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李维
天津美新建筑设计有限公司 天津 300151
摘要：现如今，别墅设计随时代的发展而日新月异，“绿色、低耗、舒适”是专家们为别墅提出的新目标、新观念。在这种情况下对别墅的节能设计就显得尤为重要。本文就这方面问题进行了探讨，以供同行交流。
关键词：别墅；绿色建筑；设计
引言
近年来，随着我国社会经济的发展，别墅设计发展很快，不论是私人设计建造的独立式别墅，还是开发商统一规划施工的别墅群，都在一定程度上形成了规模。长期以来，建筑设计的核心问题是功能、形象和造价，而对于节约能源，却很少有专门的研究。在工程实践中，我们体会到别墅以其与自然的特殊紧密关系，应该受到绿色节能研究的特别重视。
一、绿色节能别墅设计的理念
1.节能能源
充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。
2.节约资源
在别墅设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的节约用水。
3.回归自然
绿色别墅外部要强调与周边环境相融合，和谐一致、动静互补，做到保护自然生态环境。建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。室内空气清新，温、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。绿色节能别墅的建造特点包括：对建筑的地理条件有明确的要求，应尽量采用天然材料。建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等，要经过检验处理，确保对人体无害。绿色节能别墅还要根据地理条件，设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置，以充分利用天然可再生能源。
二、别墅规划的节能设计
别墅建筑是其周围环境的有机组成部分，建筑物的总体布局反映了建筑与周围环境的对应关系，它对别墅的节能潜力亦具有重要影响。别墅在与基地条件相协调的过程中，应充分尊重微气候环境，通过合理的平面布局达到有利于建筑的整体节能效果。
1.合理的选址
别墅选址主要是根据当地的气候、地质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中，既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境，为建筑节能创造条件，同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2.正确选择朝向
日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而别墅的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素，别墅受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约，要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温是困难的，因此，只能权衡各个因素之间的得失，找到一个平衡点，选择出这一地区别墅的最佳朝向和较好朝向，尽量避免东西向日晒。
3.体形系数
体形系数是别墅围护结构的外表面积与其所包围的建筑体积之比。比值越大，能耗就越多。研究资料表明：体形系数每增加0.01，耗热量指标增加2.5%。因此，正确处理别墅形式多样化与节能的关系，是别墅设计中应当引起重视的问题。一般讲，3层左右的别墅对建筑节能较为有利。另外，别墅的外形越简单，其外表面积越小，热交换量亦越少。因此，别墅的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。
三、别墅的外围护节能设计
别墅外围护结构面积大，热损失和热辐射都较严重，所以应特别注意外围护结构材料的选用，应注意它们的保温隔热性能。在北方，节能的重点是冬季保温，为了减少冬季热损失，外墙、屋面等均需采取措施，加强保温，一般做法有以下几点：
1.外挂式外墙外保温
外挂式建筑外墙外保温材料有岩（矿）棉板、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫塑料板（简称聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等，其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在世界范围内的建筑外墙外保温外挂技术中被广泛使用。外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件，将保温材料贴、挂在建筑外墙上，然后抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布，使其形成保护层，最后加做装饰面。
2.聚苯板与墙体一次性浇灌成型
把聚苯板内放于建筑模板里，在即将浇灌的墙体外侧随后浇灌混凝土，就这样，混凝土用聚苯板一次性浇灌成型为复合墙体。该方法解决了外挂式建筑外保温的主要问题，则优势非常明显。鉴于外墙主体与保温层一次成活，所以工效提高，工期大为缩短，而且施工人员的安全有了保证。在冬季施工时，聚苯板起着保温作用，可减少外围围护保温措施。
3.聚苯颗粒保温料浆的外墙外保温
把废弃的聚苯乙烯塑料（简称EPS），加工破碎成0.5～4 mm 的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。此技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护层（或是面层防渗抗裂二合一砂浆层），其中ZL 胶粉聚苯颗粒保温材料和技术，是当前被广泛认可的建筑外墙外保温技术。同时该方法解决了别墅外墙外保温工程中，因使用条件恶劣造成界面层易脱落空鼓、面层易开裂等问题，从而实现别墅外墙外保温技术的重要突破。与别的建筑外墙外保温相比，在达到同样保温效果的情况下，其成本较低，从而可降低房屋建筑造价。
4.屋顶的节能设计
屋顶是别墅的第五立面，对别墅造型起着重要作用。别墅做斜坡顶屋面，可借助屋面坡度与日照斜率相接近的特点，在维持平屋面日照间距的条件下，既取得了改变建筑轮廓、有效地解决了屋面防水和扩大屋顶部位使用空间的效果；也减少了建筑之间的日照间距，节约了建设用地。平屋顶可采用北向的退台，既获得露天活动空间，也可缩小日照间距。
四、别墅门窗的节能设计
别墅门窗是薄壁轻质构件，通过门窗传热和其缝隙空气渗透的耗热量约占整个住宅建筑耗热量的50%，因此，外门窗是别墅节能的重点。
1.合理控制窗墙面积比
窗墙面积比是指住宅窗口面积与房间立面单元面积的比值。《民用建筑节能设计标准》对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定，指出北向、东西向、南向的窗墙面积比分别不应超过0.25、0.3、0.35。因此，从地区、朝向和房间功能出发，应选择适宜的窗面积，同时应强调东西南北开窗有别，是通过减少北侧窗的面积来减少热量的损失。
2.提高外门窗的气密性
提高外门窗的气密性，是减少室外冷热空气渗入室内的一个重要措施。如采用平开门窗和大块玻璃窗扇，以减少扇与框、扇与扇、扇与玻璃间的缝隙，并在缝隙中嵌入密封胶条。在门窗框与墙间的缝隙，用保温砂浆或泡沫塑料等材料来填充密封，使从门窗渗入的冷空气减少，提高气密性。
3.使用新型材料，改善门窗的保温性能
采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗如塑钢门窗可大大提高其热工性能。同时还有特别注意玻璃的选材，单层玻璃本身的热阻很小，在寒冷地区可采用双层或三层玻璃。随着科技的飞速发展，目前已开发出一些新型的节能玻璃，如中空玻璃、吸热玻璃等，在造价允许的条件下应积极采用。
五、可再生能源的利用
1.太阳能的应用
地球拦截的太阳能辐射相当于目前全球电力消费量的1500倍，而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能，只占理论资源量的很小一部分。太阳能在暖通空调中的应用主要有太阳能采暖和太阳能制冷两个方面。
（1）太阳能采暖
太阳能采暖用电作为辅助能源，驱动用太阳能加热的水在管道中循环流动向房间供热。
天津美新建筑设计有限公司 天津 300151
摘要：现如今，别墅设计随时代的发展而日新月异，“绿色、低耗、舒适”是专家们为别墅提出的新目标、新观念。在这种情况下对别墅的节能设计就显得尤为重要。本文就这方面问题进行了探讨，以供同行交流。
关键词：别墅；绿色建筑；设计
引言
近年来，随着我国社会经济的发展，别墅设计发展很快，不论是私人设计建造的独立式别墅，还是开发商统一规划施工的别墅群，都在一定程度上形成了规模。长期以来，建筑设计的核心问题是功能、形象和造价，而对于节约能源，却很少有专门的研究。在工程实践中，我们体会到别墅以其与自然的特殊紧密关系，应该受到绿色节能研究的特别重视。
一、绿色节能别墅设计的理念
1.节能能源
充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。
2.节约资源
在别墅设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的节约用水。
3.回归自然
绿色别墅外部要强调与周边环境相融合，和谐一致、动静互补，做到保护自然生态环境。建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。室内空气清新，温、湿度适当，使居住者感觉良好，身心健康。绿色节能别墅的建造特点包括：对建筑的地理条件有明确的要求，应尽量采用天然材料。建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等，要经过检验处理，确保对人体无害。绿色节能别墅还要根据地理条件，设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置，以充分利用天然可再生能源。
二、别墅规划的节能设计
别墅建筑是其周围环境的有机组成部分，建筑物的总体布局反映了建筑与周围环境的对应关系，它对别墅的节能潜力亦具有重要影响。别墅在与基地条件相协调的过程中，应充分尊重微气候环境，通过合理的平面布局达到有利于建筑的整体节能效果。
1.合理的选址
别墅选址主要是根据当地的气候、地质、水质、地形及周围环境条件等因素的综合状况来确定。建筑设计中，既要使建筑在其整个生命周期中保持适宜的微气候环境，为建筑节能创造条件，同时又要不破坏整体生态环境的平衡。
2.正确选择朝向
日照及朝向选择的原则是冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而别墅的朝向、方位以及建筑总平面的设计应考虑多方面的因素，别墅受到社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等条件的制约，要想使建筑物的朝向均满足夏季防热和冬季保温是困难的，因此，只能权衡各个因素之间的得失，找到一个平衡点，选择出这一地区别墅的最佳朝向和较好朝向，尽量避免东西向日晒。
3.体形系数
体形系数是别墅围护结构的外表面积与其所包围的建筑体积之比。比值越大，能耗就越多。研究资料表明：体形系数每增加0.01，耗热量指标增加2.5%。因此，正确处理别墅形式多样化与节能的关系，是别墅设计中应当引起重视的问题。一般讲，3层左右的别墅对建筑节能较为有利。另外，别墅的外形越简单，其外表面积越小，热交换量亦越少。因此，别墅的造型宜简洁、完整，尽量避免复杂的轮廓线。
三、别墅的外围护节能设计
别墅外围护结构面积大，热损失和热辐射都较严重，所以应特别注意外围护结构材料的选用，应注意它们的保温隔热性能。在北方，节能的重点是冬季保温，为了减少冬季热损失，外墙、屋面等均需采取措施，加强保温，一般做法有以下几点：
1.外挂式外墙外保温
外挂式建筑外墙外保温材料有岩（矿）棉板、玻璃棉毡、聚苯乙烯泡沫塑料板（简称聚苯板，EPS、XPS）、陶粒混凝土复合聚苯仿石装饰保温板、钢丝网架夹芯墙板等，其中聚苯板因具有优良的物理性能和廉价的成本，已经在世界范围内的建筑外墙外保温外挂技术中被广泛使用。外挂技术是采用粘接砂浆或者是专用的固定件，将保温材料贴、挂在建筑外墙上，然后抹抗裂砂浆，压入玻璃纤维网格布，使其形成保护层，最后加做装饰面。
2.聚苯板与墙体一次性浇灌成型
把聚苯板内放于建筑模板里，在即将浇灌的墙体外侧随后浇灌混凝土，就这样，混凝土用聚苯板一次性浇灌成型为复合墙体。该方法解决了外挂式建筑外保温的主要问题，则优势非常明显。鉴于外墙主体与保温层一次成活，所以工效提高，工期大为缩短，而且施工人员的安全有了保证。在冬季施工时，聚苯板起着保温作用，可减少外围围护保温措施。
3.聚苯颗粒保温料浆的外墙外保温
把废弃的聚苯乙烯塑料（简称EPS），加工破碎成0.5～4 mm 的颗粒，作为轻集料来配制保温砂浆。此技术包含保温层、抗裂防护层和抗渗保护层（或是面层防渗抗裂二合一砂浆层），其中ZL 胶粉聚苯颗粒保温材料和技术，是当前被广泛认可的建筑外墙外保温技术。同时该方法解决了别墅外墙外保温工程中，因使用条件恶劣造成界面层易脱落空鼓、面层易开裂等问题，从而实现别墅外墙外保温技术的重要突破。与别的建筑外墙外保温相比，在达到同样保温效果的情况下，其成本较低，从而可降低房屋建筑造价。
4.屋顶的节能设计
屋顶是别墅的第五立面，对别墅造型起着重要作用。别墅做斜坡顶屋面，可借助屋面坡度与日照斜率相接近的特点，在维持平屋面日照间距的条件下，既取得了改变建筑轮廓、有效地解决了屋面防水和扩大屋顶部位使用空间的效果；也减少了建筑之间的日照间距，节约了建设用地。平屋顶可采用北向的退台，既获得露天活动空间，也可缩小日照间距。
四、别墅门窗的节能设计
别墅门窗是薄壁轻质构件，通过门窗传热和其缝隙空气渗透的耗热量约占整个住宅建筑耗热量的50%，因此，外门窗是别墅节能的重点。
1.合理控制窗墙面积比
窗墙面积比是指住宅窗口面积与房间立面单元面积的比值。《民用建筑节能设计标准》对不同朝向的住宅窗墙比作了严格的规定，指出北向、东西向、南向的窗墙面积比分别不应超过0.25、0.3、0.35。因此，从地区、朝向和房间功能出发，应选择适宜的窗面积，同时应强调东西南北开窗有别，是通过减少北侧窗的面积来减少热量的损失。
2.提高外门窗的气密性
提高外门窗的气密性，是减少室外冷热空气渗入室内的一个重要措施。如采用平开门窗和大块玻璃窗扇，以减少扇与框、扇与扇、扇与玻璃间的缝隙，并在缝隙中嵌入密封胶条。在门窗框与墙间的缝隙，用保温砂浆或泡沫塑料等材料来填充密封，使从门窗渗入的冷空气减少，提高气密性。
3.使用新型材料，改善门窗的保温性能
采用热阻大、能耗低的节能材料制造的新型保温节能门窗如塑钢门窗可大大提高其热工性能。同时还有特别注意玻璃的选材，单层玻璃本身的热阻很小，在寒冷地区可采用双层或三层玻璃。随着科技的飞速发展，目前已开发出一些新型的节能玻璃，如中空玻璃、吸热玻璃等，在造价允许的条件下应积极采用。
五、可再生能源的利用
1.太阳能的应用
地球拦截的太阳能辐射相当于目前全球电力消费量的1500倍，而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能，只占理论资源量的很小一部分。太阳能在暖通空调中的应用主要有太阳能采暖和太阳能制冷两个方面。
（1）太阳能采暖
太阳能采暖用电作为辅助能源，驱动用太阳能加热的水在管道中循环流动向房间供热。