浅谈住宅建筑结构的节能设计

浅谈住宅建筑结构的节能设计

【摘要】近年来我国的建筑规模迅速扩大，建筑能耗的总量逐年上升。本文基于结构设计的角度分别从建筑形态、朝向、间距以及平面布置等方面讨论了建筑节能的技术措施，为建筑节能的科研与工程应用提供参考意见。

标签建筑；结构；节能设计

建筑产业是重要的第二产业，在我国已经成为国民经济的三大支柱产业之一。虽然近几年来，我国有关建筑节能方面的管理办法、标准规范、技术规定不断颁布，建筑节能全面推进，但具体的节能状况却令人担忧。为加快我国建筑节能的步伐，我们必须在建设设计中大力推广建筑节能技术，只有这样才能从困境中寻找突破口，把我国建筑节能推向崭新的未来。

一、总体规划设计

1、建筑选址

建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。

2、建筑布局

利用建筑楼群合理布局，充分结合特定地点的自然环境因素、气候特征和建筑物功能。具体体现在通过楼体排布的方案组合中，按以下原则挑选规划方案：充分利用和争取日照；避免风漏斗的出现，合理组织气流，减少建筑热损失；利用建筑外界面的反射辐射，对夏季炎热气候考虑充分。

3、建筑形态

节能建筑的形态不仅要求体型系数（外表面积/体积）小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利。

4、建筑的间距与平面布置

建筑平面的巧妙布局是提高建筑节能效果的有效途径之一。建筑物的组成部分如电梯、大门、管道井、外窗等的布置都是建筑节能的影响因素，如将楼梯、机房设计在建筑物的南侧或西侧，可以有效阻挡日射；为利于保温，结构设计时可挑空中庭形成2次隔热区。

（1）适当控制窗墙比，保证门窗的开启面积。一般而言，住宅建筑的外窗面积不宜过大。根据规定，各朝向的窗墙比应当加以控制，其中北向不应大于0.45，东、西向不应大于0.30，南向不应大于0.50。

（2）外窗类型的选择。在外窗选用中，遮阳系数SC是个非常关键的指标，应当选用遮阳系数低的外窗。常用的窗户种类有钢窗、铝合金窗、塑料窗等。从各种常见的外窗热工参数中可知，窗框材料影响的主要是K值，对SC值没有任何影响，因此框材的选择对节能的贡献不大。在外窗节能设计中应该着重选择好玻璃。

（3）遮阳。在设计立面时，做一些水平、垂直的遮阳板或外挑阳台以及其他的遮阳措施，同时应选用遮阳型门窗，这样既丰富了立面造型，又达到了很好的节能效果。

（4）合理控制门窗的气密性。门窗在安装过程中，各部件之间存在装配间隙，会产生室内外空气的交换。在满足室内卫生换气的条件下，通过门窗缝隙渗透的空气过大，会导致冷、热能耗的增加，对节能是不利的。因此，必须控制门窗缝隙的空气渗透量。尤其在高层建筑中，风压较大，气密性应当进一步提高。

所以，九层以下的住宅外窗气密性应达到3级，十层以上的住宅外窗气密性应达到4级。

5、建筑朝向

建筑朝向是影响建筑节能效果的重要因素。建筑室内热湿环境受太阳能辐射热量的影响较大，建筑朝向则直接影响建筑物受太阳辐射的程度。我国地处北半球，由于太阳高度角和方位角变化规律的影响，南朝向的建筑，夏季可减少太阳辐射得热，冬季可增加太阳辐射得热，是最有利的建筑朝向，所以使建筑物为南朝向，是我国建筑节能的必要条件。

二、建筑单体设计

1、合理控制体形系数

合理控制体形系数建筑物的体形系数一般应控制在0.3以下，平、立面尽量不出现过多的凸凹面，因为住宅表面体积较小，越利于建筑节能。避免热损失。

2、门窗节能设计有屋顶对节能的影响窗户对住宅影响相当大，它既是太阳辐射的得热处，又是室内热量的失热处。目前，屋面选用聚苯乙烯泡沫板加空气隔气屋，它具有良好的保温隔热性能，热工性能比较好。

3、新型节能材科的应用，实用粘土砖，浪费土地、耗能高、保温性能差发展国家六十年代就发展了加气砖，建筑砌块、石膏板，各种轻质板材及节能窗。门窗的材料也由原来的钢、木而由塑钢制品代替，并采用了嵌入式橡胶密封胶条，使窗户空气渗透量大大减少，气密性提高。

三、建筑重要部位设计

1、屋面设计

（1）屋面铺隔热板。为了增加屋面的热阻，降低传热系数，减少外界高温向室内的传递，目前常见的屋面隔热做法是在屋面结构层上铺设绝热材料。为了提高材料层的隔热性能，应当选用导热性小、蓄热性大的材料，以降低屋面表面的温度。在具体设计时采用倒置式屋面构造，能取得很好的屋面隔热、防水效果。

（2）通风隔热屋顶。屋面通过各种措施，可以减少对太阳辐射热量的吸收，降低屋面自身的温度。通风屋面隔热性能好、散热快，是夏季隔热的一项重要措施。

（3）反射屋面。浅色表面能够反射更多的太阳辐射，减少结构材料对太阳能的吸收。反射屋面就是将屋面表面做浅色处理，一般可在屋面表面喷涂一层白色或浅色涂料，或铺设浅色地面砖。影响建筑材料表面对阳光辐射反射率的主要因素是表面的色调，颜色越浅，反射能力越强。

2、外墙设计

（1）提高墙体的热阻。提高外墙的热阻是目前常见的保温隔热措施。一般情况下，提高外墙热阻可以通过以下途径来获得：外墙选用新型节能墙体材料。新型节能墙体材料是指具有节能、利废、省土、轻质和多功能等特点的墙体材料。砌块类：蒸压加气混凝土砌块、改性粉煤灰空心砌块、改性混凝土空心砌块等。

（2）外表做浅色处理，如采用浅色的涂料、面砖等。原理和反射屋面一样。炎热地区的外墙适宜采用浅色表面处理，可以降低墙体表面对太阳辐射热的吸收，降低墙面升温幅度，这是一项很好的节能措施。

3、自然通风设计

在建筑群布置时，按照建筑所处地理纬度，选择好建筑主体朝向，减少太阳辐射影响；利用建筑体形、高度、间距及建筑开口与夏季主导风的关系，组织小区气流；利用地势起伏、水面陆地分布、绿化植被，以及太阳辐射热昼夜被吸收

反射的特性，形成有利的地方风等这些措施对于改善小区微气候，降低室外气温，为单体建筑的自然通风创造条件等均能取得显著效果。

四、建筑节能技术的应用

1、墙体节能墙体是建筑外围护结构的主体。所以墙体的节能设计直接影响到建筑的耗能。墙体节能有以下两个途径：

（1）建筑保温节能设计建筑保温分为建筑内保温和建筑外保温两种。

（2）建筑隔热节能设计隔热除考虑外墙部位需设置外。屋顶由于受太阳辐射影响最大，所以也要进行隔热设计。隔热设计主要使用隔热材料隔热和隔热构造隔热。。

2、屋面节能常用的几种节能屋面是：高效保温材料屋面、架空型保温屋面、浮石砂保温屋面和倒置型保温屋面。平屋顶多采用加气混凝土保温，厚度增加到50—100mm。有的用水泥聚苯板、水泥珍珠岩或浮石砂保温。有的则在架空混凝土薄板下设袋装膨胀珍珠岩，保温效果很好。坡屋顶为便于设置保温层。可以在坡顶内铺钉玻璃棉毡或岩棉毡，或者在天棚上铺设上述绝热材料。

3、采暖节能水源热泵技术是利用地球表面浅层水源（如地下水、河流、湖泊）中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能转移的一种技术。众所周知，地下水温度在一年内波动远小于室外空气，是很好的热泵热源和空调冷源。同时。在冬季不存在结露、结霜等问题。

五、结语

总之，建筑节能设计作为建设领域的一个新分部设计已成为我们既定的基本国策。我们需要随时充实自己，随时总结经验，为推动市场节约能源出一分力、尽一份责。

参考文献：

[1]王立雄.建筑节能.第一版[M].天津.中国建工出版社.

[2]上官安星.浅析建筑节能施工技术.

[3]黄晓莺.试论建筑设计与建筑节能[J].工业建筑.

[4]张军.建筑节能的技术措施及其效果跟踪[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）.