夏熱冬暖地區建筑節能模式研究

梁浩文

【摘要】相較于我國的寒冷地區，夏熱冬暖地區在建筑節能研究與應用上還處于相對滯后的階段。本文結合廣西南寧地區的氣候特點，首先介紹了外墻、屋頂和外窗三個重點部位的節能模式，隨后針對建筑節能中存在的一些問題，從加強對節能設計的認識、科學選用節能材料和完善建筑節能設計標準等方面，就如何實現夏熱冬暖地區建筑節能的成熟發展提出了幾點優化策略。

【關鍵詞】夏熱冬暖;建筑節能;廣西南寧

近年來，能源問題日益嚴重，其中建筑能耗占了很大的比例，節能減排已經刻不容緩。在國務院印發的《“十三五”節能減排綜合工作方案》中，明確指出在建筑行業“推行綠色施工方式，推廣節能綠色建材、建筑，強化既有居住建筑節能改造。”建筑節能既是一種政策要求，也是建筑行業可持續發展的必要條件。夏熱冬暖地區在氣候上具有自己的特點，需在進行節能設計時區分對待，但本身進行此方面的研究相對寒冷地區與夏熱冬冷地區還相對較少。廣西南寧地區隸屬于夏熱冬暖地區，是亞熱帶氣候，夏季較長，炎熱潮濕，雨量充沛，在這樣的氣候條件下，其節能模式與優化策略有著其獨有的特點。

1、夏熱冬暖地區建筑節能模式

1.1 外墻節能設計

1.1.1 改變外墻飾面顏色

建筑外墻的顏色越深，對太陽熱能的吸收能力越強。例如紅磚墻面的吸收率為0.75，但在紅磚墻面上涂刷白色的涂料，吸收率可降低至0.5左右。由于廣西地區太陽能年輻射量可以達到4200-5000MJ/m2，基于上述特性，通過改變外墻飾面顏色，盡量用淺色、白色材料，代替原來顏色較深的墻面，可顯著降低建筑外墻對太陽能的吸收量。在陽光直射、溫度較高的天氣下，通過建筑外墻進入到室內的熱量減少，室內升溫效果不會太明顯，從而減少了對空調等電器設備的依賴，達到了節能效果。

1.1.2 涂刷反射隔熱材料

提高建筑外墻對太陽光的反射率，也是一種隔熱、節能的有效方法。反射隔熱材料從組成成分上來看，主要包括了熱反射顏料、基料等。近年來國內建筑節能領域對于此類材料應用較為廣泛，我國早在2007年也出臺了《建筑外表面熱反射隔熱涂料（JC/T1040-2007）》，對反射隔熱涂料的各種性能做出了明確要求，例如太陽反射比不應低于85%。經過試驗驗證，在建筑外墻上使用1mm厚的反射隔熱材料，其隔熱效果約等于12mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料，節能效果優勢顯著。

1.1.3 墻面垂直綠化改造

廣西南寧地區的雨水條件良好，十分適宜各種植物的生長。在進行建筑節能設計與施工時，可以充分利用這些植物資源，達到遮陽、降溫的節能效果。究其原因，一方面，使用植物覆蓋建筑外墻，可以起到遮陽的作用，植物的綠葉將太陽能吸收，建筑外墻和室內的溫度會明顯降低;另一方面，植物在光照較好的條件下，會進行旺盛的蒸騰作用，也可以通過蒸發吸熱帶走部分熱量。具體來說，對于一些底層建筑，可以種植一些爬山虎、凌霄花等攀緣植物，既可以起到綠化、裝飾的作用，又能夠具備建筑節能效果。對于較高的樓層，也可以在外墻上設置種植槽，適當種植一些攀緣植物，兼顧觀賞價值和節能效益。

1.2 屋頂節能設計

1.2.1 屋頂增加保溫隔熱層

建筑屋頂接受到的日照時間最長，是建筑節能設計中的關鍵部位。在廣西南寧地區，夏季天氣晴朗時，屋頂的溫度能夠達到50℃以上，這些熱能會通過屋頂結構傳導進室內。在建筑屋面施工中，增加一定厚度的保溫隔熱層，通過顯著降低屋面熱傳導系數，減少室內外熱量的交換率，達到減少空調能耗的目的。屋面保溫層的材料有許多種，例如擠塑聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料等，由于價格較低、保溫隔熱效果較好，是目前建筑屋面節能施工中常用的材料。

1.2.2 屋頂遮陽

在建筑屋頂增加一些遮陽板，或是種植一些植物，可以避免陽光直射屋面。此外，對這些遮陽措施進行藝術設計，還能夠起到裝飾效果，提升了觀賞價值，以達到一舉兩得的效果。例如在一些公共建筑的屋頂上，鋪設太陽能電池板，一來是可以起到遮陽、吸熱的效果，二來也能夠通過光--電轉換，為公共建筑的照明系統提供電源，符合建筑節能設計要求。在一些民用建筑的屋頂上，居民可以種植一些觀賞性的花卉、綠植，在取得建筑節能效益的基礎上，提高了屋面空間資源的利用率。

1.2.3 設計多孔材料屋面

廣西南寧地區夏季雨水豐沛，在建筑屋面設計和使用多孔材料，將部分雨水存儲在材料的孔洞內。當天氣轉晴后，通過水分蒸發帶走屋面的部分熱量，從而達到降低屋面溫度的效果。從材料種類上來看，多孔珍珠巖和多孔混凝土，是現階段比較常見的兩種屋面材料。根據相關的實驗，對比使用了含濕多孔材料屋面與普通屋面的溫度變化情況。實驗結果表明：在建筑屋面的外表面溫度上，前者的溫度比后者要低大約12-15℃;在建筑屋面的內表面溫度上，前者的厚度要比后者低大約5-8℃。

1.3 外窗節能設計

1.3.1 安裝使用節能窗戶

既有建筑外圍護結構中，門窗的面積約占30%，其能耗損失占建筑外圍護結構總熱損失的40%-50%，而對于采用玻璃幕墻的公共建筑，這個比例更大。非節能建筑中多采用普通單層鉛合金窗，其隔熱性能較差，夏熱冬暖地區外窗應以防熱為主，應當選擇得熱系數低的外窗。可對其進行整窗替換，采用Low-E玻璃或熱反射渡膜玻璃結合PVC型材或斷橋鉛合金窗框。但將原有的普通窗替換為節能窗戶經濟成本較高，在實際使用過程中要充分考慮建筑現狀及改造成本限制。

1.3.2 在玻璃上貼隔熱膜

隔熱膜隔熱原理與隔熱涂料相似，復合納米金屬氧化物和樹脂，濾去陽光中的紅外線（其能量占太陽福射總能量的50%左右）和紫外線，隔熱率達80%，可見光透過率達75%。采用隔熱膜的成本為更換節能玻璃成本的50%，通過現場測試，貼膜后近窗室內溫度可下降10℃。而在實際使用時根據玻璃尺寸對隔熱膜進行剪裁再粘貼于既有玻璃上，其施工過程比涂料復雜。

1.3.3 窗戶遮陽

普通建筑的窗戶如果沒有采取上述兩種節能措施，陽光會直射進室內，并造成室內溫度的明顯升高。可以在窗戶內部安裝百葉板、窗簾，可以起到阻擋陽光直射的效果。但是這種措施往往會削弱建筑采光效果;還有一種措施是在窗戶外側，使用金屬支架懸掛遮陽篷，可以取得較好的遮陽、節能效果。有實驗表明，窗戶關閉的情況下，遮陽設施的有無可以使室溫平均差值達到1.4.用遮陽篷的房間比不用的房間一天可節約一度電，節電率10%左右。

2、夏熱冬暖地區建筑節能的優化策略

2.1 正確看待建筑節能的“三重”效益

建筑的節能設計與改造施工，能夠帶來多重效益。第一是經濟效益。為了追求更加舒適的居住體驗，夏熱冬暖地區的居民對空調的依賴性較強。空調作為建筑電氣系統中的耗電“大戶”，耗電量可以達到整個建筑總用電量的30%-40%。而采取節能設計后，讓室內溫度維持在一個相對較低的狀態，減少了對空調的使用，能源消耗減少，經濟效益顯著;第二是環保效益。空調使用過程中排放出的氟利昂會破壞臭氧層。在采取建筑節能措施后，基本可以做到冬季不用空調、夏季少用空調，維護生態環境;第三是社會效益。近年來各個行業用電需求增加，特別是夏季用電高峰期，許多地方經常會采取拉閘限電的措施。在使用建筑節能模式后，也可以減少電能消耗，符合節能減排的倡議，維護社會效益。

2.2 結合節能需要選擇建筑材料

通過上文分析可以發現，現階段夏熱冬暖地區可以選擇的建筑節能模式有多種，而新型節能材料的使用，則發揮了重要的作用。例如含濕多孔珍珠巖、復合樹脂隔熱膜、反射隔熱材料等等。但是我們也必須看到，不同的建筑材料，在適用條件、節能效果、成本投入等方面均存在較大差異。此外建筑材料市場的監管不夠嚴格，節能材料本身的質量也是良莠不齊。我們在進行建筑節能設計和改造施工時，應首先開展深入的調研，了解建筑特點，設計節能方案，優選節能材料，并且在施工中加強質量控制，才能取得預期的建筑節能效果。

2.3 加快現行節能設計標準的完善工作

建筑節能模式的選用，以及節能改造方案的設計，都需要遵循相關的標準。隨著國家對建筑節能減排重視程度的不斷提升，各類標準也相繼出臺。例如《公共建筑節能設計標準（GB50189-2015）》、《建筑外墻外保溫用巖棉制品（GBT25975-2010）》、《民用建筑節能條例》等等。但是總體上來看，這些規范性的文件，還只是從宏觀角度對建筑節能做出了要求，而沒有具體到各個地方。為此，針對廣西南寧這類夏熱冬暖地區，還應當立足于地方實際，盡快制定更加完善和細致的地方性建筑節能設計標準。例如從2017年正式實施的《廣西壯族自治區民用建筑節能條例》，就為本地建筑節能工作開展提供了很好的標準參照。

結語：

夏熱冬暖地區的建筑節能研究還有很大的上升空間，建筑的外窗、屋頂、墻面這三個部位，應是建筑節能設計的重點部位。針對具體部分，分別采取貼隔熱膜、鋪保溫層、涂反射材料等措施，可以取得顯著的節能效果，此外，加快節能標準的完善工作，加強對建材市場的監管，對改善建筑使用環境、促進建筑行業健康發展有積極作用。

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