小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設計探討
建筑分院 丁立

摘要：目前我國的城鎮(zhèn)化處于高速發(fā)展的時期，小城鎮(zhèn)對于經濟與社會的發(fā)展有著至關重要的作用，所以全面展開小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設計，是我國重要的發(fā)展決策。煤、石油、天然氣化石能源不斷的應用，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞，所以必須要在建筑工程設計中，采取節(jié)能設計方案，才能更好的改善生態(tài)環(huán)境，促進人類社會的可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文分析小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設計理念，希望為今后建筑工程領域發(fā)展產生積極的意義。
關鍵詞：小城鎮(zhèn)；住宅；節(jié)能設計

        我國社會的組成中，小城鎮(zhèn)是重要組成部分，有著獨特的文化底蘊，對于傳承和發(fā)揚中華文化有著至關重要的意義。我國的建筑能耗占全國總能耗的1/4左右，尤其是在建筑領域高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，建筑建設、運行時能耗量增大。而化石能源是不可再生的資源，總量是有限的，如果一味的開采和使用，必然會導致人類社會的發(fā)展停滯不前。而我們也要認識到，只重視化石能源的利用，并不能改善人們的居住環(huán)境，甚至會影響居住的舒適度，還會威脅社會的發(fā)展。因此，在建筑領域發(fā)展中，要加強節(jié)能設計理念的應用，才能更好的滿足人們的居住與生活的需要，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展產生積極的意義。
       1小城鎮(zhèn)住宅建筑節(jié)能的必要性
       1.1建筑節(jié)能可以有效緩解能源供需矛盾
       我國地域面積比較大，有著豐富的自然環(huán)境和地理條件，所以能源儲量比較豐富，但是我國人口數(shù)量眾多，人均能源占有率比較低，還不足世界人均占有率的一半。同時，我國的資源儲量也有分布不均勻、能源匱乏方面的問題，尤其是煤炭等燃料能源方面，缺口是比較大的。煤炭是主要的燃料能源，當前我國的利用率還比較低，對于可持續(xù)發(fā)展造成較大的影響。隨著城市化進程加速，建筑能源量不斷的增大，所以需要重視建筑節(jié)能措施的應用，從而可以有效的緩解供需矛盾。
       1.2建筑節(jié)能促進環(huán)境改善，提高環(huán)境質量
       當前我國的能源使用中，煤炭能源的使用量巨大，可以改善人們的生活質量，但是也造成很大的污染問題存在，對于人們生命健康造成不利的影響。隨著人們生活質量不斷提升，人們對于生活質量方面關注度日益提高。在這種情況之下，空調使用量日益增多。雖然空調的使用造成的污染不如煤炭大，但是空調過度使用，會排放出大量的二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，損害人類的生命健康。加強建筑節(jié)能設計，減少污染物的排放，保護人們的生命健康，對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展產生積極的意義。
       1.3建筑節(jié)能有利于保護耕地資源
       在建筑墻體的施工中，黏土是主要的施工材料，尤其是小城鎮(zhèn)的建筑中，會大范圍的占用農田與耕地。有調查數(shù)據(jù)顯示，使用黏土燒制的墻體磚，并不能符合國家的相關標準，而且會造成嚴重的耕地資源流失，資源浪費變得更加嚴重。除此之外，每年因為燒制黏土磚而造成的煤炭資源消耗量也比較大，甚至占用整個建筑能源損耗的一半以上。因此，加強建筑節(jié)能減排設置，不斷的引入先進的施工材料，禁用紅磚已經成為不可逆轉的趨勢。通過使用節(jié)能政策措施，實現(xiàn)資源的節(jié)約，對于生態(tài)環(huán)境保護產生積極的意義。
       2小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設計策略
       2.1規(guī)劃設計
       在小城鎮(zhèn)居住建筑設計中，規(guī)劃設計是首先要考慮的因素，所以從整體建筑節(jié)能設計的角度出發(fā)，加強住宅小區(qū)的規(guī)劃設計是達到節(jié)能效果的關鍵，也是我國實現(xiàn)建筑節(jié)能目標的關鍵要素，所以規(guī)劃質量會給建筑系統(tǒng)設計以及節(jié)能效果產生影響。
       2.1.1建筑物的朝向
       在住宅建筑的規(guī)劃設計中，要考慮的因素比較多，比如維度、地理環(huán)境、氣候特點、用地狀態(tài)等。從節(jié)能、舒適環(huán)境方面分析，建筑結構在主體朝向設計中，可以使用南北向或者接近南北向的方式為主，盡量不要使用東西向的方式，其房間布置要避開冬季主風向，從而保證室內的舒適度。建筑朝向設計，要遵循如下原則：冬季有適量的陽光照射到室內，還要減少外部圍護結構造成的熱量損失；夏季應盡量減少照射到室內；夏季通風性良好，防止冷風侵害影響；合理利用地形條件，滿足室內環(huán)境改善。
       2.1.2建筑物的體形系數(shù)
       落實建筑節(jié)能措施，確保建筑形態(tài)設計的合理性尤為重要，體形系數(shù)盡量減小，并且冬季輻射熱量增多，避風效果也比較好。小城鎮(zhèn)居住建筑一般都是單層或者低層的形式，體形系數(shù)較大。在設計環(huán)節(jié)，應考慮到多種因素的影響，保持體形系數(shù)最佳。因此，在設計時應考慮到冬季氣溫、日照輻射強度、建筑朝向、圍護結構保溫狀態(tài)、風環(huán)境等因素，才能實現(xiàn)系統(tǒng)平衡性設計，消除不利因素的影響。
       2.1.3建筑物的布局
       北方的冬季環(huán)境溫度較低，冷風對于人們的居住和生活影響比較大，所以在居住建筑設計中，應選擇合適的處理措施，比如選擇封閉的空間布局，形成局部微氣候環(huán)境，建設防護體系，促進節(jié)能效果的提升。其中，比較常用的方法是設置入戶門斗，人為的制作一個溫度阻尼區(qū)，從而起到緩沖的效果，避免冷風進入到室內造成溫度的降低。
       2.2建筑圍護結構節(jié)能設計
       建筑圍護結構是重要的組成部分，對于內部環(huán)境舒適度產生直接的影響。目前小城鎮(zhèn)居住建筑普遍沒有設置保溫隔熱的結構，所以舒適度較差，影響人們的生活。
       2.2.1外墻
       外墻是建筑的外圍結構，其熱量散失占總能耗的25%～28%，并且外墻結構也是每個建筑所必不可少的組成部分，所以外墻材料的性能以及質量對于室內空間舒適度有著直接的影響。目前我國的小城鎮(zhèn)居住建筑中，外墻材料主要是黏土磚，材料形式比較單一，保溫性能也比較差，投入使用后難以保障室內的舒適度。在冬季寒冷的地區(qū)，外墻通常要設置保溫材料，并且結合當?shù)氐那闆r選擇合適的材料，最好是應用空心磚或者混凝土空心砌塊。此外，在建筑施工中，還要選擇靈活性處理措施，外墻材料符合使用要求，達到保溫隔熱的效果。
       2.2.2屋面與地面
       對于目前的建筑住宅項目來說，屋頂?shù)慕Y構組成包含結構層、保溫層、防水層等。通過合理的控制屋頂能耗損失，可以提升建筑的保溫效果，選擇最佳保溫材料是關鍵。屋面保溫層不宜使用密度大、導熱系數(shù)高的保溫材料，防止重量過大而造成危險事故。同時，屋面保溫層也不能應用吸水率大的保溫材料，避免降雨等造成自重過大而產生事故問題。如果不得不使用吸水率大的材料，可以設置排水設施。當前建筑屋面隔熱材料包含玻璃棉、聚苯復合材料等，可以滿足建筑運行需要。
       在建筑保溫中，人們比較容易忽略的就是地面保溫。經過實踐經驗分析，冬季比較寒冷的地區(qū)，和外界直接接觸的地板以及沒有采暖設施的地板，如果沒有設置保溫結構，會導致能耗的增大，且會造成地面溫度的下降，對于人們居住生活造成不利的影響。而冬季寒冷的地區(qū)，如果地面直接和土壤接觸，且沒有選擇保溫措施，會導致周邊墻角的地面溫度較低，會出現(xiàn)結露的情況，也可能結霜，給人們正常生活帶來不利影響。所以在地面保溫中，可以在地面墊層鋪設爐渣等材料，還要加強防潮設計，防止熱量流失嚴重。
       2.2.3門與外窗
       在建筑工程結構中，門窗、墻體、屋面、地面是主要的圍護結構，門窗的絕熱效果是最差的，也是對室內居住舒適度影響最大的結構。門窗節(jié)能是從減少滲透量、減少熱流失量、減少太陽輻射方面出發(fā)。減少滲透量是為了避免室外冷熱氣流直接交換而導致的設備負荷增大，利用密封性的材料加強密封處理；減少熱流失量是為了避免因為室內外溫差過大而產生的熱量傳遞。一般情況下，需要合理的選擇節(jié)能門窗形式，使用節(jié)能玻璃，才能更好的減少窗體流失量。
       長期發(fā)展之下，很多的小城鎮(zhèn)居住建筑門窗設計比較簡單，組成也不復雜，以單層的形式為主，密封效果較差。外窗的熱量損失比較嚴重，占比達到30%左右。為了減少外窗造成的熱量流失，在符合自然通風、采光性的要求之下，盡量的減小窗墻比，可以使用雙層窗或者單框雙玻璃窗，提升密封性，從而可以達到總熱阻提高的效果。外門選擇使用雙層形式，如果應用單層結構，要做好保溫處理，提高隔熱效果。
       3被動式太陽能建筑的優(yōu)勢及設計
       3.1被動式太陽能建筑的優(yōu)勢
       目前我國的太陽能建筑可以分為主動式與被動式，主動式一般是通過機械系統(tǒng)提供動力才能達到系統(tǒng)運行的需要，滿足采暖、制冷的要求。而被動式太陽能建筑是根據(jù)建筑物的朝向、環(huán)焦鏡等合理設置，內部空間與外形科學處理，并且根據(jù)需要選擇最佳的建筑結構形式，在冬季可以集取、保持、儲存、分布太陽能等，達到采暖的要求；在夏季可以遮蓋建筑結構，防止過度照射導致室內環(huán)境溫度升高。在被動式太陽能建筑設計和應用中，可以充分的利用太陽的光和熱，保持室內環(huán)境的舒適度，減少化石能源的利用，促進生活環(huán)境的改善，對于提高建筑的運行效果產生積極的意義。
       3.2被動式太陽能建筑的設計策略
       3.2.1建筑的體型和朝向設計
       在小城鎮(zhèn)居住建筑設計中，體型應該盡量的保持正方形或者近似正方形的形式，住宅凈高控制在2.8m左右，進深通常不超過層高的2.5倍，而內北向房間進深應控制在建筑層高的1.5倍衣蛾你。對于獨立住宅的形式，面闊三開間時做一層，四開間以上做二層。體型的設計要盡量保持規(guī)則性，不要出現(xiàn)凹凸不齊的情況，并且各個單元有機的結合，盡可能的實現(xiàn)外墻面的重疊從而減小面積，特別是要注意山墻面積控制，減少西曬，在滿足平面功能的同時，還要盡量的增大南向的寬度，減少井深的作用是做好遮陽處理，可以采取建筑底層架構設計，考慮到底層環(huán)境景觀色劑要求，達到夏季導風、冬季防風的效果。
       對于小城鎮(zhèn)居住建筑的朝向設計，要選擇夏天的被動式太陽能的方式，達到自然通風的效果。冬季建筑立面應避開主風向，而夏季應該和主風向保持一定的夾角，從而達到通風性效果，滿足室內居住舒適度的要求，提高居住生活質量。
       3.2.2墻體設計
       材料是界面的物質成分組成，而構成是材料的空間組織方式，經過選擇多種材料組合形式，進行空間變化調整，可以制作成為不同界面的形式，要比傳統(tǒng)單一的界面有更多變化，比如某北方地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)住宅中，設計通氣格柵以及深色加氣混凝土砌塊形成墻體形式，可以滿足冬冷夏熱極端天氣的影響，促進室內環(huán)境改善。冬季太陽照射到格柵結構上，間層內空氣因為空間比較小，發(fā)生溫室效應而進入到空氣間層內，成為對流循環(huán)性反應。夏季受到太陽照射后，空氣間層結構溫度持續(xù)上升，通過開啟蓄熱墻底部與格柵，受到熱壓差的作用使得空氣上升排出去，達到良好的通風效果，溫度也能下降到合理的范圍內。這種結構墻體組成簡單、成本較低，滿足小城鎮(zhèn)居住生活需要，且經濟性良好，而且通過使用太陽能被動技術可以達到冬季取暖、夏季降溫的效果，實現(xiàn)雙重控制。格柵一般采用鋁制材料，也可以是當?shù)厣a數(shù)量較多的自然材料，均可達到正常使用的需要。
       3.2.3窗戶設計
       因為玻璃的熱傳導系數(shù)要遠遠超過墻體的傳熱系數(shù)，這就導致占據(jù)墻體面積較小的窗戶，能耗消耗比較大，熱量的損失比較高。從太陽能利用的角度方面分析，窗可以通過溫室效應進行被動式的采暖，同時也可以利用自然通風而實現(xiàn)被動式降溫，達到雙重利用的效果。因為我國北方地區(qū)的四季變化比較明顯，陽光的利用也有多重性，所以要設置可以調節(jié)的遮陽系統(tǒng)?；顒诱陉柕姆椒ê芏?，比如可調節(jié)外百葉窗，不僅可以遮擋太陽輻射熱量、冬季保溫等效果，還不會遮擋人們的視線，有著其他遮陽方式所不具備的優(yōu)勢。在夏季溫度較高的情況下，通過遮陽結構可以預防室溫過度升高，較之無遮陽結構來說，溫度降低超過5℃，減少制冷能耗；冬季溫度比較低，白天可以將大量的太陽光引入到室內，提升室內溫度，減少供熱負荷，而晚上利用百葉的調節(jié)性特點，把百葉和窗之間形成封閉空氣層，達到保溫的效果。百葉與窗之間設置空氣間層，這樣能夠達到非常好的效果。有研究人員的報告中顯示，將百葉與窗的距離設定在300mm時，系統(tǒng)運行效率是最高的，在百葉開啟45°后，這樣的效果達到最佳狀態(tài)。
       4結束語
       在我國現(xiàn)代社會高質量發(fā)展之下，建筑節(jié)能設計不斷成為該行業(yè)發(fā)展的主流，所以在小城鎮(zhèn)居住建筑規(guī)劃設計中，要融入節(jié)能設計的理念，遵循不同地區(qū)的特點和要求，選擇合適的設計方案，從而提高節(jié)能效果，為我國節(jié)能效果提升產生積極的意義。未來還要加強建筑節(jié)能技術的研究，突出先進節(jié)能設計理念的優(yōu)勢，從而可以提升室內環(huán)境舒適度，還能降低能源損耗，保護生態(tài)自然環(huán)境，促進空氣質量的提升，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略奠定基礎。

參考文獻
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