夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設計的探討

杜 斌

（中鐵工程設計院（深圳）有限公司，廣東 深圳 518048）

近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和世界氣候變暖，我國節(jié)能減排的壓力日趨增大，建筑業(yè)作為能耗大戶，建筑的節(jié)能設計勢必會受到更多的關注，本文主要介紹了我國夏熱冬暖地區(qū)建筑的節(jié)能設計技術。夏熱冬暖地區(qū)以夏季空調(diào)能耗為主，所以，相應的本地區(qū)的建筑節(jié)能設計是以降低夏季空調(diào)能耗為核心的。具體技術手段如下：

1 建筑的總體布局

建筑規(guī)劃的總體布局對建筑的能耗有決定性作用。建筑總平面的規(guī)劃布置和平面設計，應有利于夏季減少得熱和充分利用通風季節(jié)和通風時段的自然通風，最大程度上避免熱島效應，從而有效減少空調(diào)的使用時間和使用負荷。建筑的主朝向最好在南偏東15°和南偏西15°的范圍內(nèi)，在這個范圍可以有效避免過量的光熱能進入室內(nèi)。經(jīng)過總結(jié)多年的節(jié)能設計經(jīng)驗得出，正西朝向的建筑的空調(diào)能耗超過正南朝向建筑30%以上，就算采用高性建筑節(jié)能材料，也很難達到國家節(jié)能規(guī)范規(guī)定的標準。這樣一來，不但造成材料上的巨大浪費，還達不到節(jié)能的理想效果。所以，建筑的總體布局對建筑節(jié)能至關重要，應從建筑規(guī)劃設計階段就結(jié)合節(jié)能設計統(tǒng)籌考慮。

2 建筑的外圍護結(jié)構(gòu)

建筑節(jié)能設計從根本上來講，就是通過各種方法阻隔或利用建筑外部的自然能量，從而較少地消耗人造能來達到滿意的建筑內(nèi)部光環(huán)境和熱環(huán)境。由此可以看出，作為建筑內(nèi)外的分界，建筑的外圍護結(jié)構(gòu)就是建筑節(jié)能的關鍵。建筑外圍護結(jié)構(gòu)包括屋面、外墻、外門窗、架空樓板，下面進行逐一闡述。

2.1 屋面

屋面是建筑最直接接受太陽輻射的位置，必須采取節(jié)能措施。1年前，屋頂最普遍的節(jié)能措施是XPS擠塑聚苯板保溫系統(tǒng)，但隨著公消［2011］65號文的出臺，規(guī)定民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料，擠塑聚苯板因為達不到A級而被淘汰。現(xiàn)階段，屋頂保溫材料的選用比較紛雜，主要有STP保溫板、酚醛保溫板、水泥保溫板、巖棉保溫板等，以上板材都能達到燃燒性能A級的標準，但各有優(yōu)缺點，需要結(jié)合實際工程選用。STP保溫板熱工性能最好，但價格較高；水泥保溫板、巖棉保溫板熱工性能較差，會造成保溫層的厚度和自重增加；酚醛保溫板性價比較高，各方面較均衡，推薦使用。

2.2 外墻

外墻是建筑主要的維護結(jié)構(gòu)，對建筑節(jié)能有決定性作用。外墻的熱工性能是由外墻的材料和保溫措施控制的，而外墻的材料從根本上來講，則是由建筑的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的。目前，民用建筑的主流結(jié)構(gòu)形式是框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的墻體由承重的鋼筋混凝土梁、柱及剪力墻和非承重的加氣混凝土砌塊組成。鋼筋混凝土的熱工性能較差，是建筑節(jié)能的薄弱點；而加氣混凝土砌塊的熱工性能則較好，能很好的滿足節(jié)能設計的要求。這樣一來，外墻是否滿足節(jié)能設計，主要是看鋼筋混凝土和加氣混凝土砌塊占外墻的比例。一般情況下，如果鋼筋混凝土占外墻比例超過20%，就要考慮是否在外墻采用其他保溫措施（如保溫砂漿），外墻的具體做法最后還要根據(jù)節(jié)能計算來確定。根據(jù)近幾年的經(jīng)驗，夏熱冬暖地區(qū)以加氣混凝土砌塊為外墻主體的建筑，一般情況下是不用增加節(jié)能措施的。

2.3 外門窗

外門窗是建筑最薄弱的部分，也是采用節(jié)能措施最多的部分。其實，夏熱冬暖地區(qū)的建筑節(jié)能設計主要是外門窗的節(jié)能設計。正常情況下，外窗占建筑外表面面積越大，從外窗輻射進建筑內(nèi)部的能量也就越多，建筑的能耗也隨之增大，所以降低窗墻比是直接有效的節(jié)能手段。外門窗的熱工性能是由外門窗的材料決定的，其分為門窗框料和玻璃兩部分：窗框料目前普遍為鋁合金型材，可以滿足一般的節(jié)能設計要求，但對于玻璃幕墻建筑，尤其是全玻璃幕墻建筑，一定要使用斷熱鋁合金型材，才能滿足節(jié)能要求；玻璃是對夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設計影響最大的部分，選用何種玻璃是建筑節(jié)能設計的核心技術。前面提到，窗墻比越大，建筑越耗能，但現(xiàn)代建筑為了美觀通透，設計手法越來越趨于窗墻比較大的風格，并且涌現(xiàn)出了越來越多的全玻璃幕墻建筑，這樣一來，建筑節(jié)能設計的難度越來越大。熱輻射可以通過玻璃直接進入建筑內(nèi)部，而我們需要開闊的視野和通透的自然采光，這樣自然形成了一個矛盾，這正是難點所在。這些年，比較流行的節(jié)能措施是在建筑立面增加外遮陽構(gòu)件、百葉等構(gòu)造，阻擋光能對外窗的直接輻射，這個做法節(jié)能效果很理想，但過多的構(gòu)件和百葉影響建筑的視野，并增加建筑的造價、建設周期和維護成本，也限制了建筑外立面造型，所以增加外遮陽的做法不具有可持續(xù)性，只適合能利用自身的陽臺、屋檐、挑板等原有構(gòu)件的建筑。另一個措施是采用節(jié)能的建筑玻璃，夏熱冬暖地區(qū)建筑的節(jié)能玻璃的首要作用是防止太陽光的輻射熱進入建筑內(nèi)部，這樣就要求玻璃的遮陽系數(shù)比較低；同時，普通玻璃的導熱系數(shù)很大，為了達到節(jié)能要求，就要選用中空玻璃。一直以來，市場上能夠滿足以上兩點的建筑節(jié)能玻璃不少，但大部分低遮陽系數(shù)的玻璃的可見光透射比也很低，無法滿足建筑自然采光的要求，其余少數(shù)高透光低遮陽系數(shù)的玻璃則價格昂貴，不能大范圍應用。這幾年建筑師一直受困于這個問題，只能通過計算盡可能選用折中的節(jié)能玻璃。直到日前，國內(nèi)的幾家玻璃龍頭企業(yè)技術革新并成規(guī)模的生產(chǎn)了“雙銀Low－e中空玻璃”，建筑師才有了理想的選擇。“雙銀Low－e中空玻璃”通過膜層過濾光能，有選擇的把大部分輻射熱阻隔在建筑外面，同時把可見光最大程度地保留，使光能變成“冷光源”，反應到參數(shù)上就是遮陽系數(shù)低，可見光透射比大，非常理想。由于這種玻璃價格只略高于其他節(jié)能玻璃，所以勢必會迅速大面積地使用，這對我國的節(jié)能減排是非常有意義的。外門的節(jié)能設計相對于外窗來講不是那么的重要，要盡量使用淺色的復合門，避免使用單層的金屬門。外門窗另一個重要的節(jié)能參數(shù)是氣密性。如果氣密性達不到要求，會造成室內(nèi)外空氣快速的流動和熱交換，那么，其他節(jié)能措施的效果會被白白抵消掉，所以，外門窗的氣密性一定要達到國家和地方節(jié)能規(guī)范的標準并盡可能地提高。

隨著建筑的風格、結(jié)構(gòu)形式和材料的不斷變化和改進，建筑的節(jié)能技術也在不斷地改進，只有不停地去探討、去總結(jié)，才能及時掌握最先進的節(jié)能技術。

［1］徐吉浣，壽煒煒.公共建筑節(jié)能設計指南［M］.上海：同濟大學出版社，2007.

［2］中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施－節(jié)能專篇：電氣［M］.北京：中國計劃出版社，2007.