浅谈夏热冬冷地区建筑节能设计

浅谈夏热冬冷地区建筑节能设计

摘要：能耗问题是当今社会面临的最严峻的挑战，建筑节能设计尤显其重要性。一般说来，建筑节能设计主要加强外墙、门窗、屋面等方面设计，提高围护结构热阻值和密闭性，达到节约建筑使用能耗目的。

关键词：夏热冬冷：节能设计

节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑，其主要指标有：建筑规划和平面布局要有利于自然通风，绿化率不低于35％；建筑间距应保证每户至少有一个居住空间在大寒日能获得满窗日照2小时等。

一、夏热冬冷地区气候特点该地区主要位于长江流域，夏季闷热高湿，最热月平均温度26.5℃～30.5℃，夏季相对湿度80％左右，冬季阴冷，冬季太阳辐射热小于750MJ/m2，个别地区不足400MJ/m2，最冷月平均气温0℃～8.6℃，该区夏季相对湿度在80％左右，夏季太阳辐射热大于1000MJ/m2。例如笔者所在的信阳地区，日照年均1900-2100小时；年平均气温15.1-15.3℃，无霜期长，平均220-230天；降雨丰沛，年均降雨量900-1400毫米，空气湿润，相对湿度年均77%。夏季高温高湿气候明显，光照充足，降水量多，暴雨常现，降水量400-600毫米，占全年的42-46%。秋季凉爽，天气多晴，降水顿减，季均降水量170-270毫米，占全年的18-20%。冬季气候干冷，降水量少，约80-110毫米，占全年的10%；冬季在四季中历时最长（130天左右），但寒冷期短，日平均气温低于0℃的日数年平均30天左右。

二、夏热冬冷地区居住建筑节能设计

南昌属典型的夏热冬冷地区，其气候特征，主要表现为夏季闷热，冬季湿冷。而且全年只见夏冬，不见春秋。因此，南昌地区的节能建筑，必须适应南昌地区的气候特征，既不能照搬严寒地区的建筑型式，也不能照搬夏热冬暖及海洋性气候地区的建筑型式，更不能照搬四季如春的温和气候地区的建筑型式。

适应南昌地区气候特征的节能建筑，其基本要求是：

1、建筑物尽量采用南北朝向布置。否则，会因为加强建筑围护结构的保温隔热性能而增大建筑成本。

2、建筑群之间和建筑物室内，夏季要有良好的自然通风，建筑群不应采用周边式布局型式。低层建筑应置于夏季主导风向的迎风面(南向)；多层建筑置于中间；高层建筑布置在最后面（北向），这样才能有效的利用并组织好建筑群间的自然通风。

3、按相关设计标准的规定，尽量加大建筑物之间的间距，化地面，推广植草砖地提高绿地率，加强由落叶乔木、常绿灌木及地面植被组成的空间立体绿化体系，以便由树冠和地面植被阻档、吸收大部分的太阳直射辐射，减小地面对建筑物的反射辐射，降低区域的夏季环境温度，减轻区域的热岛现象。

4、应控制建筑物的体形系数不超过节能设计设标准的规定。即尽量减少外墙的凸凹面和架空楼板，应采用封闭式楼梯间等。

以图示点式住宅为例

当体型系数为0.36（小于标准规定的0.4时），外墙保温材料厚度只需为25mm，设计建筑的能耗为5４.78，小于参照建筑的能耗58.56。但当体形系数超过标准的规定时，就应加强围护结构的热工性能，例如增加外墙、屋顶、挑空板等保温材料的厚度才能达到标准规定的设计建筑能耗小于参照建筑能耗的规定，这样就增大了建筑成本，也容易造成材料浪费的现象。因此，在方案设计时就要求设计师尽量减少建筑物外墙的凸凹面和架空楼板, 凸凹面和架空楼板减少了，其外表面积减少，体形系数也就相应的减小，这样建筑耗热指标就降低。

5、尽量少设置大窗户，窗户大小以满足采光要求为限。门窗玻璃应采用普通透明玻璃或淡色普通中空玻璃，居住建筑和办公建筑不应采用可见光透光率低的深色镀膜玻璃或着色玻璃。门窗型材应采用塑料型材、断热彩钢及断热铝合金型材。还要求外门外窗具有良好的气密性、水密性、不小于30分贝的隔声性能和不小于2.5kPa的抗风压性能。

以办公建筑为例：办公建筑大都希望门窗洞口大，特别是现代办公建筑都喜欢开大窗户或者采用玻璃幕墙，采光通风良好，但这样会造成防风雨、保温、隔热、隔声效果差。

图例：

以上图为例，各朝向窗墙比，（东向：0.27；南向：0.3８；北向：0.3８；东向：0.23；外窗热工系数满足标准规范要求时，设计建筑的能耗为121.55，小于参照建筑的能耗132.84。如果门窗洞口过大，玻璃幕墙设计比较多时，通风、采光效果固然是好，但同时保温、隔热、隔音、防风雨性能也大大减低了，窗墙比大大增大，为了保证建筑物的节能要求，对玻璃以及窗框性能的要求也会大大提高，必须选择性能更优良的玻璃及窗框，如传热系数、遮阳系数、可见光透射比都要相应提高，这样也就大大的增加了建筑成本，造成资金和材料以及人力物力的大大浪费。

建筑门窗、幕墙是建筑围护结构的重要组成部分，通常也是保温、隔热和节能的薄弱环节，是影响室内热环境质量的主要因素之一，也是一个重要因素。一方面提高门窗的保温隔热性能，减少窗户能耗，是改善室内热环境质量和提高窗户的节能水平的重要环节。另一方面，建筑窗户承担着隔热保温和沟通室内外环境两个相互矛盾的任务，不仅要求它具有良好的隔热保温性能，同时还应具有采光、通风、隔音、防火、美观等多项性能。因此在技术处理上相对于其它的围护构件，难度更大，涉及的问题也就更为复杂。相应地，如何处理好各朝向窗的配置、尺寸形状、构造及保温隔热措施是居住建筑节能设计中的关键问题。夏热冬冷地区，大部分主要居室及窗的布置，应避免对着冬季主导风向，以免热损耗过大，影响室内温度。在建筑节能设计中，窗户尺寸的确定应充分考虑窗户的热工性能。由于通常窗户的单位面积耗热量比外墙大4倍左右，因此，开窗面积的大小应以满足基本要求为准，做到大小适度。

６、屋顶和外墙的外表面，宜采用浅色饰面层，不宜采用黑色、深绿、深红等深色饰面层，否则应加大屋顶和外墙保温隔热层的厚度。

结束语：

建筑节能是关系到可持续发展的重大举措,建筑节能已成为促进我国国民经济发展的重大战略性课题。同时建筑节能是一项政策性强、涉及面广、技术难度大的系统工程。我们必须高度重视节约能源资源的重要性、紧迫性,增加危机感与责任感,结合地域文化、技术及生态环境,设计出更人性化的节能建筑。

参考文献：

1、刘素萍建筑节能与围护结构[J]。建筑2001

2、许占发主编．建筑节能技术实用手册．北京：机械工业出版社，2005

3、付祥钊主编．夏热冬冷地区建筑节能技术．北京：中国建筑工业出版社，2002

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。