论
根据以上分析结果，可以总结出建筑节能与建筑平面、朝向、体形系数、窗墙比以及外墙、屋顶的绝热有关。

建筑朝向尽可能是坐北朝南，即南向角度0度，偏东或偏西尽量不超过15度。

最好的体形是长轴朝东西的长方形，板式住宅优于点式住宅。

在可能的情况下，应尽量避免建造东西向建筑。

在建筑物各部分围护结构传热系数和窗墙面积比不变的情况下，耗热量与热负荷指标随体形系数增大而升高。

在满足建筑功能的前提下，体形系数应尽量小。

外围护结构的保温最好做外保温，传热系数则应该综合考虑外墙、外窗以及屋顶等等，因为综合传热系数K最终影响着建筑物能耗情况。

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