赵姝 邵亚飞 李鑫
北京中建建筑设计院有限公司 北京市 100161
摘要：‘结合中国条件，逐步实现建筑工业化。’这是党给建筑工作者指出的方向。人们是不可能靠手工业生产方式来多快好省地建设社会主义的。——梁思成在《从拖泥带水到干净利落》指出了中国建筑工业化的发展趋势。随着我国城市化的快速进程，以装配式住宅体系为核心的住宅工业化建设，已逐渐成为住宅建设的主要发展趋势。（Precast Concrete）装配式住宅以标准化为基础，具有节能环保、高效经济的优点。随着全球能源的日益紧张，建筑节能也开始得到了各国的重视，所以在装配式住宅的设计中应用绿色节能设计成为一个重要的课题。建筑师需要在方案设计构想的阶段注重建筑节能的设计方法和措施。
关键词：装配式住宅 建筑节能设计 斯维尔软件
一、研究背景
在全球工业化建设的推动下，越来越多的国家和城市在住宅建设方面大力推广装配式住宅体系，而人们对于人居环境也有着越来越高的要求。发展绿色节能建筑是全球化的趋势，也是新型城镇化建设的客观需求。对于装配式住宅和建筑的节能设计是当代设计师们研究的重要课题之一。
装配式住宅体系，具有劳动生产率高、建筑的整体质量高、建设成本低、节能环保等特点，也可以使建筑在建造的过程中资源利用更合理。而装配式住宅的节能设计需要设计师在传统住宅的节能设计的基础上深入研究适合装配式住宅的节能设计方法。
二、研究内容
现今，“建筑节能”的含义为：在建筑中合理使用和有效利用能源，不断提高能源利用率，以最小的环境负荷获得舒适环境，基于生态理念的建筑节能还必须加强对可再生能源的开发利用。设计师们借鉴了国外的先进经验和技术，对于装配式住宅、建筑节能技术的探索也在可持续地进行中。目前，建筑节能设计主要使用斯维尔软件，能够模拟新建建筑，计算出建筑各构件和部位的能耗情况，使设计人员能够在设计的过程中调整建筑的体型和材料从而达到节能设计的要求。国家也发行了建筑设计各专业的国家、地方的节能设计标准和规范。本文从设计的角度，借助斯维尔软件，进行分析和研究总结出适合装配式住宅的节能设计方法。
（一）住宅建筑节能设计需考虑的因素
勒?柯布西耶曾就建筑的目的论述道：“一所住宅，是一个防热、防冷、防雨、防贼、防冒失鬼的掩蔽体，是光线和阳光的接受器。”首先，建筑的设计需把气候的因素考虑进去，设计出适合当地气候特征的建筑。在传统的建筑节能设计中，设计师需要考虑总平面布局、绿化设计、建筑的朝向、建筑的体形、通风设计、日照设计、建筑围护结构设计等。而装配式住宅节能设计还需综合考虑装配式住宅本身的设计特点满足节能的要求。
（二）装配式住宅的平面模块组合和设计
装配式建筑在平面的设计中，主要遵循模数化、模块化的原则，少规格，多组合的形式。在节能方面，平面的组合形式对于建筑的体形系数会有较大的影响。装配式建筑的平面布置首先最好选用大空间的结构形式，平面的形状宜规则、均匀。而规则的平面形状非常有利于建筑节能，刚好满足了节能的要求。
1、基于国外一些先进基本设计理念的方法和系统
日本的CHS百年住宅体系[ CHS(Century Housing System),百年住宅，沿用了建筑持续使用一百年以上的理念，提高主体结构耐久性和内装部分的可变性，可以轻易的改变住宅性能，目标是持续使用100年、创造优良的社会住宅库存，为了满足可变的设计需求和良好的结构性能，其主体结构采用纯框架，上反梁的做法。]对国内装配式住宅有着很大的影响。国内目前的大量住宅都借鉴了这种住宅设计理念，在主体结构中，采用高强、高耐久性的新型材料，全装修交付，根据需求可以改变内装或者外装，并且可以进行长期的围护，从而大大提高住宅品质的目标。
2、模数化的装配式户型设计
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图1 装配式住宅户型图
图1为两个基于模数化设计的装配式户型图，采用集成化设计，将预留的管道线和设备井集中布置，尽量减少平立面开洞。户型墙体尽量平整对齐，减少预制构件的种类，减少特殊化设计。
（三）装配式住宅的体形设计
3.1 基本概念
“体形系数（S）”是建筑节能设计里的重要参数之一。“体形系数（S）”是建筑物与室外大气接触的外表面积F(不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积)与其包围的体积V之比。在住宅设计时，尽量减少建筑外表面积的凹凸程度。保证体形系数在规范规定的限值内。
3.2 不同体形的建筑节能指标分析
在建筑的不同类型中，住宅建筑属于标准化程度较高的建筑，同种规格的预制构件可以最大化的使用，也有利于同类户型的不同组合，同时也有利于形成较为平整的建筑外表面，达到符合节能效果的建筑体形。
图2 装配式住宅单元平面图
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图2为用上一节里的基本户型组成的单元平面图，从平面的形状可以看出，单元的外边缘凹凸少，较为平整，既有利于装配式建筑的设计，又有利于节能。单体建筑可以图2为基本单元进行组合，可以组成一个单元，两个单元，三个单元的单体住宅。通过斯维尔软件的计算，相同高度12层的建筑平面体形系数均在限值范围内。如表4-8。
表4-8 一梯六户体形系数值
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经软件计算，适当增加建筑的层数和长度有利于节能，体量大的建筑比体量小的建筑建筑的能耗小。
（三）装配式住宅的空间设计
建筑方案设计阶段中，有效管理建筑内环境的光热及通风是实现建筑节能的有效途径。
3.1 装配式住宅的通风设计
在北方地区，小区的设计中，首先要考虑建筑的朝向，住宅的朝向多设置为南北向，住宅内的主要房间设置在南向，楼梯间、卫生间、厨房等等在北侧。其次，在布置建筑单体时不要把单体设置的过于密集，会使小区内的通风条件变差，而且会影响采光。可以将建筑高低错落布置来改善建筑的通风效果，建筑的高低错落可以引导气流，在小区内流动起来形成良好的通风环境，从而降低夏季空调的负荷。
在建筑单体中，尽量采用自然通风设计，在贯穿全楼竖井中形成空气压力差，即“烟囱效应”。新鲜的空气经过室内使用后加热进入竖井排除室外。这种措施高效且不消耗能源。建筑的高度越高，热压作用下的自然通风效果越明显，所以在住宅设计中，越高的建筑自然通风效果越好。在一定的高度范围内，对于装配式住宅来说，高层建筑可以节省预制构件的种类，又有利于自然通风，有利于建筑的节能。
3.2 太阳能在装配式住宅中的应用
北方地区将起居室和主卧放在南侧，将楼梯间、卫生间、厨房等次要房间布置在北侧，即能够使主要房间获得更好的光线，还能够使主要房间能够直接获得太阳能。南向的外窗可以直接获得太阳热能。同一幢住宅楼，将其南向的窗户适当增大后，经软件计算，南向的窗墙比增加，建筑能耗减少。
（四）装配式住宅围护结构节能和气密性设计
4.1 围护结构节能设计
住宅的围护结构包括外墙，屋面，外门窗。传统住宅外墙保温是与墙体分开的，近年来，绿色建材厂家研发了许多新型保温材料，包括保温墙体一体的，例如夹芯板这类的墙体材料，用于装配式建筑，但是由于制作工艺复杂，密度大，不利于运输，所以目前外墙和屋面的保温材料还是用传统的保温材料居多，岩棉、挤塑聚苯板等等。住宅的门窗需选择传热系数在规范规定限值范围内的，传热系数小，气密性好的。
4.2 气密性设计
在住宅中设置能够包围整个外围护结构的、连续完整的气密层。良好的气密性可以减弱冬季冷风渗透到住宅内部，夏季可以有良好的隔热作用，降低室内空调的负荷、避免湿气入侵建筑，造成建筑发霉和损坏，减少室外的噪声污染和空气污染，提高居住者的生活品质。构件连接部位、门窗洞口、穿墙管线预留洞口这些气密性薄弱的部位需做特殊处理。
（五）结论和展望
一幢节能效果好的住宅能够在使用期间节省大量能耗，设计师需从前期的设计阶段考虑节能的设计。目前，装配式住宅还需在建筑设计方面做好前期的工作，设计出符合节能要求的，同时适合装配式施工的，节约成本的住宅项目。
参考文献
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