夏熱冬冷地區住宅建筑節能設計的探討

摘 要：本人結合筆者多年工作經驗，對夏熱冬冷區域性地區的住宅建筑節能設計進行了詳細的分析，并提到自己的觀點和一些初步的建議，與同行共商。

關鍵詞：夏熱冬冷；住宅建筑；節能設計；隔熱保溫

在夏熱冬冷地區實行住宅建筑節能意義重大，住宅建筑的節能化設計既可使人們的生活環境更舒適，又可以提高資源的利用效率。夏熱冬冷地區的主要矛盾是如何應付夏季的高溫酷暑，其次是要注意住宅冬季的保暖。本文從住宅建筑設計的角度出發，研究該區域住宅節能，探討技術上可行、經濟上合理以及社會和環境可以承受的建筑技術措施。

一、建筑空間設計的節能措施

建筑空間設計的節能措施是指利用建筑的造型、朝向、圍護結構、保溫構造、外窗遮陽構造以及空間布局的通風等來進行節能降耗設計。合理的建筑措施應該在夏季有效地組織通風和減少太陽輻射，防止室內過熱和潮濕。在冬季有效地利用太陽能和對外墻、外窗進行保溫，提高室內溫度。從建筑設計手法來分析，有采用空調設備和不采用空調設備兩種情況。

1.1 不采用空調設備的建筑設計手法

不采用空調設備時，利用自然界的物質和環境的物理性能，以建筑空間組合設計的手法來防止惡劣的室外熱環境對室內的影響，并組織良好的通風條件，以創造出適合人居住的微氣候條件，形成舒適的室內熱環境。這種手法有以下五種。（1）“通”——組合的空間布局能通暢地疏導氣流，從而降低室內氣溫和蒸發熱量，使人體感到舒適。 （2）“敞”—— 建構開暢的空間，如暢廳、暢廊、暢陽臺、高層中開洞的空中花園等形式。 （3）“陰”——建構某些太陽輻射難以達到的陰空間，使戶外處于隱蔽的地位，接受的太陽輻射熱相對較少，空間的氣溫較低，從而形成陰涼的空間環境。（4）“隔”——將住宅中主要使用空間與受熱輻射較大的部位隔離開來。如東西向墻面太陽熱輻射強度大，為保證臥室、起居室等主要使用空間的熱環境條件，將輔助空間如廚房、衛生間、樓梯、電梯間、儲藏室等布置在東西向墻與主要居室之間，使兩者隔離。 （5）“避”—— 住宅內的居住空間特別是起居室和主臥室，應盡量避免東西向，尤其是西向。因西曬時間長，夜間難以退涼，使居住者難以入眠。如平面組合中難以避免西向臥室，也應采取凹口或鋸齒形墻面，使其改變開窗朝向，避免西向開窗。

1.2 采用空調設備的建筑設計手法

在夏熱冬冷地區，夏季使用能源驅動制冷機來降低室內溫度；冬季以空調機或其他采暖器制熱以提高室內溫度。在濕度高的季節，還可以用除濕機除濕，以保證室內濕度合適。為了節省空調設備的耗能，建筑空間設計的措施是控制體型系數和窗墻面積比。

（1）降低體形系數。所謂體形系數就是建筑物與室外大氣表面接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。由于室內外有溫差，建筑的外表面積越小，空調的能耗越小。夏熱冬冷地區與北方采暖地區相比，體型系數對全年建筑能耗的影響要小一些，不宜限制過死，但也不應超過0.3～0.4。如果在設計時忽視住宅的體型系數，就會給建筑節能留下隱患。

（2）縮小窗墻面積比。所謂窗墻面積比是窗戶洞口面積與房間立面單元面積之比值。關于窗墻面積比的確定，基本原則是依據這一地區不同朝向墻面冬、夏日照情況（日照時間長短、太陽總輻射強度、陽光入射角大小），冬、夏季季風影響、室外空氣溫度、室內采光設計標準以及開窗面積與建筑能耗所占比率等因素，綜合考慮確定，一般控制在0.2～0.5之間。關于窗墻比主要是東西向，南北向的要求倒沒那么嚴。

對夏熱時間較長地區的建筑，首先要創造良好的自然通風降溫條件，盡量減少采用空調的時間。

二、考慮夏季強化隔熱構造的建筑節能設計措施

夏熱冬冷地區的節能，考慮夏季的隔熱，夏季的室外比室內熱量大，主要是阻擋外面的熱進入居室。如何強化外圍護結構的隔熱構造，就成為實現良好室內熱環境的關鍵。強化隔熱構造的具體措施有以下幾點：

2.1 屋蓋、墻體的隔熱構造

利用物質的傳熱、隔熱、對流、輻射、反射、蒸發等物理性能，來設計圍護結構的構造，可以提高熱阻，減小傳熱系數，從而減少室外熱環境對室內影響。特別是建筑的屋蓋和東西向墻體是受太陽輻射最多的部位，設計中應其重點處理。

2.2 門窗的構造

窗是采光、通風的通道，同時也是隔熱的薄弱環節，為了提高其隔熱效果，可采取以下措施。①提高門窗的氣密性。門窗如采用性能良好的密封條，可減少空氣滲透，在使用空調時，能有效減少能耗。②減少玻璃的輻射熱透過率。如采用熱反射玻璃，在玻璃上貼反射性的鍍膜等，均有較好的效果（圖1，2）。③增加窗的熱阻。如采用中空玻璃，既增加熱阻，又增加隔音效果。④窗的遮陽。根據窗的不同朝向，按太陽高度角和方位角，采取水平式、垂直式、擋板式或綜合式的遮陽或設置活動遮陽，能有效地減少太陽光的輻射熱進入室內（圖3）。

三、做好夏季隔熱設計的同時，還應做好建筑冬季保溫的節能設計

在夏熱冬冷住宅建筑中，建筑的圍護結構是熱量損失的一個重要部分。設計人員在考慮做到夏季改善居住建筑隔熱性能同時，也應做好建筑在冬季的保溫性能，這樣就能大大地增強居住建筑物的熱穩定性能，從而降低建筑夏季空調和冬季采暖等能耗，進而實現居住建筑的節能。

（1）保溫墻體材料的選擇。通過在建筑中使用一些保溫墻體材料，比如，混凝土空心砌塊作為一種承重墻的新型墻材，生產能耗低，價格又廉價，而且施工也非常方便，是居住建筑節能墻體的合適選擇，可增強夏熱冬冷地區居住建筑的保溫隔熱效果，從而推進建筑節能工作。

（2）外墻外保溫體系設計措施。目前，在建筑領域相對成熟使用比較多的外保溫節能技術主要有EPS聚苯板外墻外保溫體系、XPS擠塑聚苯板外墻外保溫體系以及高層外墻外保溫成套技術等。這些外墻外保溫技術很適合在夏熱冬冷地區的居住建筑中使用，從而達到建筑節能的目的。

（3）節能門窗技術以及屋面保溫體系等方面的設計措施。在居住建筑中采用單層玻璃，由于這種玻璃的密封性比較差，所以玻璃的隔熱保溫性能也不太好。在炎熱的夏季，如果沒有采取一些遮陽措施，大量的太陽熱輻射就會進入到室內，而冬季，冷空氣也會大量滲透到室內中來。這樣以來，夏熱冬冷地區的采暖和空調使用就會增加，消耗了許多能源。如果我們依據節能標準合理限制建筑中的墻窗比例，就可以增加建筑門窗的節能標準。

（4）做好夏熱地區居住建筑屋面隔熱和保溫。第一，在建筑屋面上加蓋巖棉板。巖棉板是一個具有隔熱保溫作用的方形箱子，它是由水泥膨脹珍珠巖制成，箱子里面有巖棉板，把它倒放在建筑的屋面上，就可以在屋面和板面之間構成一個空氣間層，從而起到保溫隔熱的作用。

結 語

做好住宅建筑節能設計，既要盡量利用自然界的物理性能去加強通風與隔熱降溫，還要從建筑布局、建筑空間處理、建筑構造設計和新型隔熱保溫材料選取等方面采取綜合的節能措施。設計時，建筑圍護結構的構造要滿足節能要求，并要協調好采光、通風、隔熱保溫等方面的矛盾，使經濟效益、環境效益與社會效益統一起來，達到綜合節能的目的。

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