试论我国南方地区建筑节能相关问题

试论我国南方地区建筑节能相关问题


【摘要】气候是影响建筑设计的一个重要因素，在不同的区域条件下，应有不同的建筑形态空间布局，即适应气候的地域技术。本文将针对中国南方地区气候特征，从建筑布局、建筑遮阳、空气间层的保温隔热、室内空间组织、围护结构等来探讨该地区住宅建筑节能设计。力图降低建筑能耗，创造建筑微气候，并从地域技术，构造设计上来创作适应该地区气候的住宅建筑。
【关键字】住宅建筑；构造设计；地域技术；节能
建筑节能，指在建筑材料生产、房屋建筑和构筑物施工及使用过程中，满足同等需要或达到相同目的的条件下，尽可能降低能耗。建筑节能检测通过一系列国家标准确定竣工验收的工程是否达到节能的要求。中国是一个发展中大国，又是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。面对全球能源环境问题，不少全新的设计理念应运而生，生态建筑和绿色建筑等等，它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发，坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。在建筑规划和设计时，根据大范围的气候条件影响，合理使用各种手段来降低建筑能耗。
1 中国南方地区气候特征
中国南方地区气候特点夏季气温较高持续时间长，高温天气持续时间长达4～5个月，太阳辐射强度大；冬季较冷，时间长2～3个月，相对湿度较大，季节风旺盛。该地区早期住宅建筑的保温隔热缺乏可参考的理论依据，住宅室内热环境质量普遍较差，冬季室内阴冷潮湿，最冷月份室内平均气温只有4～6℃；夏季闷热，最热月份室内气温高达32℃左右，特别是在顶层及西晒房间显得十分闷热难受。
2 生物气候地方主义理论
气候和地域是紧密相连的两个概念，从上个世纪二三十年代就开始对建筑与气候、建筑与地域关系的研究。随着科技的进步，研究的不断深入，建筑节能也取得了一定的成效。
早期的居民为适应中国南方地区的气候特征，必然要产生一系列适应性的空间形态。 如西关大屋，三间两廊等民居形态。
如今随着各种节能受手段、材料的广泛运用，建筑形态也趋于自由化
3 围护结构的隔热性能
现今南方夏季广泛使用空调系统，使室内气温低于室外气温。为了降低能耗，有效方法是加强外墙及窗户的隔热性能。根据建筑的隔热机理，太阳辐射投射到建筑外表面时一部分立刻被反射出去，另一部分被吸收。被建筑外表面吸收的热量一部分向室内传递，另一部分以长波辐射和空气对流的形式向室外散发。 投射到建筑外表的太

阳辐射最终散发到室内和室外。显然，散发到室外的热量越多，传递到的热量就越少。因此增大建筑外表的反射有利于减少传向室内的热量。因此对于夏季高温时间长的中国南方地区建筑外墙体通常采用白色粉刷或浅色饰面来达到外墙反射隔热的效果。对于吸收部分热量，最终要使得传向室内的热量少，还应该减少建筑外围护结构的传热系数，即在外围护结构中设置隔热层或使用隔热性能好的外墙材料，隔离室外热量向室内传递，这样一来建筑外表吸收的热量将大量聚集在外表面，促使建筑外表面温度升高，进一步提高了建筑外表面与环境之间的温差，有利于向室外散热。
窗户的隔热性能问题一直是外围护结构设计中最为重要的一个因素，主要是怎样降低太阳的直接辐射热量进入室内，以及通过玻璃和窗框本身向室内传导的热量。并改善及防止空气渗透。要解决的是窗户隔热的问题。在夏季满足自然采光的同时，能够尽可能的使阳光高热量波段滞留在户外，常用的方法是采用low-e玻璃，使用中空玻璃和反射玻璃等。对于夏季南方地区来说，太阳热辐射的热量大约占总传热量的85%，low-e玻璃能有效的降低太阳热辐射高能光波段进入室内，同时又有适量的其他波段光线进入室内，能满足室内采光要求的情况下，又能达到节能的要求。中空玻璃空气间层一般在12mm左右，空气间层目的，主要是降低由于玻璃室内外表面的温度差，导致的室外热量向室内传递。这部分传导的热量大约占总传热量的15%。所以在南方地区，使用low-e玻璃的效果要大大好于单纯使用中空玻璃。对于节能要求更高的建筑可以使用low-e中空玻璃，节能效果更好，造价也相对较高。反射玻璃由于造成的光污染较大，现在已经很少使用。
4 建筑布局及内部空间的组织与划分
在中国南方地区，为舒缓夏季酷热的气温。建筑的布局上就应该紧密的围绕这一问题展开。社会的发展和人民生活水平的日益提高，人民群众对住宅建筑的各个方面的要求也越来越高，对生活的空间环境更加的重视，住宅设计中的”大厅小卧”的概念为适应现代住宅观的变化应运而生，它反映了住宅建筑的发展趋势，是住宅设计进步的一个象征。在布局上舒展开敞，有通透的大厅，房间居于一侧，有较大的窗洞开口，有利于自然通风。采用较深的门廊和遮阳板来导风，遮阳与降温。
5 构造设计学在中国南方地区住宅建筑设计中的运用
根据不同的地域气候特征，构建一套相应的建筑构造设计，是建筑领域在不断追求的目标。其基本的思想是：不依赖耗能设备，而在建筑形式、空间布局和构造上采取措

施，以改善建筑环境，实现微气候建构。印度建筑师柯里亚的作品对该设计思想作了有利的注释。为解决干热气候的建筑和通风，柯里亚提出了”开敞空间”和”管式住宅”前者体现了有影阴的户外或半户外空间更适合于干热地区公共活动的信念；后者把烟囱抽风原理应用于剖面设计中，在底层高密度的住宅群体中，既可创造小型化的阴影户外空间，又有效的解决了室内空气流通问题，并直接产生了直接反映气候特征的建筑形象。
根据冬季与夏季太阳的不同高度角来制定有效的利用阳光和遮阳措施。在住宅建筑中设置阳光间和中心温室，冬季阳光间和中心温室可以充分吸收太阳辐射热量，为住宅提供一定的热量，此时将遮阳百叶拉起，通风屋顶进风口和出风口封闭。夏季阳光间和中心温室的百叶都是开放的可以遮挡阳光，双层屋顶的进风口和出风口的百叶在夜间和白天某些时刻是开启的，以带走空气间层中受热的空气避免室内温度过高。此外，利用地下风管系统，冷却室外空气，并将其导入中心庭院。
在建筑设计中应该在气候环境设计上寻找到一种继承文脉的理念思路，因为气候不只是影响建筑的一个自然环境，还与文化息息相关，应该贯彻”形式追随气候的”思想。尽可能的对该地区的建筑文化进行深层次的追求与思考。
6 结束语
对人居环境的探讨，一直以来都是建筑界所关注的问题。无论在建筑节能，降低建筑能耗，还是在提高人居舒适度，创造新型的住宅建筑，都取得了很大的成效。但是面对这个庞大的建筑领域，建筑能耗是显而易见的，微小的能耗变化，都将决定对能源的如何分配。
在不同区位下，采取的节能措施也不尽相同，对地域技术的研究同样是首要面临的关健性问题。本文所提到的几点建议，是微不足道的一小部分，要想实现建筑领域真正节能，还需要建筑界同仁们不懈的努力。