节能住宅设计中技术策略

浅议节能住宅设计中的技术策略摘要：住宅耗能占全社会总能耗的25％，发展节能型住宅迫在眉睫。

此文提出各种节能技术的优越性，通过运用这些技术在节能住宅设计中的理论计算和构造示意，以及在实际工程中的能耗分析，证明这些技术策略的运用在节能住宅中带来的经济效益和社会效益，从而展示节能技术的发展前景。

关键词：节能住宅；外墙；屋顶；技术策略1 引言随着我国每年以lo亿平方米的民用建筑投入使用。

建筑能耗占总能耗的比例已从1979年的10.6％上升到目前的28.5％，大力发展节能型住宅，不仅能节约能源开支，还能给住户带来许多切实的好处。

节能住宅采用的围护结构能有效地改善居室的热环境。

由于节能住宅外墙穿上了一件“棉袄”(外墙保温系统)，头上戴了“帽子”(增强屋面保温)，外窗采用了中空玻璃保温窗，因此，冬季会明显地感到比普通住宅温暖舒适，即使需要开空调取暖，耗电量也明显低于普通住宅。

夏季，由于通过外墙进入室内的热量大大减少，屋面上有了隔热、通风的措施。

窗户使用能反射太阳热量的玻璃或者有外遮阳，使节能住宅的隔热性能大大提高，夏季需要空调降温的时间相应减少，无疑会减少住户的电费支出。

节能住宅的中空玻璃窗可降低外界的噪音分贝，能给住户提供宁静的家居环境。

而建筑所穿的节能“衣帽”，还能有效地保护住宅的围护结构，使外界温度变化、雨水侵蚀对建筑物的破坏大大降低，从而解决了屋面渗水、墙体开裂等住宅顽症，延长了建筑物寿命，也降低了维修费用。

发展节能住宅可以为国家节约大量能源，减少灾害，有利于全球、全社会。

2 外墙的热工设计2.1外墙主体部位的传热系数外墙平均传热系数的计算用下式：km=kj／ψi式中：km——外墙的平均传热系数，w／m3k;kj——外墙墙体主体部位的传热系数，w／m3k;ψi——外墙平均传热系数的修正系数。

外保温取0.91，夹心墙保温取0.8，内保温取0．71。

2.2外墙周边热桥的传热系数外墙周边热桥部分的传热系数包括窗台上边、下边部分的传热系数，窗台上部、下部热桥的面积计算，楼板部分热桥传热系数。

外墙的传热系数限值为寒冷a区≤0.50 w／m3k，严寒b区≤0.45 w ／m3k，严寒c区≤0.50 w／m3k，计算外墙的平均传热系数，若外墙的传热系数小于以上限定值，则符合设计要求。

2.3 屋顶热工设计屋顶传热系数的限值为寒冷a区≤0.45 w／m3k，严寒b区≤0.35 w／m3k，严寒c区≤0.40 w／m3k。

算出屋顶的面积。

2.4 地面热工设计地面传热系数的限定值为≤0.35 w／m3k。

2.5窗和门的热工设计外门窗的传热系数根据窗墙面积比最高限定值为≤2．8w／m3k，门窗传热系数均应符合要求，计算各朝向的外门、外窗面积。

把空气渗入耗热量等计算后，得出单位面积耗热量指标。

2.6设计建成后要通过热工测试检验检测内容是：(1)建筑物单位耗热量；(2)建筑物室内平均温度；(3)建筑物围护结构传热系数；(4)建筑热桥部位的内表面温度；(5)建筑物的热工缺陷等。

3 住宅建筑的节能策略3.1外墙保温效果更好随着对节约能源与保护环境要求的不断提高，建筑围护结构的保温技术也在日益加强，尤其是外墙保温技术得到了长足的发展，并成为我国一项重要的建筑节能技术。

目前，在建筑中常使用的外墙保温主要有内保温、外保温以及复合墙体保温，而近几年的工程实践及理论研究发现，外墙外保温的特点和优势愈来愈突出。

外墙内保温是将保温材料置于外墙体的内侧（见图1），它对饰面和保温材料的防水、耐候性等技术指标的要求不甚高，取材方便；其施工仅在一个层高范围内，不需搭设脚手架。

但是，多年的实践证明，外墙内保温存在一定的缺陷：饰面层易开裂；二次装饰和吊挂饰物不便；圈梁、楼板、构造柱等会引起热桥，热损失较大；对既有建筑进行节能改造时，对居民的日常生活干扰较大。

外墙夹心保温是将保温材料置于同一外墙的内外侧墙片之间（见图2），近年来，在我国北部严寒地区得到一定的应用。

但在非高寒地区，此类墙体与传统墙体相比尚显偏厚，且内、外侧墙片之间须有构件连接，构造较传统墙体复杂，特别是在地震区建筑中，还需设置圈梁和构造柱，尚有热桥存在，保温材料的效率仍然得不到充分的发挥。

外墙外保温技术，从建筑细部构造、新的装饰材料等方面解决了内保温及夹心保温带来的诸多问题和病害。

随着在工程中的不断完善，外墙外保温的优越性日益受到人民的重视。

对比外墙保温技术，它有以下优点。

（1）适用范围广外保温不仅适用于需冬季保温地区的采暖建筑，也适应于需夏季隔热地区的空调建筑；既适用于新建建筑，也适应于既有建筑的节能改造，利于旧房改造。

（2）保温效果明显由于保温材料置于建筑物外墙的外侧，基本上可以消除在建筑物各个部位的“热桥”影响。

从而充分发挥了轻质、高效保温材料的效能，相对于外墙内保温，它可使用较薄的保温材料，达到较高的节能效果。

（3）保护主体结构置于建筑物外侧的保温层，大大减少了自然界温度、湿度和紫外线等对建筑主体结构的影响。

随着现代建筑物高度的增加，温度对建筑竖向的影响已引起关注。

国外的研究资料表明，由于温度对结构的影响，建筑物竖向的热胀冷缩可能引起建筑物内部一些非结构构件的开裂，外墙采用外保温技术可以降低温度在结构内部产生的应力。

（4）扩大家内的使用空间与内保温相比，采用外墙外保温使每户使用面积约增1.3—1.8m2。

3.2屋顶节能设计由于太阳直射和大气长波辐射的双重作用，屋顶因接触上升热压气流，散热量较大，冬季保温性能较差，夏季吸收大量太阳辐射热，造成室内气温过高，所以屋顶的隔热保温历来是建筑师关心的重点。

屋顶的节能设计应该从冬季保温、夏季通风隔热等方面进行考虑，通常的保温节能型屋顶有以下几种形式：3.2.1倒置式屋面倒置式屋面是相对于传统屋面而言的，即把保温层放在防水层的上面(图3)。

由于保温材料置于屋面防水层之上，基本上可以消除屋面各个部位的“热桥”影响，减少自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的破坏，在一定程度上可以阻止雨水等对屋面的侵入，延缓防水层老化．提高屋面的保温屋面及防潮性能，创造舒适的室内居住环境。

采用倒置式屋面，保温层应按节能标准及建筑热工要求确定其厚度，很多地区的居住建筑一般采用聚苯板或挤塑聚苯板作为屋顶保温层的材料，厚度为50—110mm。

倒置式屋面特别强调“憎水性”保温材料，否则保温材料吸湿后，其导热系数陡增。

普通屋面防水材料位于最上层，易老化，故需在防水层上加做保护层，额外增加投资。

另外，为保证保温层和找平层干燥而采用的排汽屋面，则在屋面上伸出大量排汽孔，这样既不美观，而且影响防水层的整体性，排汽孔上防雨盖一旦脱落，反而使雨水灌入孔内。

3.2.2蓄水隔热屋顶和种植绿化屋顶（1）蓄水隔热屋顶是在平屋顶上蓄一定厚度的水层，利用水的比热大的优势，作为隔热材料(图4)，每蒸发1 kg水能带走2 428kj的热量；另外，屋顶用水隔热后，大大降低了结构的平均温度与振幅，可防止防水层由于高温涨缩引起破坏，也防止构造由于温度应力而产生裂缝，兼顾节能与保护双重作用。

在技术顶上蓄水屋顶要求有很好的防水质量，否则易发生漏水现象。

（2）种植屋顶绿化是在钢筋混凝土屋面板上种植生长习性与之相适应的植物，利用植物的光合作用、叶面的蒸腾作用及对太阳辐射热的遮挡作用，来降低住宅的外表温度，减少屋面结构的温差变形，避免由其引起的伸缩裂缝，从而有效地改善顶层居民的生活环境(图5)。

3.3其他节能技术策略3.3.1大开间小进深发展商为了节约土地资源、增加利润通常会趋向于窄面宽、大进深的规划设计。

这样的住宅难免会以牺牲一些房间的采光为代价。

选择开间进深比例适中的住宅,这样的房子采光好，而南北朝向的板式设计能达到最佳的节能效果，并且能最大限度地做到通风透气。

3.3.2明厨明卫最重要节能住宅由于最大限度地采用了自然光照明，因而大大节约了电源。

设计师往往会巧妙地把客厅、卧室、厨房甚至厕所布置在总平面四周，让所有房间都能享受到明媚的阳光。

厨房和卫生间是病菌容易聚集的地方，黑厨黑卫就会带来健康隐患。

3.3.3选择节能玻璃窗能让室内温度稳定一般住宅的玻璃窗采用普通玻璃，虽然造价便宜，但保温效果较差，选择高质量的玻璃能让室内温度稳定。

目前节能玻璃有双层甚至三层隔热隔音功能的中空镀膜玻璃，中空层厚度达12毫米，这样的玻璃四季坐在窗前不会感觉到明显气候变化，是较理想的节能玻璃。

3.3.4窗墙比例大小适中目前大落地窗在住宅建筑中十分流行，但窗户并不是越大越好，窗户过大与节能建筑的理念是相悖的，由于人们的节能意识差，大玻璃窗已成为卖点。

应对的办法是限制窗墙面积比，特别要对北向的窗墙面积比采取强制性措施，减少住宅能耗。

从保温性能看，选择适当开窗的住宅，比选择房间全部采用大落地窗的要舒适。

3.3.5新风系统有利空气新鲜由于城市空气质量不好，长时间开窗会使有害气体进入室内；开窗户还会有交通噪声。

室内新风系统就能解决关上窗户也让室内空气新鲜的作用。

新风系统采用一套空气转换系统，能把室外的新鲜空气过滤后传入室内，往往比开窗效果还佳。

由于开窗少，室温也更不容易变化。

3.3.6浅色住宅更节能色彩越重的颜色越容易吸热，有的楼盘为了醒目，选用了极鲜亮的色彩，这就使室温容易升高。

所以，选择浅色住宅更节能。

3.3.7绿地面积要大小区内道路水泥路面过多而绿化过少，楼盘中会产生热岛效应。

我国小区绿化标准要求小区绿地面积不能少于30％，而且要有不同层次的植物绿化。

3.3.8强制性安装热计量表新建住宅的供热系统虽然采用了新双管系统，一户一个系统便于热计量，但是安装热计量表的住宅风毛麟角。

其结果是外围护结构保温越好，室内越燥热，开窗时间越长，花了钱得不到效益，功亏一篑，外墙保温的积极性也就越来越低了。

应对的策略是尽快出台供热收费政策和热计量收费标准，强制性安装热计量表。

在建设节能新住宅的同时，必须对既有建筑进行节能改造。

我们提出以下三点来保证节能改造的质量：（1）免费进行供热系统改造，也就是说政府或单位拿钱把旧系统改为新双管系统，以便进行分户计量。

（2）住户自费增加一道外窗，政府采购统一安装，节能标准按65％考虑一次到位。

已经安装铝合金窗或塑钢窗的，增加一道单框单玻塑钢窗。

把安装外窗作为外墙保温施工的先决条件，以督促住户。

（3）统一进行外墙外保温和屋面保温工程。

根据估算，其造价大约占住宅总造价的3％左右。

在进行屋面保温工程时，要同平改坡结合起来；坡屋面又要同太阳能集热器一起施工。

当然做好建筑物的节能工作，在结构、采暖系统、照明等方面都有大量的工作要做。

注：文章中所涉及的公式和图表请用pdf格式打开。