影响居住建筑节能设计因素的分析与研究

引言

随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的不断提升，建筑节能已成为可持续发展领域的重要议题，而居住建筑作为能源消耗的主要载体之一，其节能设计的重要性愈发凸显。

一、居住建筑节能设计相关理论基础

1.1 节能设计的基本原则

居住建筑节能设计需遵循系统性与适应性相统一的原则，将建筑视为与环境互动的有机整体，而非孤立的人工构造。气候适应性是首要原则，设计需充分回应地域气候特征，通过建筑形态、朝向、开窗方式等被动式策略，减少对主动式能源设备的依赖。例如，寒冷地区注重围护结构的保温性能以降低采暖能耗，炎热地区则通过遮阳设计与自然通风提升降温效率。全生命周期理念贯穿设计始终，要求在建筑材料选择、施工建造、运营维护及拆除回收的全阶段考量能源消耗与环境影响。优先采用本地化、可再生的建筑材料，减少运输过程中的能耗。兼顾建筑使用过程中的能源效率与后期改造的灵活性，避免短期节能与长期成本的矛盾。

1.2 节能设计的主要目标

居住建筑节能设计的核心目标是降低建筑运行阶段的能源消耗，通过被动式设计与主动式技术结合，减少对化石能源的依赖，推动能源结构向低碳化转型。

提升建筑的环境适应性与韧性，使建筑在气候变化背景下保持稳定的能源效率。例如，通过增强围护结构的热稳定性，减少极端天气对室内热环境的影响，降低临时能源消耗。同时，推动可再生能源在建筑中的应用，如太阳能、地热能的整合利用，逐步实现建筑能源自给自足，减少对外部电网的依赖。

二、影响居住建筑节能设计的主要因素

2.1 气候因素

气候是决定居住建筑节能设计方向的基础性因素，其温度、湿度、日照时长、风速等特征直接塑造设计策略的核心逻辑。在严寒地区，漫长的低温期要求建筑以保温为核心，通过加厚外墙保温层、缩小开窗面积等方式减少室内热量流失；而在夏热冬暖地区，高温高湿环境则推动设计聚焦隔热与通风，如采用架空层设计阻隔地面热气，或通过导风板引导自然气流加速散热。

2.2 建筑设计因素

建筑设计的空间形态与布局对节能效果具有决定性影响。建筑体型系数（表面积与体积之比）直接关系散热效率，紧凑的建筑形态能减少热量交换面积，降低能耗；而分散式布局可能因外墙面积增加导致能源损失加剧。平面布局中，功能分区的合理性同样关键，将频繁使用的起居室、卧室等核心空间布置在采光通风条件最优的区域，可减少对人工照明与机械通风的依赖。

2.3 建筑材料因素

建筑材料的热工性能是实现节能设计的物质基础。围护结构材料的导热系数、热容量直接决定保温隔热效果：保温材料如挤塑板、岩棉能有效阻断热量传递，而加气混凝土等轻质材料则通过多孔结构降低导热性。材料的耐久性与环保性也纳入考量，易老化的材料可能导致保温性能随时间衰减，增加后期维护能耗；而不可再生材料的过度使用，则与全生命周期节能理念相悖。

2.4 设备系统因素

建筑设备系统的能效水平直接决定运行阶段的能源消耗。暖通空调系统的选型与配置尤为关键，变频技术的应用可根据负荷变化调节能耗，而地源热泵、空气源热泵等设备能通过可再生能源替代传统化石能源。照明系统中，LED 等高效光源的普及大幅降低用电需求，配合智能感应控制可进一步减少无效能耗。热水供应系统则可通过太阳能集热器与辅助热源结合，实现能源梯级利用。

2.5 政策与标准因素

政策法规与技术标准为节能设计提供刚性约束与方向指引。强制性节能标准明确建筑围护结构热工性能、设备能效等级等底线要求，推动行业整体技术升级；而激励性政策如绿色建筑补贴、可再生能源应用优惠，则鼓励设计方采用更先进的节能技术。地方政府根据地域特征制定的适应性标准，进一步细化节能要求 —— 如夏热冬冷地区同时强调冬季保温与夏季隔热，高原地区则关注太阳辐射利用与防寒保暖的平衡。政策的动态调整还能响应能源结构转型需求。

三、基于影响因素的居住建筑节能设计策略

3.1 结合气候特点的设计策略

根据不同的气候分区提出差异性的被动式设计方法，在严寒、寒冷地区的节能重点是采用较重的墙体和保温性良好的外窗以减小热量散失，同时增加与南向大面积玻璃相接触以吸收太阳辐射的方式接纳外部热量，室内储存热惰性材料以减少室内得热量从而降低供暖热负荷；在夏热冬暖的地区则构建通风散热空间，实现以架空层和通风屋顶阻隔地面和太阳辐射热并借助导风板、庭院引导自然空气穿堂的送风方式，辅以具有可调整的遮阳构件（如可调控的百叶、挑檐）遮挡正午的太阳光，降低得热量。

3.2 优化建筑设计的节能策略

优化建筑设计，从形式和布局上提高建筑物的自身节能力。建筑体型要控制体型系数，选择体型紧凑的矩形、方形平面且少做凹凸，以此来减少建筑散热面积；对于多层建筑采用联排形式可以减少外墙周长。建筑分区遵循适气候性原则，主体空间如客厅、卧室等尽量朝向南向或者主导风向（对保温有利），而辅助空间如厨房、卫生间等尽量朝向北向或者下风向（避免热损散味）；合理安排建筑之间距离和朝向，尽量使建筑主立方向为主导风向（有利于阻挡风）或主导风向（有利于通风）。

3.3 选用适宜建筑材料的策略

根据材料品质及环境特点进行适配性选择。建筑围护用复合保温系统，将保温层与墙体、屋面结构层层组合布置，如建筑外墙外贴保温板并作封闭，减少冷桥与热桥的存在，屋面采用倒置式保温，将保温材料安排在防水材料上面，延长其使用寿命。采用可再生和就地取材，如竹木结构、秸秆复合材料板等，降低制造运输能耗。

3.4 设备系统节能设计策略

建立有序协调的运行设备系统。空调系统实施按负荷动态变频分区控制策略，调整设备的实时供给功率与真实负荷达到平衡状态，杜绝电能的虚耗；实施余热回收策略，即从空调的冷凝、排风收集余热加热生活用水。照明系统执行自然采光、智能化控制系统，在亮度好的空间内不设照明灯具，辅以光照度传感器调节照明功率大小，选用节能灯具与节能光源。热源系统优先考虑可再生能源热源，太阳能集热器与建筑的集成化（集热管布置于屋面或南向立面），辅以空气源热泵作为补充热源。

3.5 响应政策与标准的设计策略

以政策导向为引领，提升设计标准意识。依据相关强制性的节能政策，执行围护结构热工节能指标、设备能效指标的高限，例如对外窗传热系数、墙体和保温材料导热系数等区域指标达标。要面向绿色建筑评价标准，推广使用可再生能源、水资源回用、固体废弃物减排措施，力争绿色建筑评价等级提升，赢得相关政策支持。

结语

居住建筑节能设计受气候、建筑设计、材料、设备系统及政策标准等多因素交织影响。各因素既独立作用于节能效果，又通过协同机制形成整体影响。未来需在实践中动态平衡各因素关系，结合技术创新与政策引导，推动居住建筑节能设计向更高效、更适配地域特征的方向发展，为实现建筑领域碳减排与可持续发展目标提供坚实支撑。

参考文献

[1]刘雅楠.工业建筑节能设计因素影响分析[J].城市建筑,2020,17(27):51-52.

[2]王晓倩.影响居住建筑节能设计因素的分析与研究[J].居舍,2018,(21):98.