集合住宅節(jié)能設(shè)計

1、建筑節(jié)能集合住宅節(jié)能設(shè)計【摘要】民用建筑中，集合住宅基數(shù)大，而且關(guān)系到人們切身生活的環(huán)境舒適度，集合住宅的節(jié)能設(shè)計實踐益處大。文章通過對一些集合住宅的節(jié)能措施進行整理、評價，作為集合住宅節(jié)能設(shè)計研究的開始，作為一種儲備和后續(xù)之用?！娟P(guān)鍵詞】 建筑節(jié)能；集合住宅；由外到內(nèi)建筑節(jié)能是指在同等需要或達到相同目的的情況下，積極地去提高能源利用率，減少建筑能耗。這里是指積極的去利用能源，不是不去用，是有效的利用，如何有效利用？建筑節(jié)能所能涉及的方面有哪些？節(jié)能的途徑和方法有哪些？建筑節(jié)能，要減少建筑能耗，可以從建筑能耗的途徑來進行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計。認識產(chǎn)生建筑能耗的因素，之后反過來進行相應(yīng)的“補救性”節(jié)能

2、設(shè)計。一個建筑位于相應(yīng)的環(huán)境之中，室外熱環(huán)境對建筑能耗有著相應(yīng)的影響，這包括：太陽輻射，室外空氣的溫度和濕度，風，降水，和室外環(huán)境小氣候。對于一個建筑物，可以由外內(nèi)來看待相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計：1.營造好的建筑周邊小環(huán)境，如增設(shè)相應(yīng)的綠化措施、水景等。2.對室外環(huán)境存在影響因素進行合理的取、舍選擇：通風、采光、太陽能利用、雨水收集再利用等。3.對于建筑物本身，人們生活于建筑當中，需要相應(yīng)的能耗來滿足熱環(huán)境舒適度的要求，建筑物本身會因為輻射、導(dǎo)熱和對流產(chǎn)生能耗。建筑失熱的因素主要有：1）通過外墻、屋頂和地面產(chǎn)生的傳導(dǎo)熱損失，以及窗戶造成的傳導(dǎo)和輻射傳熱損失。2）由于通風換氣和空氣滲透產(chǎn)生的熱損失。其途徑

3、可有門窗開啟、門窗縫隙、煙囪、通氣孔以及穿墻管孔隙等。3）由于熱水排入下水管道帶走的熱量。4）由于水分蒸發(fā)形成水蒸氣外排散失的熱量。對于建筑物可以進行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計來減少建筑能耗：1）建筑本身的設(shè)計、規(guī)劃 2）節(jié)能材料的應(yīng)用3）節(jié)能技術(shù)的輔助 4）使用過程中的管理、維護在民用建筑中，公共建筑的能耗比較大，大型建筑需要相應(yīng)的設(shè)備措施和大的能耗。在這里，我想談?wù)勛≌献≌┑墓?jié)能問題，住宅雖說能耗沒有公共建筑的大，但住宅的基數(shù)大，而且是人們居家生活的場所，尤其對于小孩和老人來說更是長時間的使用，住宅的節(jié)能設(shè)計一方面是建筑節(jié)能的一部分，同時好的節(jié)能設(shè)計能給人們帶來相應(yīng)的舒適生活環(huán)境，切身的提高人

4、們的生活質(zhì)量。下面通過對一些集合住宅的節(jié)能設(shè)計，通過圖片和資料，展開住宅建筑的節(jié)能設(shè)計，作為自己對節(jié)能知識的整理、儲備和對建筑節(jié)能關(guān)注、學習的開始。集合住宅建筑節(jié)能設(shè)計一、建筑基地的節(jié)能規(guī)劃 1. 促進自然通風的建筑基地規(guī)劃 夏季需要通風以增加建筑散熱及降低使用空調(diào)需求，大量的集合住宅社區(qū)開發(fā)，需注意基地方位與各棟建筑間距、方位，基地配置不應(yīng)阻礙自然風場流動，影響建筑自然通風。建筑應(yīng)盡量設(shè)計使其朝向可獲得最大季節(jié)主導(dǎo)風冷卻效果的朝向，并降低早上及下午的東西曬。一般而言，集合住宅社區(qū)街道的走向與配置原則，是應(yīng)將街道走向配置為與夏季主導(dǎo)風風向呈2030度的角度差異。上圖為德國某城鎮(zhèn)的整體基地計劃(

5、Daniels,2000)。該方案是以自然通風方位為其最高指導(dǎo)原則的基地規(guī)劃策略，在符合原設(shè)計之交通以及其它機能設(shè)施目標下，利用地形風場以促進自然通風。它以該地區(qū)特殊地形所產(chǎn)生的山風及谷風的流動路徑，規(guī)劃新市鎮(zhèn)小區(qū)爭取較多通風效果的建筑與街道走向，以避免建筑物阻擋山風及谷風的行進，使得整體的空調(diào)能耗降低許多。 2.合理采光的建筑基地規(guī)劃 對于集合住宅，以細長、表面積多的建筑物型態(tài)為佳，使得各規(guī)劃空間兼具通風、采光的效果，以獲得冬暖夏涼的居住環(huán)境。還有，可善用走廊、樓梯間、機械室、等服務(wù)性空間作為建筑主要居室與外部氣候的緩沖區(qū)，盡量配置在熱負荷最不利之位置做為緩沖空間，并減少東西向立面的表面積。

6、3.建筑周邊小環(huán)境的營造 在建筑的周邊增設(shè)相應(yīng)的環(huán)境綠化措施，可以彌補基地選址本身所帶有的不良因素，更好的促進建筑的節(jié)能?？梢酝ㄟ^樹種和栽種位置的選擇，通過樹木來提高周邊小環(huán)境的質(zhì)量，如通過植物來阻擋冬季主導(dǎo)風向的來風；通過樹木遮陰，防止西曬；通過水池的設(shè)置來降低入戶風的溫度并提高空氣的濕度。二、建筑物本身的節(jié)能設(shè)計1.建筑平面的節(jié)能設(shè)計1） 自然通風設(shè)計 生活居室以及其它容易蓄積高溫高濕之閣樓、天花板、廚房、浴室及洗衣空間等地方，應(yīng)給予提供充分、新鮮空氣的通風量，以降低建筑悶熱感及減少空調(diào)用電。建筑平面及房間門窗開口應(yīng)盡量設(shè)計使其可獲得最大有效的交叉通風效果，以確保氣流以人體之活動高度，適當

7、地流通至各個房間。 利用通風口及窗扉等建筑設(shè)計元素，以促進室內(nèi)氣流流通效果。 自然通風較好的平面設(shè)計 自然通風較差的平面設(shè)計 2）采光設(shè)計 照明節(jié)能管理技術(shù)的重點在于降低照明用電需量及避免產(chǎn)生額外熱量： 利用適當開窗設(shè)計、窗戶材質(zhì)、導(dǎo)光設(shè)計等手法獲得經(jīng)過控制與過濾之間接光促進室內(nèi)晝光照明效果。設(shè)計充分適當?shù)膲γ娴拇皯糸_口、開放式樓地板的設(shè)計及淺色調(diào)的室內(nèi)空間粉刷裝修，增進自然采光之效果。 使用高效率照明燈具，可降低用電量及避免產(chǎn)生額外熱量，減少空調(diào)用電。 室內(nèi)空間及戶外空間皆不要過份照明，大空間或大區(qū)域之照明應(yīng)善用投射燈或工作臺燈，避免全面照明。 3）綠化設(shè)計室內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的綠化，在主要風向端口

8、（如陽臺）種植綠色植物，對空氣進行過濾。2.建筑剖面的節(jié)能設(shè)計煙囪效應(yīng)促進自然通風 集合住宅小區(qū)之基地配置可促進小區(qū)之整體通風效果，但是建筑設(shè)計若沒有相對應(yīng)之通風氣流引入口之設(shè)計，則建筑物室內(nèi)空間亦無法獲得有效之通風冷卻效果。 一般來說冷空氣密度較高會集中在建筑底部，熱空氣密度較低會往建筑頂部上升移動，當建筑垂直剖面結(jié)構(gòu)具有特殊之煙囪效應(yīng)之氣流通道設(shè)計時，雖然建筑基地沒有可資利用之自然風場，建筑內(nèi)部亦將會產(chǎn)生如下圖所示的重力通風效果。當氣流入口至出口之煙囪高度愈高或煙囪截面積對樓地板面積比值愈大時，可獲得愈好之通風率及冷卻效果。再者，煙囪入口與出口之截面積比(反之亦同)愈大，則其通風率及冷卻效

9、果亦愈大。查爾斯科里亞的 管式住宅3.建筑立面的節(jié)能設(shè)計1）促進自然通風的建筑立面設(shè)計 自然通風的體積流率多寡與通風墻面開口的大小、風速、風向與開口的角度關(guān)系等有關(guān)。由自然通風的體積流率與室內(nèi)外之溫差，可大致計算帶走建筑室內(nèi)空間的總熱量。當風吹過建筑量體時，會在建筑物的上風面形成高壓帶，建筑物下風側(cè)形成低壓帶，因此欲獲得最佳的室內(nèi)空間通風效果，則需將通風入口安排在上風高壓帶，出口安排在下風低壓帶。由流體力學的學理與實驗可知，通風的出入口面積愈大或建筑表面通風口與風向愈垂直，則可獲得愈佳之建筑自然通風效果。 因此，根據(jù)上述原則，若建筑表面通風口與風向不垂直，可藉由建筑立面的開口大小與具有捕風效果

10、的遮陽構(gòu)造或?qū)эL板適當之安排與設(shè)計則也可促進自然通風。如下圖所示的具有捕風效果的立面設(shè)計。具有捕風效果的 立面細部設(shè)計建筑的自然通風，跟建筑立面開口大小、位置和方向有關(guān)，同時跟窗戶的形式有關(guān)，在進行建筑立面的設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)實際情況比較、選用不同的窗戶形式，以達到最佳的自然通風效果。2）建筑立面采光、遮陽設(shè)計根據(jù)室內(nèi)舒適度要求采用合理的窗地比，采用大小適宜的開窗大小，選擇好的開窗位置，這樣可以有效避免建筑的能耗，洞口對于建筑來說是一個直接對外的熱消散途徑。對于實際的生活中，人們應(yīng)當改變盲目喜歡大飄窗的購房習慣，設(shè)計要引導(dǎo)合理的窗墻比，雖然大飄窗增加室內(nèi)空間，而且采光、通風、觀景效果較好，但從建

11、筑節(jié)能方面看，約50%的能量都是通過窗子的玻璃外溢。建筑立面的遮陽設(shè)計很重要，開窗是為了空氣的流通、采光的需要和景觀，但是自然的室外環(huán)境往往無法滿足舒適度，尤其是日照的要求，通過合理的遮陽措施可以有效調(diào)高室內(nèi)的熱環(huán)境，減少空調(diào)的使用量。3）建筑立面垂直綠化設(shè)計 傳統(tǒng)的只是去關(guān)注平面上綠化，而很少去關(guān)注垂直方向上的綠化，建筑立面上的垂直綠化可以有效的進行節(jié)能，不僅有美化作用，而且可以很好的降低建筑的能耗。如建筑立面的爬藤類植物、植物外墻材料等。三、建筑材料的節(jié)能設(shè)計建筑處于室外熱環(huán)境之中，建筑的外表面直接與外界接觸，是產(chǎn)生能耗的主要界面，尤其是建筑外墻材料和窗洞口的材料（玻璃）：1.外墻材料的節(jié)

12、能設(shè)計保溫材料通常有板材（擠塑聚苯板、聚苯板等），粉材（保溫砂漿等），塊材（保溫磚等）。 采用外墻外保溫做法可以防止冷橋效應(yīng)。建筑圍護結(jié)構(gòu)中的一些部位，在室內(nèi)外溫差的作用下，形成熱流相對密集、內(nèi)表面溫度較低的區(qū)域。這些部位成為傳熱較多的橋梁，故稱為熱橋（thermal bridges），有時又可稱為冷橋(cold bridges)。熱橋往往是由于該部位的傳熱系數(shù)比相鄰部位大得多、保溫性能差得多所致，在圍護結(jié)構(gòu)中這是一種十分常見的現(xiàn)象。如砌在磚墻或加氣混凝土墻內(nèi)的金屬，混凝土或鋼筋混凝土的梁、柱、板和肋，預(yù)制保溫中的肋條，夾心保溫墻中為拉結(jié)內(nèi)外兩片墻體設(shè)置的金屬聯(lián)結(jié)件，外保溫墻體中為固定保溫板加

13、設(shè)的金屬錨固件，內(nèi)保溫層中設(shè)置的龍骨，挑出的陽臺板與主體結(jié)構(gòu)的連接部位，保溫門窗中的門窗框特別是金屬門窗框等等。 寒冷季節(jié)外墻角部散熱面積比吸熱面積為大，墻角內(nèi)空氣流動速度較慢，接受室內(nèi)熱量比鄰近的平直部位為少，也是熱流密集、內(nèi)表面溫度較低的熱橋部位。熱橋可以通過熱工計算、模擬測試或者實測得出定量的結(jié)果?，F(xiàn)在已有一些計算機模擬軟件，可以顯現(xiàn)出在不同條件下熱橋部位的溫度與熱流狀況。由于熱橋部位內(nèi)表面溫度較低，寒冬期間，該處溫度低于露點溫度時，水蒸氣就會凝結(jié)在其表面上，形成結(jié)露。此后，空氣中的灰塵容易沾上，逐漸變黑，從而長菌發(fā)霉。熱橋嚴重的部位，在寒冬時甚至會淌水，對生活和健康影響很大。 加強保溫

14、是處理熱橋的有效辦法。采用外墻內(nèi)保溫可以提高外墻內(nèi)表面溫度，但外墻與隔墻、外墻與樓板等連接處的熱橋比較明顯。內(nèi)保溫越好，經(jīng)由熱橋散失熱量所占的比例就越大。采用外保溫則由于保溫層覆蓋住整個外墻面，有利于避免熱橋的產(chǎn)生，但對于門窗口四周側(cè)壁也應(yīng)注意妥善保溫，避免此處熱量過多散失。至于鋁窗框的熱橋問題，可以通過在窗框內(nèi)設(shè)置斷熱條的方法解決。2.玻璃的節(jié)能設(shè)計 玻璃的節(jié)能特性主要根源于兩個特性，一是玻璃的隔熱能力，亦是熱傳透率 U值。另一則是玻璃的遮陽能力，亦即日射透過率i值。阻絕溫差的熱傳透率 U值比不上阻絕輻射傳透的i值重要。對于玻璃的選用有以下原則：1.隔熱性能（熱傳透率 U） (1).玻璃的隔

15、熱性能與玻璃的厚度有關(guān)，但與反射及吸熱性能無關(guān)。即相同厚度之普通、吸熱及反射玻璃之U均十分接近。 (2).雙層玻璃由于有空氣層，其隔熱性能較佳。2.遮陽性能（日射透過率i值） (1).玻璃的遮蔽性能與其表面的金屬涂膜有密切關(guān)系，其中遮陽性能以反射玻璃最佳，吸熱玻璃次之，透明玻璃最差。 (2).雙層玻璃對于遮陽性能并無幫助。 (3).目前市面上有一種 Low-e玻璃，為一種選擇性日射透過玻璃。為中間涂布低輻射化學反射膜之雙層玻璃，盡量使戶外可見光穿透以增加采旋旋光性，但阻絕不具采光效果、不可見的近紅外光，并且使室內(nèi)的紅外光熱量穿透玻璃發(fā)散至戶外，其日射取得系數(shù)i可在 0.3以下對空調(diào)節(jié)能甚有幫助

16、。 四、建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計1.吊扇、立扇或抽排風機促進通風效果，減少空調(diào)的使用量。2.熱水加熱 。降低熱水加熱能源成本之方法包含使用太陽能熱水器、熱泵熱水器及降低熱量散失等技術(shù)： 1）熱水主要用在一般住家的淋浴、洗衣、廚房洗滌，以及溫水游泳池上，這些熱水大多可由太陽能來供應(yīng)，太陽能熱水系統(tǒng)尌是利用太陽的熱量對家用熱水提供預(yù)熱或直接供應(yīng)其熱量。 2）當太陽能熱水器之加熱效率不是很高的地區(qū)，可考慮采用高效率之熱泵熱水器或高效率之電加熱器、瓦斯加熱器。 3）使用高隔熱效率之熱水儲槽。 4）將熱水供應(yīng)管路保溫。3. 集合住宅照明節(jié)能設(shè)計 1）由于居室空間之活動可能包含休憩狀態(tài)、談話狀態(tài)、閱讀狀態(tài)或其他

17、需精密辨識目標物的之活動狀態(tài)，另一方面亦需考慮自然晝光的輔助照明，因此所有區(qū)域皆頇有多層次照度控制的照明設(shè)計，可利用強弱開關(guān)、調(diào)光器、多燈泡、多段開關(guān)等達到節(jié)能的目的。 2）盡可能以較低照度之全般照明加重點照明為設(shè)計原則，某些較費眼力的工作區(qū)域應(yīng)提供局部的工作照明，例如住宅廚房的食譜或公共大廳的閱覽區(qū)。 3）某些加強集合住宅公共大廳或住家的室內(nèi)重要景觀或藝術(shù)品展示效果的重點照明應(yīng)有調(diào)光器及開關(guān)，以隨時調(diào)整所需亮度或啟閉。 4）戶外照明應(yīng)設(shè)計定時器及輔以晝光感知器或附亮度檢知器，以自動控制照明的啟閉。 5）目前已有一種低電壓或無線電遙控的照明群集遠程遙控開關(guān)（如圖6.2-1），特別適用于較大規(guī)模

18、之集合住宅或舊有建筑之照明節(jié)能改善。 6）自然采光設(shè)計，盡量利用晝光輔助室內(nèi)照明，特別是白天時常有人活動之區(qū)域，例如廚房、客廳。4.集合住宅照明光源設(shè)計 傳統(tǒng)上白熾鎢絲燈泡因具有使皮膚光彩美麗、低成本、體積小、可聚光、簡單、容易調(diào)光等特性，而廣為流傳使用。但若從節(jié)能觀點，事實上現(xiàn)代之最新照明光源已有很多具有和白熾烏絲燈泡相同優(yōu)點之燈泡，但卻照明效率更高、更為省電。以下將提供關(guān)于集合住宅照明光源選擇之參考原則 1）.日光燈照明效率高，廚房及其它工作區(qū)域可使用色溫度 30003500K 之日光燈，并不一定要使用線型燈管，可選用 PL 燈管或精101 巧型熒光燈管。需注意所有日光燈之壽命皆會因開關(guān)次

19、數(shù)增加而減短。 2）.使用較高效率之精巧型熒光燈作為室內(nèi)設(shè)計之對燈。 3）.鹵鎢燈是白熾燈泡，照明效率極低，必頇盡量避免使用，只能適用在重點加強照明或特殊場合，并且必頇注意其所產(chǎn)生之高熱。 4）.陰暗、需常期點燈之集合住宅大樓樓梯間、走廊應(yīng)采用低功率(912W)、高照明效率及使用壽命長之 PL燈管，以取代白熾燈泡。 5）.照明開關(guān)時常啟閉、點燈時間短之儲藏室、衣櫥等空間，可考慮采用白熾燈泡。 6）.兼具休閑及工作之多功能家庭辦公室，照明設(shè)計時應(yīng)以最大之共同照度需求作為全室之基本照度，再針對各活動類型設(shè)計重點照明。 7）.浴室應(yīng)使用30003500K之日光燈作為全室之基本照明，并輔以使用時間短、低亮度之燅立白熾燈泡作為鏡子照明。 8）.高強度氣體放電燈（HID），例如復(fù)金屬燈、高壓鈉燈，適合用于所有戶外照明。 9）.盡可能以較低照度之全般照明加重點照明為設(shè)計原則，依表 6.2-1所示之集合住宅各空間照度需求，設(shè)計照明燈具所需數(shù)量及適當之晝光利用，以避免浪費能源。可購買便宜、簡易型之照度計作為設(shè)計之