夏熱冬暖地區的圍護結構保溫隔熱

董濤

摘 要：結合我國夏熱冬暖地區的氣候和環境特點，對建筑維護結構的保溫隔熱優化設計進行了分析和探討。

關鍵詞：夏熱冬暖地區；圍護結構；窗體；屋面構造

中圖分類號：TU111.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0069-02

近幾年，我國經濟的快速發展推動了各行各業的發展和進步，也使得社會對能源的需求不斷增大，節約能源已經成為我國的一項基本國策。在社會能耗中，建筑的運行能耗占據了整體總能耗的30%以上，因此，做好建筑節能工作是非常重要的。在夏熱冬暖地區，建筑能耗的一項重要指標是建筑全年累計冷熱負荷。對圍護結構的優化設計可以提升建筑的保溫隔熱性能，從而實現降低建筑能耗的目的。

1 夏熱冬暖地區的氣候和環境特點

夏熱冬暖地區主要是指我國北緯25°以南，東經105°～120°之間的范圍，包括廣東省、臺灣省、海南省、廣西壯族自治區和福建省的大部分地區。夏熱冬暖地區多數情況下屬于亞熱帶季風氣候，氣候特點為：最冷月平均氣溫高于10 ℃，最熱月平均溫度在25～29 ℃之間，日照時間長，太陽輻射強度大，夏熱時間長，高溫高濕氣候持久（從每年的5月上旬一直到10月中旬，溫度都會超過25 ℃）。根據我國《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》的相關規定，在該地區，建筑的節能率應該達到50%以上，而由于建筑能耗中用于保暖和降溫的空調占據了55%以上的比例，因此，建筑節能的重點應該放在降低空調系統的能耗方面。通常來講，當建筑的圍護結構表面溫度低于人體皮膚平均溫度時，建筑內部的溫度相對合理；當高于此值時，則會感到明顯的熱輻射；如果圍護結構的表面溫度在36 ℃以上，則人們會產生很大的熱感。因此，在夏熱冬暖地區，要想實現建筑的節能降耗，就應從圍護結構入手，加強優化設計，提升圍護結構的保溫隔熱性能。

2 圍護結構的保溫隔熱優化設計

以某建筑工程為例，對夏熱冬暖地區圍護結構的保溫隔熱優化設計進行分析和討論。

2.1 工程概況

某商業建筑總占地面積6.7×104 m2，建筑面積2.2×105 m2，分為地上30層和地下3層，內部包含有超市、百貨、餐飲、室內步行街等業態。結合設計圖紙對建筑整體進行分析，發現該建筑具有業態功能復雜、建筑內部空間大、空調能耗高、節能潛力大等特點。因此，如何做好建筑的節能設計，減少建筑運行過程中的能耗，是建筑設計需要重點研究的課題。

2.2 圍護結構的優化設計

該建筑工程所在地屬于夏熱冬暖地區，夏季炎熱，冬季溫暖，且相對濕度較高。在對圍護結構進行優化設計時，需要考慮兩個方面的內容：①保溫性能。冬季供暖對建筑自身圍護結構的保溫性能有著相對嚴格的要求，但是由于該地區冬季的平均氣溫在10 ℃以上，并無供暖需求，因此暫不做重點分析。②隔熱性能。圍護結構的隔熱性能對建筑的室內舒適度和空調系統的能耗有著直接的影響，是圍護結構優化設計的重點和關鍵。

2.2.1 屋面的優化設計

在夏熱冬暖地區，建筑的屋面構造形式多種多樣，包括鋪設保溫隔熱材料屋面、架空通風屋面、蓄水屋面、種植屋面等。在該建筑工程中，充分考慮各方面的因素，對鋪設保溫隔熱材料屋面和架空通風屋面進行對比分析，擇優選用屋面方案。對于鋪設保溫隔熱材料屋面，建筑屋面構造從內到外分別設計為：20 mm厚的水泥砂漿、100 mm厚的鋼筋混凝土、XPS擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫層、20 mm厚的水泥砂漿。根據相關的計算分析，該種方案增加了保溫層的厚度，雖然可以提升其保溫隔熱性能，但是會導致建筑負荷的增大和成本的增加，而如果減少保溫層的厚度，建筑的全年累計冷負荷指標就會有所降低。由于該地區并無供暖需求，因此，從節能方面考慮，可以取消保溫層。屋面隔熱性能的提高主要可通過設置架空通風隔熱屋面和涂刷熱反射涂料實現。相比之下，前者的節能效果更加明顯，而后者對建筑負荷的影響較小。因此，在滿足建筑使用需求的情況下，建議選擇架空通風隔熱屋面。

2.2.2 外墻的優化設計

由于該建筑屬于高層建筑，墻體為填充墻，因此，可以選擇導熱系數較小的加氣混凝土砌塊，以降低外墻的傳熱系數，降低保溫成本和空調系統的能耗。建筑外立面以鋁板幕墻為主，設置有廣告牌的附件，可以在幕墻與外墻主體之間留出寬約250 mm的通風空隙，并保證空隙上下貫通。這樣不僅可以有效阻擋夏季太陽輻射對外墻的直接照射，也可以在通風空隙中形成熱壓通風，將熱量帶走，取得良好的隔熱效果。

2.2.3 窗體的優化設計

建筑窗體包括天窗和外墻窗，需要分別進行分析。雖然天窗可以為建筑帶來良好的自然采光，但是同時也會帶來一部分熱輻射，如果設計不當，就會造成不必要的能源消耗，因此，需要對其進行合理設計。窗體的優化設計可從以下幾個方面入手：①合理選擇天窗使用的玻璃類型。在充分考慮其熱反射性能和價格因素后，最終決定采用中空雙層Low-E玻璃（CED13-40S/TS）。②合理選擇窗框。經過對比分析，在滿足建筑隔熱需求的前提下，決定選擇性價比較高的普通鋁合金窗框。③天窗遮陽方式。天窗遮陽方式可分為內遮陽和外遮陽兩種。通過對比發現，外遮陽措施可以有效減少步行街區域全年累計冷負荷指標，每年可節約空調電耗6.3×104 kW·h，因此，應該選擇外遮陽方式。④外墻窗的設計。保溫隔熱設計可以說是圍護結構節能設計中最為復雜的環節，需要結合建筑的實際情況，對窗墻面積比、建筑外遮陽措施、通風開口面積、外窗平均綜合遮陽系數等進行合理設計，在保證能夠自然采光的同時，提升其保溫隔熱性能。

3 結束語

總而言之，在夏熱冬暖地區，做好建筑圍護結構的保溫隔熱設計對建筑的節能降耗工作有著非常重要的意義。在對建筑進行節能優化設計時，應該充分重視圍護結構的保溫隔熱設計，從實際情況出發，適當取消建筑的保溫結構，強化通風和遮陽設計；適當降低圍護結構的熱工性能，確保節能工作的有效開展，進而推動我國建筑行業的持續、健康發展。