集合住宅節(jié)能設(shè)計(jì)

1、建筑節(jié)能集合住宅節(jié)能設(shè)計(jì)【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(jì)實(shí)踐益處大。文章通過(guò)對(duì)一些集合住宅的節(jié)能措施進(jìn)行整理、評(píng)價(jià)，作為集合住宅節(jié)能設(shè)計(jì)研究的開(kāi)始，作為一種儲(chǔ)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(dá)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(lái)進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。認(rèn)識(shí)產(chǎn)生建筑能耗的因素，之后反過(guò)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的“補(bǔ)救性”節(jié)能

2、設(shè)計(jì)。一個(gè)建筑位于相應(yīng)的環(huán)境之中，室外熱環(huán)境對(duì)建筑能耗有著相應(yīng)的影響，這包括：太陽(yáng)輻射，室外空氣的溫度和濕度，風(fēng)，降水，和室外環(huán)境小氣候。對(duì)于一個(gè)建筑物，可以由外內(nèi)來(lái)看待相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)：1.營(yíng)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(duì)室外環(huán)境存在影響因素進(jìn)行合理的取、舍選擇：通風(fēng)、采光、太陽(yáng)能利用、雨水收集再利用等。3.對(duì)于建筑物本身，人們生活于建筑當(dāng)中，需要相應(yīng)的能耗來(lái)滿足熱環(huán)境舒適度的要求，建筑物本身會(huì)因?yàn)檩椛洹?dǎo)熱和對(duì)流產(chǎn)生能耗。建筑失熱的因素主要有：1）通過(guò)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(fēng)換氣和空氣滲透產(chǎn)生的熱損失。其途徑

3、可有門窗開(kāi)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(duì)于建筑物可以進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)減少建筑能耗：1）建筑本身的設(shè)計(jì)、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(guò)程中的管理、維護(hù)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(wèn)題，住宅雖說(shuō)能耗沒(méi)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(chǎng)所，尤其對(duì)于小孩和老人來(lái)說(shuō)更是長(zhǎng)時(shí)間的使用，住宅的節(jié)能設(shè)計(jì)一方面是建筑節(jié)能的一部分，同時(shí)好的節(jié)能設(shè)計(jì)能給人們帶來(lái)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(guò)對(duì)一些集合住宅的節(jié)能設(shè)計(jì)，通過(guò)圖片和資料，展開(kāi)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，作為自己對(duì)節(jié)能知識(shí)的整理、儲(chǔ)備和對(duì)建筑節(jié)能關(guān)注、學(xué)習(xí)的開(kāi)始。集合住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一、建筑基地的節(jié)能規(guī)劃 1. 促進(jìn)自然通風(fēng)的建筑基地規(guī)劃 夏季需要通風(fēng)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(kāi)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(fēng)場(chǎng)流動(dòng)，影響建筑自然通風(fēng)。建筑應(yīng)盡量設(shè)計(jì)使其朝向可獲得最大季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)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(fēng)風(fēng)向呈2030度的角度差異。上圖為德國(guó)某城鎮(zhèn)的整體基地計(jì)劃(

5、Daniels,2000)。該方案是以自然通風(fēng)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(jì)之交通以及其它機(jī)能設(shè)施目標(biāo)下，利用地形風(fēng)場(chǎng)以促進(jìn)自然通風(fēng)。它以該地區(qū)特殊地形所產(chǎn)生的山風(fēng)及谷風(fēng)的流動(dòng)路徑，規(guī)劃新市鎮(zhèn)小區(qū)爭(zhēng)取較多通風(fēng)效果的建筑與街道走向，以避免建筑物阻擋山風(fēng)及谷風(fēng)的行進(jìn)，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(duì)于集合住宅，以細(xì)長(zhǎng)、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(fēng)、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(jī)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(fù)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(yíng)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(bǔ)基地選址本身所帶有的不良因素，更好的促進(jìn)建筑的節(jié)能?？梢酝ㄟ^(guò)樹(shù)種和栽種位置的選擇，通過(guò)樹(shù)木來(lái)提高周邊小環(huán)境的質(zhì)量，如通過(guò)植物來(lái)阻擋冬季主導(dǎo)風(fēng)向的來(lái)風(fēng)；通過(guò)樹(shù)木遮陰，防止西曬；通過(guò)水池的設(shè)置來(lái)降低入戶風(fēng)的溫度并提高空氣的濕度。二、建筑物本身的節(jié)能設(shè)計(jì)1.建筑平面的節(jié)能設(shè)計(jì)1） 自然通風(fēng)設(shè)計(jì) 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(fēng)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(kāi)口應(yīng)盡量設(shè)計(jì)使其可獲得最大有效的交叉通風(fēng)效果，以確保氣流以人體之活動(dòng)高度，適當(dāng)

7、地流通至各個(gè)房間。 利用通風(fēng)口及窗扉等建筑設(shè)計(jì)元素，以促進(jìn)室內(nèi)氣流流通效果。 自然通風(fēng)較好的平面設(shè)計(jì) 自然通風(fēng)較差的平面設(shè)計(jì) 2）采光設(shè)計(jì) 照明節(jié)能管理技術(shù)的重點(diǎn)在于降低照明用電需量及避免產(chǎn)生額外熱量： 利用適當(dāng)開(kāi)窗設(shè)計(jì)、窗戶材質(zhì)、導(dǎo)光設(shè)計(jì)等手法獲得經(jīng)過(guò)控制與過(guò)濾之間接光促進(jìn)室內(nèi)晝光照明效果。設(shè)計(jì)充分適當(dāng)?shù)膲γ娴拇皯糸_(kāi)口、開(kāi)放式樓地板的設(shè)計(jì)及淺色調(diào)的室內(nèi)空間粉刷裝修，增進(jìn)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(guò)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(tái)燈，避免全面照明。 3）綠化設(shè)計(jì)室內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的綠化，在主要風(fēng)向端口

8、（如陽(yáng)臺(tái)）種植綠色植物，對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾。2.建筑剖面的節(jié)能設(shè)計(jì)煙囪效應(yīng)促進(jìn)自然通風(fēng) 集合住宅小區(qū)之基地配置可促進(jìn)小區(qū)之整體通風(fēng)效果，但是建筑設(shè)計(jì)若沒(méi)有相對(duì)應(yīng)之通風(fēng)氣流引入口之設(shè)計(jì)，則建筑物室內(nèi)空間亦無(wú)法獲得有效之通風(fēng)冷卻效果。 一般來(lái)說(shuō)冷空氣密度較高會(huì)集中在建筑底部，熱空氣密度較低會(huì)往建筑頂部上升移動(dòng)，當(dāng)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(jì)時(shí)，雖然建筑基地沒(méi)有可資利用之自然風(fēng)場(chǎng)，建筑內(nèi)部亦將會(huì)產(chǎn)生如下圖所示的重力通風(fēng)效果。當(dāng)氣流入口至出口之煙囪高度愈高或煙囪截面積對(duì)樓地板面積比值愈大時(shí)，可獲得愈好之通風(fēng)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(fēng)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(jì)1）促進(jìn)自然通風(fēng)的建筑立面設(shè)計(jì) 自然通風(fēng)的體積流率多寡與通風(fēng)墻面開(kāi)口的大小、風(fēng)速、風(fēng)向與開(kāi)口的角度關(guān)系等有關(guān)。由自然通風(fēng)的體積流率與室內(nèi)外之溫差，可大致計(jì)算帶走建筑室內(nèi)空間的總熱量。當(dāng)風(fēng)吹過(guò)建筑量體時(shí)，會(huì)在建筑物的上風(fēng)面形成高壓帶，建筑物下風(fēng)側(cè)形成低壓帶，因此欲獲得最佳的室內(nèi)空間通風(fēng)效果，則需將通風(fēng)入口安排在上風(fēng)高壓帶，出口安排在下風(fēng)低壓帶。由流體力學(xué)的學(xué)理與實(shí)驗(yàn)可知，通風(fēng)的出入口面積愈大或建筑表面通風(fēng)口與風(fēng)向愈垂直，則可獲得愈佳之建筑自然通風(fēng)效果。 因此，根據(jù)上述原則，若建筑表面通風(fēng)口與風(fēng)向不垂直，可藉由建筑立面的開(kāi)口大小與具有捕風(fēng)效果

10、的遮陽(yáng)構(gòu)造或?qū)эL(fēng)板適當(dāng)之安排與設(shè)計(jì)則也可促進(jìn)自然通風(fēng)。如下圖所示的具有捕風(fēng)效果的立面設(shè)計(jì)。具有捕風(fēng)效果的 立面細(xì)部設(shè)計(jì)建筑的自然通風(fēng)，跟建筑立面開(kāi)口大小、位置和方向有關(guān)，同時(shí)跟窗戶的形式有關(guān)，在進(jìn)行建筑立面的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況比較、選用不同的窗戶形式，以達(dá)到最佳的自然通風(fēng)效果。2）建筑立面采光、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)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(kāi)窗大小，選擇好的開(kāi)窗位置，這樣可以有效避免建筑的能耗，洞口對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)是一個(gè)直接對(duì)外的熱消散途徑。對(duì)于實(shí)際的生活中，人們應(yīng)當(dāng)改變盲目喜歡大飄窗的購(gòu)房習(xí)慣，設(shè)計(jì)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(fēng)、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(guò)窗子的玻璃外溢。建筑立面的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)很重要，開(kāi)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(wú)法滿足舒適度，尤其是日照的要求，通過(guò)合理的遮陽(yáng)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(jì) 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(jìn)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(jì)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(jì)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(hù)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(duì)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(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)中這是一種十分常見(jiàn)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(yáng)臺(tái)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(dòng)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(guò)熱工計(jì)算、模擬測(cè)試或者實(shí)測(cè)得出定量的結(jié)果?，F(xiàn)在已有一些計(jì)算機(jī)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(diǎn)溫度時(shí)，水蒸氣就會(huì)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(zhǎng)菌發(fā)霉。熱橋嚴(yán)重的部位，在寒冬時(shí)甚至?xí)仕瑢?duì)生活和健康影響很大。 加強(qiáng)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(gè)外墻面，有利于避免熱橋的產(chǎn)生，但對(duì)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(guò)多散失。至于鋁窗框的熱橋問(wèn)題，可以通過(guò)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(jì) 玻璃的節(jié)能特性主要根源于兩個(gè)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(yáng)能力，亦即日射透過(guò)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(duì)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(wú)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(yáng)性能（日射透過(guò)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(yáng)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(duì)于遮陽(yáng)性能并無(wú)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(guò)玻璃。為中間涂布低輻射化學(xué)反射膜之雙層玻璃，盡量使戶外可見(jiàn)光穿透以增加采旋旋光性，但阻絕不具采光效果、不可見(jiàn)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(duì)空調(diào)節(jié)能甚有幫助

16、。 四、建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)1.吊扇、立扇或抽排風(fēng)機(jī)促進(jìn)通風(fēng)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(yáng)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(yáng)能來(lái)供應(yīng)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)尌是利用太陽(yáng)的熱量對(duì)家用熱水提供預(yù)熱或直接供應(yīng)其熱量。 2）當(dāng)太陽(yáng)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(chǔ)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(jì) 1）由于居室空間之活動(dòng)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(shí)目標(biāo)物的之活動(dòng)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(jì)，可利用強(qiáng)弱開(kāi)關(guān)、調(diào)光器、多燈泡、多段開(kāi)關(guān)等達(dá)到節(jié)能的目的。 2）盡可能以較低照度之全般照明加重點(diǎn)照明為設(shè)計(jì)原則，某些較費(fèi)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(qiáng)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(diǎn)照明應(yīng)有調(diào)光器及開(kāi)關(guān)，以隨時(shí)調(diào)整所需亮度或啟閉。 4）戶外照明應(yīng)設(shè)計(jì)定時(shí)器及輔以晝光感知器或附亮度檢知器，以自動(dòng)控制照明的啟閉。 5）目前已有一種低電壓或無(wú)線電遙控的照明群集遠(yuǎn)程遙控開(kāi)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(jì)，盡量利用晝光輔助室內(nèi)照明，特別是白天時(shí)常有人活動(dòng)之區(qū)域，例如廚房、客廳。4.集合住宅照明光源設(shè)計(jì) 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(jiǎn)單、容易調(diào)光等特性，而廣為流傳使用。但若從節(jié)能觀點(diǎn)，事實(shí)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(diǎn)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(huì)因開(kāi)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(jì)之對(duì)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(diǎn)加強(qiáng)照明或特殊場(chǎng)合，并且必頇注意其所產(chǎn)生之高熱。 4）.陰暗、需常期點(diǎn)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(zhǎng)之 PL燈管，以取代白熾燈泡。 5）.照明開(kāi)關(guān)時(shí)常啟閉、點(diǎn)燈時(shí)間短之儲(chǔ)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(jì)時(shí)應(yīng)以最大之共同照度需求作為全室之基本照度，再針對(duì)各活動(dòng)類型設(shè)計(jì)重點(diǎn)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(shí)間短、低亮度之燅立白熾燈泡作為鏡子照明。 8）.高強(qiáng)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(diǎn)照明為設(shè)計(jì)原則，依表 6.2-1所示之集合住宅各空間照度需求，設(shè)計(jì)照明燈具所需數(shù)量及適當(dāng)之晝光利用，以避免浪費(fèi)能源?？少?gòu)買便宜、簡(jiǎn)易型之照度計(jì)作為設(shè)計(jì)之