夏熱冬冷地區(qū)被動式建筑設(shè)計策略研究才

烏媛媛+梁文奕+張凱慶+張璇

摘要：本文對夏熱冬冷地區(qū)被動式設(shè)計策略進行了歸納與梳理，在設(shè)計中應(yīng)用實踐，主要探討了本地區(qū)冬季保溫策略和夏季防熱策略。

關(guān)鍵字：夏熱冬冷地區(qū)；被動式建筑設(shè)計；冬季保溫；夏季防熱

1.介紹

面對日益稀缺的自然資源，自然環(huán)境惡化的現(xiàn)狀，建筑師在高技術(shù)幫助的同時，也開始探索傳統(tǒng)建筑的生態(tài)智慧。“被動建筑設(shè)計”更傾向于后者，更多的采用“累積能量”的低材料和適應(yīng)技術(shù)，為人類創(chuàng)造健康、舒適的工作環(huán)境，節(jié)能生活。被動式建筑設(shè)計策略旨在抑制室內(nèi)環(huán)境的波動變化與外部世界，創(chuàng)造一個舒適的建筑室內(nèi)熱環(huán)境。

2.冬季保溫策略

冬季室外溫度較低，達到一個舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，可以通過兩種方式，一是為了避免室內(nèi)到室外的熱量損失，保溫、外部世界的另一個原因是熱量，采暖。

2.1.保溫策略

冬季建筑的室內(nèi)熱損失主要在兩個方面，一是通過散熱信封（導(dǎo)熱和輻射），第二個是由寒冷的空氣進入室內(nèi)的熱量損失（熱傳導(dǎo)、對流）。因此，冬季施工保溫性能取決于三個因素：一是區(qū)域結(jié)構(gòu)和材料的熱性能，其次是外圍保護結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面與室內(nèi)和室外空氣傳熱條件，三是建筑氣密性的信封。因此，解決問題的保溫方式主要有以下幾個方面：

（1）建設(shè)規(guī)模的設(shè)計，盡量減少包絡(luò)的面積；

（2）改善建筑熱阻；

（3）為了避免水分，防止內(nèi)部產(chǎn)生凝結(jié)；

（4）緩慢信封內(nèi)外表面和傳熱的室內(nèi)和室外環(huán)境；

（5）提高密封的信封，以防止?jié)B透的不利影響；

（6）絕緣的關(guān)鍵部分。

2.2.建筑體形的設(shè)計

建筑在特定條件下的溫度，多少總傳熱和建筑的面積直接的比率。減少信封的總面積，不僅減少了能源消耗和節(jié)省資金。形狀系數(shù)是目前常用的形狀控制指標(biāo)之一，為了構(gòu)建其表面積對體積的比值（S / V）跟蹤以上，加熱和冷卻的重要指標(biāo)之一。在相同的體積下，小S / V意味著墻面積較小，在夏天你也更少的輻射得熱量，冬季熱量損失較小的，更節(jié)能。因此，在構(gòu)建高度必須的情況下，其平面形式的圓形系數(shù)最小，其時代廣場，長方形。在炎熱的氣候條件下，應(yīng)盡量減少S / V，這樣我們就可以減少吸熱。在寒冷的氣候中，也應(yīng)該減少S / V，保證最低熱損失。

2.3.提高建筑熱阻值

改善建筑熱阻包括兩個方面：建筑信封熱阻，提高建筑室內(nèi)空間和值對象。根據(jù)建筑節(jié)能要求的指數(shù)，室內(nèi)和室外溫度和內(nèi)表面的溫度允許計算值確定圍護結(jié)構(gòu)的熱阻大小、圍護結(jié)構(gòu)熱電阻，越大表明保溫的性能越好，到戶外通過圍護結(jié)構(gòu)熱損失小，因此所需的圍護結(jié)構(gòu)必須確保實現(xiàn)節(jié)能傳熱系數(shù)的限制。我國《規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)熱慣性指數(shù)D值保留結(jié)構(gòu)可分為四種類型，分別采取不同的室外計算溫度，從而總熱阻的不同的標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)節(jié)保溫性能。建筑是主要的再生器，改善建筑熱阻在對象中，或者在特殊的回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)，可以有效地延緩冷卻時間。

2.4.延緩?fù)鈬o結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面與室內(nèi)外環(huán)境的熱交換

盡管內(nèi)外表面耐熱性相應(yīng)的值在不同的地方，但傳熱表面和材料屬性的內(nèi)在與外在的信封，信封內(nèi)外表面和鄰近的空氣之間的溫差氣流速度。

2.5.提高外圍護結(jié)構(gòu)的氣密性，防止冷風(fēng)滲透的不利影響

冬季由于室外溫度較低，室內(nèi)和室外溫差大，寒風(fēng)透過門窗洞或其他開口進入室內(nèi)，從而降低室內(nèi)溫度、室內(nèi)溫度波動對室內(nèi)熱環(huán)境造成負面影響；與此同時，當(dāng)風(fēng)外維護結(jié)構(gòu)的表面，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加時，圍護結(jié)構(gòu)影響其絕緣性能。因此，在絕緣設(shè)計，應(yīng)防止冷空氣滲透，加強薄弱環(huán)節(jié)，如門窗的氣密性。此外，建筑上的寒風(fēng)壓力越大，越有可能滲透到建筑，因此，應(yīng)避免大面積外表面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向。同時，考慮從室內(nèi)環(huán)境健康的角度來看，住房是有足夠的氣密性，還需要一個良好的透氣性，可以通過窗口或開關(guān)風(fēng)扇到空氣中。

3.夏季防熱策略

夏季室內(nèi)過熱的原因，一個是室外氣候的影響，第二個是建筑內(nèi)部熱生產(chǎn)。室內(nèi)熱量的主要來源如下：

（1）高溫通過室內(nèi)和室外空氣對流熱量進入房間；

（2）通過一個陽光明媚的太陽輻射加熱窗口直接進入室內(nèi)；

（3）相鄰建筑物和地面、路面反射輻射熱和長波輻射；

（4）圍護結(jié)構(gòu)熱。

（5）室內(nèi)生產(chǎn)、生活和設(shè)備的余熱。

因此，為了實現(xiàn)夏季炎熱的目的，應(yīng)該采取措施來減弱戶外熱作用，室外熱量進入室內(nèi)，盡量少使室內(nèi)散發(fā)的熱量迅速，以改善室內(nèi)熱環(huán)境。

3.1.隔熱策略

太陽輻射熱量的主要來源，熱量主要來自三個方面。首先是陽光直接進入室內(nèi)，室內(nèi)墻壁、地板、家具和人體吸收，導(dǎo)致室內(nèi)溫度；二是陽光建筑外表面，導(dǎo)致建筑外表面溫度，熱量通過信封進入室內(nèi)；第三是陽光在對象，如室外地面，周圍的建筑物，使其溫度、熱輻射對建筑物。針對這些熱增量方式，目前主要有以下幾種被動策略：

（1）建筑遮陽；

（2）提高表面（不透明）反射率；

（3）提高玻璃隔熱能力；

（4）控制形狀系數(shù)、降低K值。

3.2.建筑遮陽

建筑遮陽的主要方法是減少建筑受陽光直射輻射，它可以有效降低透過窗戶進入室內(nèi)和室外陽光直接照射，并能防止過度刺眼的陽光直射輻射，形成室內(nèi)光環(huán)境控制。

3.3.改善表面反射率（不透明）

主要指的是墻壁和屋頂。信封是由材料的反射率肌理和顏色，顏色淺，表面光滑的墻面，反射太陽輻射的能力越強，越少太陽輻射加熱。

3.4.提高部分玻璃隔熱能力

窗戶是建筑圍護結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是最活躍、最敏感的部分建筑傳熱，熱損失是墻的5到6倍。在窗戶能耗約占總能耗的40%，因此傳熱的控制玻璃門窗的建筑節(jié)能具有重要意義。主要從以下幾個方面考慮：

（1）選擇合適的窗墻比；

根據(jù)不同的方向選擇合適的窗墻比，而不是盲目地與現(xiàn)代更美麗的玻璃面積，

或為了減少熱傳遞窗墻比，需要根據(jù)定位、功能、景觀等因素綜合考慮。

（2）選擇門窗結(jié)構(gòu)；增加窗外的層，利用氣隙熱阻，提高窗口的隔熱效果，認(rèn)為在傳熱方面，每加一層玻璃，可以減少大約40%的相應(yīng)的傳熱。

（3）使用節(jié)能玻璃。

玻璃的熱性能可以分為太陽輻射的傳輸性能（熱）通過性能和絕緣性能。

參考文獻：

[1]王炎，王波，夏熱冬冷地區(qū)的住宅節(jié)能技術(shù)，華中建筑，2004（1）

[2]韓愛興，夏熱冬冷地區(qū)居住環(huán)境質(zhì)量有望得到改善和提高，新型建筑材料，2002（3）

[3]彭昌海，柳孝圖，甄蘭平，曾翌，熱舒適及其在夏熱冬冷地區(qū)的被動實現(xiàn)技術(shù)，華中建筑，2003（4）

[4]侯余波，付祥釗，夏熱冬冷地區(qū)窗墻比對建筑能耗的影響，建筑技術(shù)，2001（10）endprint