生态住宅建筑设计实践探究

生态住宅建筑设计实践探究

发表时间：2018-04-26T13:34:47.770Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第33期作者：崔丽丽

[导读] 随着城市建设的高速发展，能源的日益枯竭，生态住宅建筑节能设计越来越重要。

天津华冶工程设计有限公司

摘要：随着城市建设的高速发展，能源的日益枯竭，生态住宅建筑节能设计越来越重要。在住宅建筑设计中要有效实施生态住宅建筑节能相关策略，才能使能源耗费问题在一定程度上得到缓解。本文在此从节能设计的内涵出发，对生态住宅建筑节能设计的各应用要点做了详细的研究。

关键词：外部环境；单体；生态住宅建筑空间

前言

生态住宅建筑设计对住宅建筑节能有着举足轻重的影响，通过设计合理的方案、采用合理的节能措施、选用绿色材料对住宅建筑进行优化，从而降低各项能源在工程中的消耗，有效节约能源，实现低碳环保的目标。

一、生态住宅建筑节能设计内涵

生态住宅建筑节能设计是指住宅建筑在选址、规划、设计、建造和使用过程中，通过合理的规划设计，采用节能型的住宅建筑材料、产品和设备，执行生态住宅建筑节能标准，加强住宅建筑物节能设备的运行管理，合理设计住宅建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和管道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证住宅建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低住宅建筑能源消耗，合理、有效地利用能源。

生态住宅建筑节能设计是全面生态建筑节能中一个很重要的环节，有利于从源头上杜绝能源的浪费，促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾，有利于加快循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。

二、生态住宅建筑节能设计的应用关键点

1、外部环境设计

1.1合理规划布局

合理的生态住宅建筑规划和体型设计能有效地适应恶劣的微气候环境。它包括对住宅建筑整体体量、住宅建筑体型及住宅建筑形体组合、住宅建筑日照及朝向等方面的确定。

（1）日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并尽量减少太阳辐射。

（2）合理控制体形系数

体形系数就是指住宅建筑物与室外大气接触的外表面积F0（m2）和其所包围的体积V0（m3）之比值。单位住宅建筑空间的外表面积越大，体形系数越大，能耗就越高，反之亦然。因此，在考虑节能设计时，住宅建筑平面外形不宜凹凸太多，力求完整，避免因凹凸太多增大而提高体形系数。在所有几何形体中，球面体体形系数最小，同等条件下能耗最低。

1.2生态住宅建筑间距

生态住宅建筑间距的确定主要是由日照和通风决定的。一般居住住宅建筑要求夏季避免日晒，冬季保证充分阳光照射，因此选择日照时间时，通常取冬至中午前后2h日照为下限，再根据实际情况加以调整，从而保证住宅室内具有一定的日照量，进而确定住宅建筑的最小间距，并结合其他条件来综合考虑住宅群的布置。

住宅建筑间距直接影响着风向和漩涡风的产生及正负风压值的大小。生态住宅建筑物越长、越高、进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。因此，应根据地区的主导风向设计合理的间距，为、以保证住宅建筑组织良好的自然通风。

2、生态住宅建筑单体节能设计

2.1外墙体

墙体是住宅建筑外围护结构的主体，其所用材料的保温性能直接影响生态住宅建筑的耗热量。多年来，我国住宅建筑墙体一般采用单一材料，如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大，已不能满足生态住宅建筑节能的需求，新型复合墙体应运而生。复合墙体主要通过在墙体主体结构的基础上，增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，我国要达到节能50%的要求，除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外，使用复合墙体将是大势所趋。墙体保温包括内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等；内保温复合墙体由于热桥对保温的影响较大，国内已开始限制使用，外保温复合墙体由于受室外温度波动影响小，有利于主体结构保护和避免冷（热）桥的产生，因而外墙外保温的效果明显高于内保温。因此，在节能的前提下，应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。

2.2门窗

外门窗是耗热的重要渠道，它既是太阳辐射的得热部件，又是主要的失热部件，传热系数约为墙体的3～4倍，是节能的重点部位，所以合理确定窗墙面积比是节能的重要措施之一。对于住宅设计应避免少做落地窗、飘窗等。外墙门窗设计除满足自然通风外，设计中应该强调东西南北开窗有别，不同功能房间开窗有别。面对冬季主导风向的立面，应尽量减少开窗面积。

设置外窗的部位，应提高外窗的密封性能f如选用胶条密封而不是毛条），选用好的窗型（如平开窗气密性相对较好），门窗配件，提高窗框的隔热性能f如采用塑料型材、铝合金断热型材、铝木复合材料等），减少窗框的外露面积，采用保温隔热性能好的玻璃（如中空玻璃、镀膜玻璃等）。

2.3屋面

屋顶是生态住宅建筑物与室外大气接触的一个重要部分，夏季屋面日照时间长，太阳辐射强度大，屋顶外表面温度最高达到60～80℃，顶层室内温度受其影响会提高2～4 ℃；在冬季，屋顶对外散失热量，又增加了室内的空调热负荷，因此屋面的节能设计必不可少。屋

面的节能措施有：①采用坡屋顶或架空隔热屋面来提高屋面保温隔热性能；②采用高效保温材料作为屋面的保温层来提高屋面的保温隔热性能；③除采用倒置式屋顶面设计外，还可采用保温隔热屋面（如蓄水屋面、种植屋面）；④采用屋面遮阳措施（如遮阳构架、遮阳百页、膜结构、飘板等），有效遮挡太阳直接辐射屋顶，同时也能结合立面造型，创造出有个性的生态住宅建筑形象。

屋面节能措施应注意以下几点：①屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大；②屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果，如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。

3、合理生态住宅建筑空间设计

合理的空间设计是在充分满足住宅建筑使用功能要求的前提下，对住宅建筑空间进行合理分隔（平面分隔和竖向分隔），以改善室内保温、通风、采光等微气候条件，达到节能目的。如在北方寒冷地区的住宅设计中，就经常将使用频率较少的房间如厨房、餐厅、次卧室等房间布置在北侧，形成对北侧寒冷空气的“温度阻尼区”，从而达到节能及保证使用频率较多房间的舒适度的目的；在有采暖空调房间的生态住宅建筑里，尽量将采暖空调房间集中布置，以避免在采暖空调房间与非采暖空调房间之间发生大面积的能量交换，造成大量能量浪费。国外，在印度柯里亚的管式住宅及干城章嘉公寓楼的设计中，设计师通过对不同需求空间的竖向分隔，达到了极佳的通风降温效果。

4、自然通风

自然通风能够降低室内温度，节约能源。同时有效的自然通风能够带走室内异味，提高空气质量。总体设计过程中，应选择合适的生态住宅建筑朝向及排列方式，使房屋迎向夏季主导风从低到高依次布置。生态住宅建筑间距愈大，自然通风效果愈好。考虑生态住宅建筑用地的节约，房屋间距不可太大。一般在满足日照的要求下就能满足通风的要求。进行单体设计时，门窗的合理设置可有效对调节室内通风。如将房屋前后门窗设计成对开时，可形成穿堂风。

5、遮阳

住宅建筑遮阳设计依次考虑屋顶天窗、西向、东向、西南向、南向窗。外部遮阳的设置除能够有效遮挡太阳辐射外，还应避免对窗口通风产生不良影响。重要住宅建筑遮阳设计采用智能化外遮阳设施，夏季外遮阳百叶可以根据不同时间阳光的辐射调整角度，达到遮挡强烈的阳光降低空调制冷能耗的作用。外遮阳百叶与住宅建筑立面之间有一定宽度，形成空气流动的空间，也有“可呼吸”幕墙的效果。

三、结语

综上，全面的生态住宅建筑节能设计不仅要从生态住宅建筑总体设计、细节构造设计入手，还要考虑住宅建筑结构、经济水平等因素，从整体上综合设计，使生态住宅建筑设计的方方面面都体现节能的原则，建设与经济水平相适应的低成本、高效率节能生态住宅建筑。

参考文献

[1]石中玉，孙建红．浅谈生态住宅建筑节能设计[J]．山西生态住宅建筑，2009，（25）.

[2]张倩倩.生态住宅建筑节能在生态住宅建筑设计中的应用[J].山西生态住宅建筑，2011.12