夏熱冬暖地區建筑節能設計的探討

杜 斌

（中鐵工程設計院（深圳）有限公司，廣東 深圳 518048）

近年來，隨著我國經濟的高速發展和世界氣候變暖，我國節能減排的壓力日趨增大，建筑業作為能耗大戶，建筑的節能設計勢必會受到更多的關注，本文主要介紹了我國夏熱冬暖地區建筑的節能設計技術。夏熱冬暖地區以夏季空調能耗為主，所以，相應的本地區的建筑節能設計是以降低夏季空調能耗為核心的。具體技術手段如下：

1 建筑的總體布局

建筑規劃的總體布局對建筑的能耗有決定性作用。建筑總平面的規劃布置和平面設計，應有利于夏季減少得熱和充分利用通風季節和通風時段的自然通風，最大程度上避免熱島效應，從而有效減少空調的使用時間和使用負荷。建筑的主朝向最好在南偏東15°和南偏西15°的范圍內，在這個范圍可以有效避免過量的光熱能進入室內。經過總結多年的節能設計經驗得出，正西朝向的建筑的空調能耗超過正南朝向建筑30%以上，就算采用高性建筑節能材料，也很難達到國家節能規范規定的標準。這樣一來，不但造成材料上的巨大浪費，還達不到節能的理想效果。所以，建筑的總體布局對建筑節能至關重要，應從建筑規劃設計階段就結合節能設計統籌考慮。

2 建筑的外圍護結構

建筑節能設計從根本上來講，就是通過各種方法阻隔或利用建筑外部的自然能量，從而較少地消耗人造能來達到滿意的建筑內部光環境和熱環境。由此可以看出，作為建筑內外的分界，建筑的外圍護結構就是建筑節能的關鍵。建筑外圍護結構包括屋面、外墻、外門窗、架空樓板，下面進行逐一闡述。

2.1 屋面

屋面是建筑最直接接受太陽輻射的位置，必須采取節能措施。1年前，屋頂最普遍的節能措施是XPS擠塑聚苯板保溫系統，但隨著公消［2011］65號文的出臺，規定民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料，擠塑聚苯板因為達不到A級而被淘汰。現階段，屋頂保溫材料的選用比較紛雜，主要有STP保溫板、酚醛保溫板、水泥保溫板、巖棉保溫板等，以上板材都能達到燃燒性能A級的標準，但各有優缺點，需要結合實際工程選用。STP保溫板熱工性能最好，但價格較高；水泥保溫板、巖棉保溫板熱工性能較差，會造成保溫層的厚度和自重增加；酚醛保溫板性價比較高，各方面較均衡，推薦使用。

2.2 外墻

外墻是建筑主要的維護結構，對建筑節能有決定性作用。外墻的熱工性能是由外墻的材料和保溫措施控制的，而外墻的材料從根本上來講，則是由建筑的結構形式決定的。目前，民用建筑的主流結構形式是框架結構和框架剪力墻結構，這種結構的墻體由承重的鋼筋混凝土梁、柱及剪力墻和非承重的加氣混凝土砌塊組成。鋼筋混凝土的熱工性能較差，是建筑節能的薄弱點；而加氣混凝土砌塊的熱工性能則較好，能很好的滿足節能設計的要求。這樣一來，外墻是否滿足節能設計，主要是看鋼筋混凝土和加氣混凝土砌塊占外墻的比例。一般情況下，如果鋼筋混凝土占外墻比例超過20%，就要考慮是否在外墻采用其他保溫措施（如保溫砂漿），外墻的具體做法最后還要根據節能計算來確定。根據近幾年的經驗，夏熱冬暖地區以加氣混凝土砌塊為外墻主體的建筑，一般情況下是不用增加節能措施的。

2.3 外門窗

外門窗是建筑最薄弱的部分，也是采用節能措施最多的部分。其實，夏熱冬暖地區的建筑節能設計主要是外門窗的節能設計。正常情況下，外窗占建筑外表面面積越大，從外窗輻射進建筑內部的能量也就越多，建筑的能耗也隨之增大，所以降低窗墻比是直接有效的節能手段。外門窗的熱工性能是由外門窗的材料決定的，其分為門窗框料和玻璃兩部分：窗框料目前普遍為鋁合金型材，可以滿足一般的節能設計要求，但對于玻璃幕墻建筑，尤其是全玻璃幕墻建筑，一定要使用斷熱鋁合金型材，才能滿足節能要求；玻璃是對夏熱冬暖地區建筑節能設計影響最大的部分，選用何種玻璃是建筑節能設計的核心技術。前面提到，窗墻比越大，建筑越耗能，但現代建筑為了美觀通透，設計手法越來越趨于窗墻比較大的風格，并且涌現出了越來越多的全玻璃幕墻建筑，這樣一來，建筑節能設計的難度越來越大。熱輻射可以通過玻璃直接進入建筑內部，而我們需要開闊的視野和通透的自然采光，這樣自然形成了一個矛盾，這正是難點所在。這些年，比較流行的節能措施是在建筑立面增加外遮陽構件、百葉等構造，阻擋光能對外窗的直接輻射，這個做法節能效果很理想，但過多的構件和百葉影響建筑的視野，并增加建筑的造價、建設周期和維護成本，也限制了建筑外立面造型，所以增加外遮陽的做法不具有可持續性，只適合能利用自身的陽臺、屋檐、挑板等原有構件的建筑。另一個措施是采用節能的建筑玻璃，夏熱冬暖地區建筑的節能玻璃的首要作用是防止太陽光的輻射熱進入建筑內部，這樣就要求玻璃的遮陽系數比較低；同時，普通玻璃的導熱系數很大，為了達到節能要求，就要選用中空玻璃。一直以來，市場上能夠滿足以上兩點的建筑節能玻璃不少，但大部分低遮陽系數的玻璃的可見光透射比也很低，無法滿足建筑自然采光的要求，其余少數高透光低遮陽系數的玻璃則價格昂貴，不能大范圍應用。這幾年建筑師一直受困于這個問題，只能通過計算盡可能選用折中的節能玻璃。直到日前，國內的幾家玻璃龍頭企業技術革新并成規模的生產了“雙銀Low－e中空玻璃”，建筑師才有了理想的選擇。“雙銀Low－e中空玻璃”通過膜層過濾光能，有選擇的把大部分輻射熱阻隔在建筑外面，同時把可見光最大程度地保留，使光能變成“冷光源”，反應到參數上就是遮陽系數低，可見光透射比大，非常理想。由于這種玻璃價格只略高于其他節能玻璃，所以勢必會迅速大面積地使用，這對我國的節能減排是非常有意義的。外門的節能設計相對于外窗來講不是那么的重要，要盡量使用淺色的復合門，避免使用單層的金屬門。外門窗另一個重要的節能參數是氣密性。如果氣密性達不到要求，會造成室內外空氣快速的流動和熱交換，那么，其他節能措施的效果會被白白抵消掉，所以，外門窗的氣密性一定要達到國家和地方節能規范的標準并盡可能地提高。

隨著建筑的風格、結構形式和材料的不斷變化和改進，建筑的節能技術也在不斷地改進，只有不停地去探討、去總結，才能及時掌握最先進的節能技術。

［1］徐吉浣，壽煒煒.公共建筑節能設計指南［M］.上海：同濟大學出版社，2007.

［2］中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施－節能專篇：電氣［M］.北京：中國計劃出版社，2007.