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摘要：近年来，随着我国社会经济的快速发展以及各种生态建设理念的融入，满足了人们对住宅建筑的需求，但同时也增加了能源的消耗量，如何优化住宅建筑节能设计，降低能源消耗量，成为现在建筑设计中一个重要的话题，由于住宅建筑能耗占我国总能耗的35%左右，与工业、农业、交通运输业的能耗不相上下；为此，有必要在建筑设计中采取科学合理、行之有效的措施降低建筑能耗。本文主要从建筑采取的节能原则和方法方面进行探讨，为建筑设计的节能优化的未来发展提供帮助和借鉴。
关键词：住宅；建筑设计；节能理念；优化控制；发展方向
1、节能理念
节能就是以最少的能源消耗获得与原来同等或更好的产品。节能需要我们加强对能源使用的管理，采用经济技术合理及社会与环境能够承受的措施，最大程度降低能源使用整个过程中的浪费，提高能源使用效率。其中，经济技术合理是指投入产出要合适，且现有技术能够达成；环境可以接受是指对环境的污染要降到最低，甚至做得不对环境造成污染或有利于环境改善；社会可以接受是指正常的生产与生活水平能够得到保障。
随着科技的迅速发展与社会的不断进步，人们将越来越多的注意力放到我们赖以生存的地球环境上来。如今世界各国都对减少污染、改善环境倾注了巨大的努力，其中最紧迫且最重要的问题就是能源问题。而要从根本上解决能源问题，不仅需要科技工作者去努力研究新能源的开发，而且需要我们每个人树立节能理念，减少不必要的资源能源浪费。近年来，人们在节能技术的研究和产品开发上都取得了巨大的成果。
传统的节能，是在某种程度上降低能耗，但在不需要发生耗能的情况下仍无法避免浪费。换句话说，我们使用节能灯在一定程度上是节能了。但当不需要亮灯的时候，如人离开后灯却依然亮着，这就造成了浪费。在酒店、办公楼、家居等场所，灯光总是长时间开启；在没有人的情况下灯却依然亮着，这就造成了巨大的浪费。
2、住宅建筑设计的节能原则
2.1在建筑整体的规划与单项设计方面
科学、合理的规划建筑的平面设计，只有这样才能够充分的形成房间所需的充分的通风，也使每个房间都可以有良好的采光条件。比如在设计建筑平面时，板式设计比塔式设计具有更好的采光与通风条件。
2.2在选择有力与节能建设的建筑地址与朝向方面
选择有利于节能建设的建筑地址与朝向，这样就可以充分的利用太阳能进行节能了。一般在我国，南北朝向的建筑比东西朝向的建筑更加节能，如果建筑的面积相同，主朝向的面积越大，这种节能效果差异越明显。另外，在建筑之间还要保持一定的距离，以便于充分利用太阳能资源。
2.3对窗户与墙的面积比例进行合理的设计
在建筑中最为薄弱的保温部位就是窗户。因此，在设计时把窗户的面积合理的控制一定范围内，有效的防止门窗缝隙之间的能量损耗，可以达到很好的节能效果。
2.4在建筑设计时改善维护结构具有的保温性能，也可以达到最佳的节能效果。
3、住宅建筑节能优化设计的途径
3.1住宅平面节能优化设计
住宅设计的首要就是确定户型面积，平面设计合理得当的住宅，不但居住舒适还能达到节能环保目的，这主要包括：
3.1.1土地是稀缺资源，适当的建筑面积可以减少土地的浪费。
3.1.2房屋所占的土地大小适中，既能满足家庭需求，还能减少不必要的建筑材料。
3.1.3避免过大的建筑面积也能节省工程施工过程中的能耗。
3.1.4当建筑住宅投入使用之后，那些大小合适的居住面积，以及通风、采光良好的房屋，才能有效减少家庭能耗。以房屋住宅的朝向设计为例，由于我国位于北半球，受太阳高度角和方位角的变换的综合影响，使得坐北朝南成为我国建筑最节能的朝向。科学分析，南北朝向的住宅有诸多优点，包括：
（1）夏凉。面朝南可以减少太阳辐射，且夏季东南风与建筑呈直角，住宅通风可以有效降低住宅内的湿热；
（2）冬暖。首先是可以增加太阳辐射时间，其次住宅北面布置为电梯楼道、管道井、卫生间、厨房等，可以有效阻挡冬天西北风，保持室内温度。在减少能耗前提下，保证住宅舒适度。3.2住宅外墙节能优化设计
墙体是整个住宅建筑的主体部分，除了具有承重和围护功能外，现在外墙的热交换界面特性逐渐被重视。有数据表明，采用了节能外墙的房屋的室内温度相比于采用普通外墙的房屋温差可达到4～10℃，也就是说采用节能外墙能有效地提高房屋的保温性，经过专家推算，外墙保温所降低的能耗占到房屋节能的一半以上。节能外墙的原理是在外墙中增加了一层隔热层，隔热层能有效降低室内环境与室外环境的热交换，从而起到保温隔热效果。
目前，节能外墙技术已经有了一定发展，也开发出几种的外墙隔热材料，包括：多空粘土砖、加气混凝土砌块以及一种复合隔热材料。其中复合隔热材料的效果最好，这种复合材料中添加了岩棉、矿棉、膨胀珍珠岩、玻璃棉、加气混凝土和保温性、憎水性极佳的薄膜聚苯乙高分子材料。
另外，从墙面的设计角度来分析，通过科学的设计也能提高普通住宅墙面的保温隔热效果。工程研究发现，合理的体型系数有助于降低住宅能耗。所谓体型系数，也就是建筑的比表面积，建筑学上的定义为：“建筑与室外大气接触之面积与其所围体积的比值”，通常来说比表面积越小越能减少室内与室外环境的热交换作用，但是房屋的修建有其规律，面部空间也受到各种条件限制，因此，针对住宅修建的规律，一般住宅进深l0m以上，长度在55m左右，体型系数保持在0.3以下。通俗说来，就是高大且宽敞的建筑比之矮窄的房屋要更节能，表面平整的墙壁比凹凸不平的隔热性更好。
从墙面形状角度来看，结合实际工程表明，建筑物的外墙的交角内侧受照射时间长，且由于散热差，较墙壁其他区域而言，其能耗较高，因此设计人员在设计住宅时可以通过减少房屋交角的办法来降低能耗，但为了有效连接各个墙面，可以采用弧形墙面，或者在使用允许情况下，将房屋设计成圆柱形，这样就能很好的减少室内与外部环境的热交换，减少室内能耗。
在墙壁上种植爬墙植物，也是很好的办法。植物的生长既能吸收阳光中的辐射能量，减少阳关对墙壁的直接照射，还能美化环境，同时植物光合作用释放的氧气对人体健康有益。有数据表明，房屋的植被覆盖率达90%，外墙表面温度可降低82℃，并且植物还能吸收温室气体和空气中的有害物质，减少温室效应。
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3.3住宅屋面节能优化设计
住宅屋面即屋顶，是一天中受到日光直接照射时间最长的部分，持续的日光辐射会使屋面温度高于住宅的其他部分，有数据显示，屋面所受辐射能量是房屋东西墙壁的2～3倍。夏季，住宅屋面超时间受热会导致室内温度迅速升高，极大的影响到室内的舒适性，为了降低室内温度，就不得不增加住宅能耗，因此，房屋屋面的隔热对于整个住宅极其重要要提升屋面的隔热效果有以下几种方法：
3.3.1增设保温隔热材料作为隔热层，隔热材料需要密度大、导热系数小，同时具有憎水性，目前已有材料中，发泡聚苯乙烯板非常适合作为屋面隔热材料。
3.3.2隔热层的安装位置也很重要，住宅屋顶都有防水层，但防水层在长期日光照射下极易老化假如隔热层安装于防水层下方，会很大程度上影响高热效果。因此，发泡聚苯乙烯板应安装与防水层上方，利用发泡塑料吸水性差的特点有效保护了屋顶防水层，还起到了隔热效果。
3.3.3可以在屋顶种植覆盖土壤，种植花卉、灌木等植被（如麦冬草、三色堇），既美观又环保。首先，屋顶种植的植被，能吸收阳光辐射的能量，将热量转化，同时也能吸收一部分温室气体，也起到了降低环境温度的作用，其次，土壤导热系数小，保温性能好，最后，土壤吸饱水分后会形成憎水层，起到防水作用。
3.3.4在屋顶设置蓄水池，通过水吸收阳光热能后蒸发带走热量，可有效降低屋顶温度，保持室内凉爽，有数据表明，屋顶采用蓄水或者是种植植被后，屋顶表面温度最多可下降27℃。
3.4住宅门窗节能优化设计
住宅门窗除了采光外，还是建筑自然通风的渠道，所以门窗同时也是住宅接受阳光辐射最直接的部位，一般门窗所用材料的导热系数较大，通常是墙体混凝土材料的3～4倍，因此要减少住宅的能耗，门窗是重要位置。合理设计门窗位置、选用隔热材料、选择更好的窗型和窗面积就成为减少能耗，提升室内舒适度的几种途径：
3.4.1开窗位置选择
由于我国夏季多为东南风，冬季多为西北风，因此门窗位置能直接决定住宅舒适度，将夏季迎风面作为主要开窗位置，增加住宅自然风对流，能保证室内凉爽，而北面尽量少开窗或者减小开窗面积，以抵挡寒冷的北风。
3.4.2窗型选择
住宅内少做落地窗和飘窗，多用气密性好的平窗。
3.4.3密封选择
提高外窗的密封性能，以往多用毛条密封，现在多使用胶条，大大提高了窗户的密封性。
3.4.4门窗配件选择
窗框提侣选用隔热性好的塑钢、铝合金、铝木复合型材、玻璃钢等材料，玻璃最好使用中空玻璃，即两层玻璃中间含有空气，空气的导热系数是已知所以物质中最小的，也就是说空气的隔热保温性最好。
4、现代住宅建筑设计发展方向
4.1现代住宅建筑设计提倡绿色发展
我国正处于经济发展的告诉上升期，获得经济飞速发展的同时，也造成了环境的污染。随着不断严重的环境问题，人们也逐渐意识到关注环境问题的重要性。建筑行业是一个消耗大量资源的行业，现在住宅建筑设计师更应将绿色设计、绿色建设理念加入到设计中。随着人们环境意识越来越强，人们更渴望生活在无污染无害的生活在“自然”中的住宅中，所以现代住宅建筑师再设计住宅时，应将阳光、河流等自然因素考虑在内，形成人、住宅建筑和自然三者有机结合在一起的新型现代住宅。
4.2现代住宅建筑设计要合理，以人为本
住宅建筑设计师在进行现代住宅建筑设计时不要忘记住宅是为居住者服务的初衷。在设计师进行住宅设计时，要始终坚持设计合理、以人为本的原则，站在居住着的位置设身处地为其考虑。现代住宅设计师应摆脱传统的设计思维，不单单考虑居住、吃饭、休息等基本需求，还应将居住者的业余活动空间考虑在内。实际上，随着人们生活质量的提高，人们除了基本的住宅需求外，现在对精神文化活动要求正在不断提高，所以合理对现代住宅布局的合理设计是十分有必要的。
4.3提高现代住宅建筑设计的适应性
现代住宅的适应性就是要求住宅建筑的设计能够将针对家庭需求及家庭成员的改变，从而需要对房屋进行二次设计考虑进去。针对这一要求就需要住宅设计师在进行设计时对住宅的空间格局进行调整，而住宅的结构则需要采用大开间进深的框架剪力墙结构及方便拆装、经济实惠的隔墙构件。同时综合考虑住宅内布线、插座、开关等位置的在调整，使现代住宅具有普遍的适应性，满足现代居住者的多样化需求。
4.4现代住宅建筑设计的智能化
随着科技技术的迅猛发展，我们已经进入了智能化时代。现代住宅建筑智能化是时代发展的必然趋势。住宅智能化就是指利用计算机、通讯与网络、自控、IC卡技术（即4C技术），通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。在进行现代住宅建筑的智能化设计时，要将新技术、新材料、新工艺、新设备运用到住宅上。当然，在推进智能化住宅建筑时要考虑自身的实际情况，不可盲目，要量力而行，从而达到现代住宅实用、先进智能的综合效果。
4.5现代住宅建筑设计要与时俱进
现代住宅建筑具有较强时代感。住宅是人们生活的必备条件，也是社会保障部门及房地产开发商投资固定资产。为了彰显现代住宅建筑的高质量及竞争力，我们需要跟上时代的步伐，将不断更新换代的新技术、新材料和新工艺运用到现代住宅中。针对现代住宅只有与时俱进才能迎合现代人们多变的生活居住需求。在现代住宅建筑设计中，运用新技术、新材料即可提高现代住宅的档次，又可以有效的降低建设成本保护环境。所以，现代住宅建筑设计要与时俱进，最大限度的运用应时的条件，增强住宅的适应性、时代感。4.6不断地采用新技术、新材料
对于住宅建筑的设计，在技术工艺以及材料的取用上，也要与时俱进，跟上科学技术的不断更新，新的技术、新的材料的使用不但能够提高建筑的质量，同时能够提高建筑物的品质以及竞争力。目前，在一些建筑中，一些新的材料，如低辐射玻璃，夹层塑料成型板等都普遍得到应用，同时，对于住宅内的设施，也采用一些高科技的产品，比如视频对讲机、家庭中央空调、全程联网监控设备、智能化电梯安全防控系统、热水中心系统等，都在一些住宅的设计中得到了应用，给住户带来了很大的方便。此外，在一些设计当中，为了满足居住者绿色环保的居住要求，很对设计者在设计当中都会应用到中央吸尘系统、同层墙排水系统等。
5、结束语
综上所述，住宅建筑设计已经进入了竞争比较激烈的时代，设计师应该始终保持认真负责，严肃的态度，遵循适用的，安全的基本原则，做到经济、美观，还要考虑住宅用户的心理变化，设计一个高质量的、有个性化的住宅建设发展。此外，多样化和节能、安全、合理的施工细节，将创建一个真正的高品质、高技术、生活环境的情感。
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论文作者:官锐
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期
论文发表时间:2015/10/12
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