淺析夏熱冬暖地區(qū)中小學(xué)校教學(xué)樓建筑節(jié)能設(shè)計

【摘 要】我國幅員遼闊，氣候復(fù)雜。各地進行的節(jié)能減排運動如火如荼，節(jié)能措施也呈現(xiàn)出多樣化，新型化的局面。與此同時，不同地域、不同類型建筑又存在著較大的地域差別。作者在實際工作中總結(jié)出夏熱冬暖地區(qū)中小學(xué)校教學(xué)樓這一特定建筑的節(jié)能要點，提出相同建筑類型節(jié)能措施的推廣。針對本地的氣候條件，采取合理的節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】夏熱冬暖；教學(xué)樓；建筑節(jié)能設(shè)計

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化的程度也在不斷的提升，建筑行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，而建筑能耗帶來的能源問題日益突出，目前我國的建筑大多數(shù)都是高耗能建筑。數(shù)據(jù)表明，在我國，建筑能耗目前約占我國所有行業(yè)能源消耗總量的40%，并呈現(xiàn)加劇上升的態(tài)勢。在這種形勢下，節(jié)能就成為了擺在我們面前的重要課題，節(jié)能不僅能有效的減輕對國家對能源供應(yīng)的壓力，也能夠促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。而建筑節(jié)能是各種節(jié)能方式中最直接、最有效的途徑，也是執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的重要的一環(huán)，符合節(jié)約能源，保護生態(tài)環(huán)境的國策，更是目前全世界建筑發(fā)展的總趨勢。基于此，我國建筑的節(jié)能減排降耗形勢已迫在眉睫。改革開放時期的那種粗放式的發(fā)展模式已完全受到制約。可持續(xù)發(fā)展在人們的生活中越來越受到重視，人們對建筑的節(jié)能減排也逐漸形成普遍共識。

從氣候類型上看，我國的夏熱冬暖地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候和熱帶季風(fēng)氣候；從地理位置上看，我國的夏熱冬暖地區(qū)是指位于北緯27°以南，東經(jīng)97°以東的地區(qū)，主要包括福建南部、廣東大部、廣西大部、臺灣、海南、香港和澳門等省級行政單位。該地區(qū)長夏無冬，年平均氣溫較高，氣溫年較差和日較差都比較小。由于有海陸風(fēng)的調(diào)節(jié)，居民已習(xí)慣該地氣候，不感到悶熱。由于該地區(qū)太陽輻射烈，日照較少，最冷月平均氣溫高于10℃，最熱月平均氣溫達到了25℃以上，降雨量大，相對濕度高，熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)頻繁光顧。針對夏熱冬暖地區(qū)特定的氣候特點，我們在長期實踐工作中總結(jié)出了一套針對中小學(xué)教學(xué)樓建筑的節(jié)能措施，并且發(fā)掘具體問題中的有待改進的問題。

夏熱冬暖地區(qū)的建筑要達到的基本要求是：針對該地區(qū)的氣候特征，夏季建筑物的設(shè)計要達到防熱、防雨、通風(fēng)的效果，而冬季的保溫可不予考慮。

在結(jié)合當(dāng)?shù)叵臒岫臍夂蛱攸c，我們對中小學(xué)教學(xué)樓總結(jié)出如下的節(jié)能設(shè)計：

1 教學(xué)樓樓址的選定

教學(xué)樓的樓址的選定，應(yīng)該從校園的整體布局出發(fā)，使教學(xué)樓為整個校園增添色彩，還要考慮到教學(xué)樓的采光、通風(fēng)、防潮的因素。教學(xué)樓良好的采光、通風(fēng)及防潮要求會減低教學(xué)樓的能耗，要盡量多的借助外部環(huán)境來達到節(jié)能的初衷。如果教學(xué)樓樓址的選定不考慮這些因素，不僅會影響到學(xué)校的文化氛圍，也會使教學(xué)樓節(jié)能的效果無法實現(xiàn)。

2 教學(xué)樓的朝向設(shè)計

通過對教學(xué)樓的朝向設(shè)計可以達到節(jié)能的目的。在每年的4月份到9月份，該地區(qū)盛行東南風(fēng)和南風(fēng)，每天中午12點到下午16點，太陽直射教學(xué)樓，此時建筑得熱率最高。因此，在設(shè)計中小學(xué)教學(xué)樓的方向時，既要考慮到教學(xué)樓的通風(fēng)條件，又要考慮到教學(xué)樓的太陽西曬。結(jié)合我國所處的具體位置，相同建筑面積的建筑物，南北朝向比東西朝向節(jié)約能耗，因此在進行建筑設(shè)計時，要盡量把教學(xué)樓的朝向設(shè)計成南向、南偏東或南偏西少許角度。

3 教學(xué)樓間距的設(shè)計

在教學(xué)樓的設(shè)計時，也要考慮臨近建筑之間或教學(xué)樓本身兩個部位之間的距離，間距太小，不能達到采光、通風(fēng)、抗震等要求，不利于通風(fēng)，就會增加教學(xué)樓的能耗，而間距太大，又會不利于節(jié)約土地資源。在教學(xué)樓節(jié)能設(shè)計中，采光間距是決定樓間距的主要因素。采光間距的標(biāo)準(zhǔn)是對于成排布局的教學(xué)樓，應(yīng)該滿足滿窗日照的要求，當(dāng)教學(xué)樓的朝向為正南時，相鄰建筑的間距應(yīng)該是前面建筑的1.2到1.5倍，滿足這個采光要求的間距，通風(fēng)的條件也同時達到了。

4 教學(xué)樓的體形系數(shù)設(shè)計

教學(xué)樓的體形系數(shù)是指教學(xué)樓與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，不包括地面、樓梯間隔墻和戶門的面積①。從此可以看出，如果建筑物的體積相同，體型系數(shù)越大，單位建筑空間的能耗就越高。數(shù)據(jù)表明，體型系數(shù)如果每增大0.01，能耗就增加2.5%左右，因此，為了達到減少能耗的目的，建筑體型系數(shù)最好設(shè)計在0.3以下。

一般情況下，在選擇合理的體型系數(shù)方面主要采取下列方法：調(diào)整建筑面寬、調(diào)整進深、調(diào)整建筑物的層數(shù)等。另外，建筑物的形體越復(fù)雜、越不規(guī)整，其體型系數(shù)就越大。因此，在建筑設(shè)計中要對建筑物各部位的尺寸進行綜合考慮，有效降低體型系數(shù)，從而達到降低能耗的目的。

5 屋面設(shè)計

屋面設(shè)計是熱工節(jié)能的重點工程，特別是屋面和東、西外墻的傳熱系數(shù)K指在任何情況下都應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定性指標(biāo) 。針對教學(xué)樓屋頂導(dǎo)熱系數(shù)小及建筑的標(biāo)準(zhǔn)高的屋面，所采用的保溫材料應(yīng)該是密度小，而且傳熱系數(shù)小，這樣可以減輕屋面的重量，所以，夏熱冬暖地區(qū)的教學(xué)樓屋面可以選用聚苯乙烯泡沫塑料板等來作為保溫隔熱的材料。把隔熱體放在屋面外，使建筑擁有良好的保溫隔熱效果，也消除了“熱橋”效應(yīng)，還增加了教學(xué)樓的壽命。

6 外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計對于教學(xué)樓的節(jié)能設(shè)計至關(guān)重要，可以采用淺色或光滑的裝飾材料作為外圍護結(jié)構(gòu)的表面。這樣設(shè)計，可以降低外墻對太陽熱量的吸收量，在選用結(jié)構(gòu)的材料和形式時，要充分考慮到材料的導(dǎo)熱系數(shù)，加大熱惰性的指標(biāo)。比如，教學(xué)樓的屋頂可以設(shè)計成花園屋頂?shù)榷喾N形式。

7 外門窗及遮陽設(shè)計

外窗是教學(xué)樓能耗散失的最薄弱的部位。當(dāng)門窗設(shè)計的面積比較大，其不恰當(dāng)?shù)谋壤龝?dǎo)致能耗增加，室溫過高，就會加大空調(diào)的能耗。而實際情況是部分偏遠(yuǎn)落后地區(qū)由于經(jīng)濟原因，許多中小學(xué)生日常使用最頻繁的教學(xué)樓夏日都無法安裝制冷設(shè)備，因此，自然條件的應(yīng)用就很重要了，由于教學(xué)樓日常使用中外門窗經(jīng)常是保持常開狀態(tài)，通風(fēng)成為建筑使用時采取的重要而有效的手段。

外門窗設(shè)計主要考慮如何減少傳熱量、減少太陽能輻射等方面的問題。減少傳熱量是為了避免教室內(nèi)外溫差過大而引起的熱量傳遞導(dǎo)致能耗過大，所以要盡可能減小窗戶的傳熱系數(shù)，比如，可以使用中空玻璃窗或者采用單框雙層玻璃窗等設(shè)計方法。夏熱冬暖地區(qū)太陽能輻射相當(dāng)強烈，為避免太陽強烈的輻射給制冷制備帶來過多的能源耗能，要選擇傳熱性能較低、熱反射效果好的玻璃來達到節(jié)約能效的目的。

大面積的透明玻璃窗外形美觀大方，室內(nèi)明亮，但是在夏季，太陽輻射會大量的進入窗戶。為了達到節(jié)約能源的目的，需要我們認(rèn)真做好教學(xué)樓的遮陽設(shè)計，做好了外窗的遮陽設(shè)計，就可以大大降低教學(xué)樓的能源消耗。針對夏熱東暖地區(qū)夏季炎熱的氣候特點，夏季太陽高度角最高，輻射量最大，在南向或接近南向的外窗上設(shè)計水平遮陽板的方法最實用，通過設(shè)置水平遮陽板可以達到阻止太陽光透過外窗過度進入室內(nèi)的效果。

建筑若為了單純追求外形的美觀，采用全玻璃幕墻，是極錯誤的想法，這是因為全玻璃幕墻具有反光和吸熱的特點，會造成建筑能源消耗過高，玻璃幕墻建筑能耗是普通建筑的4倍，也會產(chǎn)生大量的光污染，這些光污染會直接影響人們的健康。

綜上所述，夏熱冬暖地區(qū)中小學(xué)教學(xué)樓建筑節(jié)能設(shè)計，既要考慮到教學(xué)樓大開窗和常開門的特點，也要考慮到地區(qū)經(jīng)濟的現(xiàn)實情況，針對不同的地區(qū)經(jīng)濟現(xiàn)狀，應(yīng)該采取不同的建筑節(jié)能設(shè)計，才能因地制宜，使節(jié)能設(shè)計更具有實際操作性。中小學(xué)教學(xué)樓建筑節(jié)能要根據(jù)社會經(jīng)濟的發(fā)展而逐步提高，把工作做得更加具體，使得建筑節(jié)能真正地體現(xiàn)它實際的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益及社會效益。

參考文獻

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注釋

①引自《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》1995