小城镇居住建筑节能设计探讨
小城镇居住建筑节能设计探讨
建筑分院 丁立
摘要：目前我国的城镇化处于高速发展的时期，小城镇对于经济与社会的发展有着至关重要的作用，所以全面展开小城镇居住建筑节能设计，是我国重要的发展决策。煤、石油、天然气化石能源不断的应用，对生态环境造成严重的破坏，所以必须要在建筑工程设计中，采取节能设计方案，才能更好的改善生态环境，促进人类社会的可持续发展。基于此，本文分析小城镇居住建筑节能设计理念，希望为今后建筑工程领域发展产生积极的意义。
关键词：小城镇；住宅；节能设计
我国社会的组成中，小城镇是重要组成部分，有着独特的文化底蕴，对于传承和发扬中华文化有着至关重要的意义。我国的建筑能耗占全国总能耗的1/4左右，尤其是在建筑领域高速发展的现代社会中，建筑建设、运行时能耗量增大。而化石能源是不可再生的资源，总量是有限的，如果一味的开采和使用，必然会导致人类社会的发展停滞不前。而我们也要认识到，只重视化石能源的利用，并不能改善人们的居住环境，甚至会影响居住的舒适度，还会威胁社会的发展。因此，在建筑领域发展中，要加强节能设计理念的应用，才能更好的满足人们的居住与生活的需要，为人类社会的可持续发展产生积极的意义。
1小城镇住宅建筑节能的必要性
1.1建筑节能可以有效缓解能源供需矛盾
我国地域面积比较大，有着丰富的自然环境和地理条件，所以能源储量比较丰富，但是我国人口数量众多，人均能源占有率比较低，还不足世界人均占有率的一半。同时，我国的资源储量也有分布不均匀、能源匮乏方面的问题，尤其是煤炭等燃料能源方面，缺口是比较大的。煤炭是主要的燃料能源，当前我国的利用率还比较低，对于可持续发展造成较大的影响。随着城市化进程加速，建筑能源量不断的增大，所以需要重视建筑节能措施的应用，从而可以有效的缓解供需矛盾。
1.2建筑节能促进环境改善，提高环境质量
当前我国的能源使用中，煤炭能源的使用量巨大，可以改善人们的生活质量，但是也造成很大的污染问题存在，对于人们生命健康造成不利的影响。随着人们生活质量不断提升，人们对于生活质量方面关注度日益提高。在这种情况之下，空调使用量日益增多。虽然空调的使用造成的污染不如煤炭大，但是空调过度使用，会排放出大量的二氧化硫、氮氧化物等有害气体，损害人类的生命健康。加强建筑节能设计，减少污染物的排放，保护人们的生命健康，对于人类社会的可持续发展产生积极的意义。
1.3建筑节能有利于保护耕地资源
在建筑墙体的施工中，黏土是主要的施工材料，尤其是小城镇的建筑中，会大范围的占用农田与耕地。有调查数据显示，使用黏土烧制的墙体砖，并不能符合国家的相关标准，而且会造成严重的耕地资源流失，资源浪费变得更加严重。除此之外，每年因为烧制黏土砖而造成的煤炭资源消耗量也比较大，甚至占用整个建筑能源损耗的一半以上。因此，加强建筑节能减排设置，不断的引入先进的施工材料，禁用红砖已经成为不可逆转的趋势。通过使用节能政策措施，实现资源的节约，对于生态环境保护产生积极的意义。
2小城镇居住建筑节能设计策略
2.1规划设计
在小城镇居住建筑设计中，规划设计是首先要考虑的因素，所以从整体建筑节能设计的角度出发，加强住宅小区的规划设计是达到节能效果的关键，也是我国实现建筑节能目标的关键要素，所以规划质量会给建筑系统设计以及节能效果产生影响。
2.1.1建筑物的朝向
在住宅建筑的规划设计中，要考虑的因素比较多，比如维度、地理环境、气候特点、用地状态等。从节能、舒适环境方面分析，建筑结构在主体朝向设计中，可以使用南北向或者接近南北向的方式为主，尽量不要使用东西向的方式，其房间布置要避开冬季主风向，从而保证室内的舒适度。建筑朝向设计，要遵循如下原则：冬季有适量的阳光照射到室内，还要减少外部围护结构造成的热量损失；夏季应尽量减少照射到室内；夏季通风性良好，防止冷风侵害影响；合理利用地形条件，满足室内环境改善。
2.1.2建筑物的体形系数
落实建筑节能措施，确保建筑形态设计的合理性尤为重要，体形系数尽量减小，并且冬季辐射热量增多，避风效果也比较好。小城镇居住建筑一般都是单层或者低层的形式，体形系数较大。在设计环节，应考虑到多种因素的影响，保持体形系数最佳。因此，在设计时应考虑到冬季气温、日照辐射强度、建筑朝向、围护结构保温状态、风环境等因素，才能实现系统平衡性设计，消除不利因素的影响。
2.1.3建筑物的布局
北方的冬季环境温度较低，冷风对于人们的居住和生活影响比较大，所以在居住建筑设计中，应选择合适的处理措施，比如选择封闭的空间布局，形成局部微气候环境，建设防护体系，促进节能效果的提升。其中，比较常用的方法是设置入户门斗，人为的制作一个温度阻尼区，从而起到缓冲的效果，避免冷风进入到室内造成温度的降低。
2.2建筑围护结构节能设计
建筑围护结构是重要的组成部分，对于内部环境舒适度产生直接的影响。目前小城镇居住建筑普遍没有设置保温隔热的结构，所以舒适度较差，影响人们的生活。
2.2.1外墙
外墙是建筑的外围结构，其热量散失占总能耗的25%～28%，并且外墙结构也是每个建筑所必不可少的组成部分，所以外墙材料的性能以及质量对于室内空间舒适度有着直接的影响。目前我国的小城镇居住建筑中，外墙材料主要是黏土砖，材料形式比较单一，保温性能也比较差，投入使用后难以保障室内的舒适度。在冬季寒冷的地区，外墙通常要设置保温材料，并且结合当地的情况选择合适的材料，最好是应用空心砖或者混凝土空心砌块。此外，在建筑施工中，还要选择灵活性处理措施，外墙材料符合使用要求，达到保温隔热的效果。
2.2.2屋面与地面
对于目前的建筑住宅项目来说，屋顶的结构组成包含结构层、保温层、防水层等。通过合理的控制屋顶能耗损失，可以提升建筑的保温效果，选择最佳保温材料是关键。屋面保温层不宜使用密度大、导热系数高的保温材料，防止重量过大而造成危险事故。同时，屋面保温层也不能应用吸水率大的保温材料，避免降雨等造成自重过大而产生事故问题。如果不得不使用吸水率大的材料，可以设置排水设施。当前建筑屋面隔热材料包含玻璃棉、聚苯复合材料等，可以满足建筑运行需要。
在建筑保温中，人们比较容易忽略的就是地面保温。经过实践经验分析，冬季比较寒冷的地区，和外界直接接触的地板以及没有采暖设施的地板，如果没有设置保温结构，会导致能耗的增大，且会造成地面温度的下降，对于人们居住生活造成不利的影响。而冬季寒冷的地区，如果地面直接和土壤接触，且没有选择保温措施，会导致周边墙角的地面温度较低，会出现结露的情况，也可能结霜，给人们正常生活带来不利影响。所以在地面保温中，可以在地面垫层铺设炉渣等材料，还要加强防潮设计，防止热量流失严重。
2.2.3门与外窗
在建筑工程结构中，门窗、墙体、屋面、地面是主要的围护结构，门窗的绝热效果是最差的，也是对室内居住舒适度影响最大的结构。门窗节能是从减少渗透量、减少热流失量、减少太阳辐射方面出发。减少渗透量是为了避免室外冷热气流直接交换而导致的设备负荷增大，利用密封性的材料加强密封处理；减少热流失量是为了避免因为室内外温差过大而产生的热量传递。一般情况下，需要合理的选择节能门窗形式，使用节能玻璃，才能更好的减少窗体流失量。
长期发展之下，很多的小城镇居住建筑门窗设计比较简单，组成也不复杂，以单层的形式为主，密封效果较差。外窗的热量损失比较严重，占比达到30%左右。为了减少外窗造成的热量流失，在符合自然通风、采光性的要求之下，尽量的减小窗墙比，可以使用双层窗或者单框双玻璃窗，提升密封性，从而可以达到总热阻提高的效果。外门选择使用双层形式，如果应用单层结构，要做好保温处理，提高隔热效果。
3被动式太阳能建筑的优势及设计
3.1被动式太阳能建筑的优势
目前我国的太阳能建筑可以分为主动式与被动式，主动式一般是通过机械系统提供动力才能达到系统运行的需要，满足采暖、制冷的要求。而被动式太阳能建筑是根据建筑物的朝向、环焦镜等合理设置，内部空间与外形科学处理，并且根据需要选择最佳的建筑结构形式，在冬季可以集取、保持、储存、分布太阳能等，达到采暖的要求；在夏季可以遮盖建筑结构，防止过度照射导致室内环境温度升高。在被动式太阳能建筑设计和应用中，可以充分的利用太阳的光和热，保持室内环境的舒适度，减少化石能源的利用，促进生活环境的改善，对于提高建筑的运行效果产生积极的意义。
3.2被动式太阳能建筑的设计策略
3.2.1建筑的体型和朝向设计
在小城镇居住建筑设计中，体型应该尽量的保持正方形或者近似正方形的形式，住宅净高控制在2.8m左右，进深通常不超过层高的2.5倍，而内北向房间进深应控制在建筑层高的1.5倍衣蛾你。对于独立住宅的形式，面阔三开间时做一层，四开间以上做二层。体型的设计要尽量保持规则性，不要出现凹凸不齐的情况，并且各个单元有机的结合，尽可能的实现外墙面的重叠从而减小面积，特别是要注意山墙面积控制，减少西晒，在满足平面功能的同时，还要尽量的增大南向的宽度，减少井深的作用是做好遮阳处理，可以采取建筑底层架构设计，考虑到底层环境景观色剂要求，达到夏季导风、冬季防风的效果。
对于小城镇居住建筑的朝向设计，要选择夏天的被动式太阳能的方式，达到自然通风的效果。冬季建筑立面应避开主风向，而夏季应该和主风向保持一定的夹角，从而达到通风性效果，满足室内居住舒适度的要求，提高居住生活质量。
3.2.2墙体设计
材料是界面的物质成分组成，而构成是材料的空间组织方式，经过选择多种材料组合形式，进行空间变化调整，可以制作成为不同界面的形式，要比传统单一的界面有更多变化，比如某北方地区乡镇住宅中，设计通气格栅以及深色加气混凝土砌块形成墙体形式，可以满足冬冷夏热极端天气的影响，促进室内环境改善。冬季太阳照射到格栅结构上，间层内空气因为空间比较小，发生温室效应而进入到空气间层内，成为对流循环性反应。夏季受到太阳照射后，空气间层结构温度持续上升，通过开启蓄热墙底部与格栅，受到热压差的作用使得空气上升排出去，达到良好的通风效果，温度也能下降到合理的范围内。这种结构墙体组成简单、成本较低，满足小城镇居住生活需要，且经济性良好，而且通过使用太阳能被动技术可以达到冬季取暖、夏季降温的效果，实现双重控制。格栅一般采用铝制材料，也可以是当地生产数量较多的自然材料，均可达到正常使用的需要。
3.2.3窗户设计
因为玻璃的热传导系数要远远超过墙体的传热系数，这就导致占据墙体面积较小的窗户，能耗消耗比较大，热量的损失比较高。从太阳能利用的角度方面分析，窗可以通过温室效应进行被动式的采暖，同时也可以利用自然通风而实现被动式降温，达到双重利用的效果。因为我国北方地区的四季变化比较明显，阳光的利用也有多重性，所以要设置可以调节的遮阳系统。活动遮阳的方法很多，比如可调节外百叶窗，不仅可以遮挡太阳辐射热量、冬季保温等效果，还不会遮挡人们的视线，有着其他遮阳方式所不具备的优势。在夏季温度较高的情况下，通过遮阳结构可以预防室温过度升高，较之无遮阳结构来说，温度降低超过5℃，减少制冷能耗；冬季温度比较低，白天可以将大量的太阳光引入到室内，提升室内温度，减少供热负荷，而晚上利用百叶的调节性特点，把百叶和窗之间形成封闭空气层，达到保温的效果。百叶与窗之间设置空气间层，这样能够达到非常好的效果。有研究人员的报告中显示，将百叶与窗的距离设定在300mm时，系统运行效率是最高的，在百叶开启45°后，这样的效果达到最佳状态。
4结束语
在我国现代社会高质量发展之下，建筑节能设计不断成为该行业发展的主流，所以在小城镇居住建筑规划设计中，要融入节能设计的理念，遵循不同地区的特点和要求，选择合适的设计方案，从而提高节能效果，为我国节能效果提升产生积极的意义。未来还要加强建筑节能技术的研究，突出先进节能设计理念的优势，从而可以提升室内环境舒适度，还能降低能源损耗，保护生态自然环境，促进空气质量的提升，为实现可持续发展的战略奠定基础。
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