小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設(shè)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(jīng)濟與社會的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，所以全面展開小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設(shè)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(shè)計中，采取節(jié)能設(shè)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(shè)計理念，希望為今后建筑工程領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生積極的意義。
關(guān)鍵詞：小城鎮(zhèn)；住宅；節(jié)能設(shè)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(guān)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(lǐng)域高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，建筑建設(shè)、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(lǐng)域發(fā)展中，要加強節(jié)能設(shè)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量不斷提升，人們對于生活質(zhì)量方面關(guān)注度日益提高。在這種情況之下，空調(diào)使用量日益增多。雖然空調(diào)的使用造成的污染不如煤炭大，但是空調(diào)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(shè)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(chǎn)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(nóng)田與耕地。有調(diào)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(guān)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(shè)置，不斷的引入先進的施工材料，禁用紅磚已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)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(chǎn)生積極的意義。
       2小城鎮(zhèn)居住建筑節(jié)能設(shè)計策略
       2.1規(guī)劃設(shè)計
       在小城鎮(zhèn)居住建筑設(shè)計中，規(guī)劃設(shè)計是首先要考慮的因素，所以從整體建筑節(jié)能設(shè)計的角度出發(fā)，加強住宅小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計是達到節(jié)能效果的關(guān)鍵，也是我國實現(xiàn)建筑節(jié)能目標的關(guān)鍵要素，所以規(guī)劃質(zhì)量會給建筑系統(tǒng)設(shè)計以及節(jié)能效果產(chǎn)生影響。
       2.1.1建筑物的朝向
       在住宅建筑的規(guī)劃設(shè)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(jié)構(gòu)在主體朝向設(shè)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(nèi)的舒適度。建筑朝向設(shè)計，要遵循如下原則：冬季有適量的陽光照射到室內(nèi)，還要減少外部圍護結(jié)構(gòu)造成的熱量損失；夏季應盡量減少照射到室內(nèi)；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(nèi)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(shè)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(shè)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(shè)計時應考慮到冬季氣溫、日照輻射強度、建筑朝向、圍護結(jié)構(gòu)保溫狀態(tài)、風環(huán)境等因素，才能實現(xiàn)系統(tǒng)平衡性設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(nèi)造成溫度的降低。
       2.2建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計
       建筑圍護結(jié)構(gòu)是重要的組成部分，對于內(nèi)部環(huán)境舒適度產(chǎn)生直接的影響。目前小城鎮(zhèn)居住建筑普遍沒有設(shè)置保溫隔熱的結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，其熱量散失占總能耗的25%～28%，并且外墻結(jié)構(gòu)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(zhì)量對于室內(nèi)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(nèi)的舒適度。在冬季寒冷的地區(qū)，外墻通常要設(shè)置保溫材料，并且結(jié)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(jié)構(gòu)組成包含結(jié)構(gòu)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(guān)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(chǎn)生事故問題。如果不得不使用吸水率大的材料，可以設(shè)置排水設(shè)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(jīng)過實踐經(jīng)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(shè)施的地板，如果沒有設(shè)置保溫結(jié)構(gòu)，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(jié)露的情況，也可能結(jié)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(shè)爐渣等材料，還要加強防潮設(shè)計，防止熱量流失嚴重。
       2.2.3門與外窗
       在建筑工程結(jié)構(gòu)中，門窗、墻體、屋面、地面是主要的圍護結(jié)構(gòu)，門窗的絕熱效果是最差的，也是對室內(nèi)居住舒適度影響最大的結(jié)構(gòu)。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(shè)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(nèi)外溫差過大而產(chǎn)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(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(shè)置，內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，防止過度照射導致室內(nèi)環(huán)境溫度升高。在被動式太陽能建筑設(shè)計和應用中，可以充分的利用太陽的光和熱，保持室內(nèi)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(chǎn)生積極的意義。
       3.2被動式太陽能建筑的設(shè)計策略
       3.2.1建筑的體型和朝向設(shè)計
       在小城鎮(zhèn)居住建筑設(shè)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(nèi)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(shè)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(jié)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(gòu)設(shè)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(shè)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(nèi)居住舒適度的要求，提高居住生活質(zhì)量。
       3.2.2墻體設(shè)計
       材料是界面的物質(zhì)成分組成，而構(gòu)成是材料的空間組織方式，經(jīng)過選擇多種材料組合形式，進行空間變化調(diào)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(shè)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(nèi)環(huán)境改善。冬季太陽照射到格柵結(jié)構(gòu)上，間層內(nèi)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(nèi)，成為對流循環(huán)性反應。夏季受到太陽照射后，空氣間層結(jié)構(gòu)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(nèi)。這種結(jié)構(gòu)墻體組成簡單、成本較低，滿足小城鎮(zhèn)居住生活需要，且經(jīng)濟性良好，而且通過使用太陽能被動技術(shù)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(chǎn)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(shè)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(shè)置可以調(diào)節(jié)的遮陽系統(tǒng)。活動遮陽的方法很多，比如可調(diào)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(jié)構(gòu)可以預防室溫過度升高，較之無遮陽結(jié)構(gòu)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(nèi)，提升室內(nèi)溫度，減少供熱負荷，而晚上利用百葉的調(diào)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(shè)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(shè)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(jié)束語
       在我國現(xiàn)代社會高質(zhì)量發(fā)展之下，建筑節(jié)能設(shè)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(shè)計中，要融入節(jié)能設(shè)計的理念，遵循不同地區(qū)的特點和要求，選擇合適的設(shè)計方案，從而提高節(jié)能效果，為我國節(jié)能效果提升產(chǎn)生積極的意義。未來還要加強建筑節(jié)能技術(shù)的研究，突出先進節(jié)能設(shè)計理念的優(yōu)勢，從而可以提升室內(nèi)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(zhì)量的提升，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略奠定基礎(chǔ)。

參考文獻
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