淺析夏熱冬冷地區空調建筑節能問題

王華鵬++葛振軒

摘 要：本文通過分析夏熱冬冷地區的氣候特征和空調建筑的使用情況，指出在夏熱冬冷地區空調建筑節能的現實意義，并且提出了空調建筑的節能措施。

關鍵詞：夏熱冬冷地區； 空調建筑 ；建筑節能

一、夏熱冬冷地區空調建筑節能的現實意義

我國幅員遼闊，我國國家標準中將全國劃分為五個熱工氣候分區，即嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。長江流域的主要城市，包括上海、南京、杭州、合肥、南昌、武漢、長沙、重慶、成都等均屬夏熱冬冷地區。這一地區氣候的共同特點是：夏季氣溫高，最熱月平均氣溫25℃～30℃，最高氣溫達40℃以上；空氣濕度大，相對濕度經常在70%～80%甚至更高，加劇了酷暑和嚴寒對人體健康的威脅，給人的感覺是夏季悶熱和冬季陰冷，對生活和工作造成十分不利的影響。

隨著經濟發展和生活水平提高，空調開始進入長江流域城市的商場、辦公樓、旅館、飯店、影劇院等公共建筑以及居民住宅，造成該地區城市的非工業用電急劇增加，照此發展下去勢必會影響該地區經濟的可持續發展。以重慶市為例，1999年初每百戶居民的家用空調器擁有率已達到50%，隨著繁華路段商業街的改造，全市大型商場、飯店、影劇院等公共場所的空調普及率已超過90%。由于空調器采暖比普通家用電暖器舒適、安全、美觀、熱效率高及使用方便，因此空調器的類型已從夏季單冷式轉為夏冬兩季均可使用的冷暖式空調。空調建筑在該地區已不是局部和單季現象，采取節能措施勢在必行。

空調建筑的節能建材，如中空玻璃、鍍膜玻璃、塑料門窗以及各種類型的墻體與屋頂絕熱材料等，隨著人們對其節能效果的認識，市場將被看好。空調建筑的節能研究成果不僅可以推廣到整個地區，而且由此形成的新型節能建材產業也具有廣闊的市場。

二、夏熱冬冷地區應提高建筑節能的標準

建筑節能技術法規和標準規范，如《民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）》（JFJ26-95）、《民用建筑熱工設計規范》（GB50176-93）、《采暖通風與空氣調節設計規范》（GBJ19-87）等。但是，這些標準有如下特點：起點低，與發達國家相比仍有很大差距；節能重點在嚴寒和寒冷地區，冬冷夏熱地區民用建筑按《熱工規范》執行，其中對圍護結構的保溫隔熱只是規定了最低限度。一些位于夏熱冬冷地區的省市根據當地的氣候特征和實際需要，制訂了具有地方特色的建筑節能標準，但是在大量的實際工程中，這些節能標準往往也沒有得到很好的實施；實施后節能效果如何也有待時間的檢驗。

我國建筑節能的差距還很大，以37cm磚墻多層住宅為例，與氣候條件相近的發達國家建筑進行比較，單位能耗外墻是發達國家的4～5倍、屋頂為2.5～5.5倍、外窗為1.5～2.2倍，門窗空氣滲漏為3～6倍。加上其它因素，我國住宅采暖能耗約為發達國家的3倍。夏熱冬冷地區是我國人口最密集的地區，大中城市相對集中，這些城市夏季有明顯的“熱島效應”，全國有名的“火爐城市”均位于該地區；冬季易受北方寒潮襲擊，但又不屬于供暖地區，陰冷難耐。該地區的年竣工建筑面積、空調普及率及空調建筑數量都增長較快。

三、夏熱冬冷地區空調建筑節能的主要措施

1.設備措施

住宅一般是人員進入室內才啟動空調，各戶使用情況不同，用電分開計量，因此適于安裝單個房間空調器。高層辦公樓、大型商場、高級賓館等為了維持較穩定的室內溫濕環境和使用、管理方便，都采用中央空調。傳統的設計方法要求空調建筑的室內環境必須維持在一個比較狹窄的溫濕度范圍，比如溫度在25℃～30℃之間，相對濕度在50%～70%之間。近年來大量空調建筑的使用已帶來所謂空調建筑綜合癥的問題，即長期生活在空調建筑中的人出現疲勞、易感冒、惡心等癥狀。這一方面是由于空調建筑室內小氣候過于穩定，人體適應環境變化的能力降低了；另一方面是由于空調建筑的密閉性強，缺乏空氣流通，室內空氣品質差。

而不需要維持非工作區的溫濕度，這樣采用區域性動態空調的方法來降低建筑空調能耗。

2.建筑措施

建筑措施是指利用建筑的造型、朝向、圍護結構保溫構造、外窗遮陽構造以及建筑空間的通風來進行節能降耗設計。合理的建筑措施應該在夏季有效地組織通風和減少太陽輻射，防止室內過熱和潮濕。在冬季有效地利用太陽能和對外墻、外窗進行保溫，提高室內溫度。

（1）設有空調系統的建筑，其空間布局應十分緊湊，盡量減少建筑物外表面積和窗洞面積，這樣可以減少空調負荷。設置空調應盡量避免東、西朝向房間，尤其是有東、西向窗戶的房間，以及平屋頂的頂層房間。

窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這兩個比值不利于空調建筑節能，應盡量減少空調房間兩側溫差大的外墻面積及其薄弱環節窗的面積。單層金屬窗的夏季空調負荷是同面積240磚墻的5倍，全年能耗是36倍。窗墻比由0.4減小為0.3，每平方米建筑面積年冷暖耗電量可減少5kWh。如果在設計時忽視空調建筑的體型系數和窗墻比，就會給建筑節能留下隱患。

（2）設置遮陽設施，考慮空調設備的位置。空調建筑的節能效果與空調設備的位置有很大關系。空調設備的位置應該能有效地引導氣流和擴散輻射熱，空調室外機應安裝在通風良好，最好無太陽直射的地方。對設置單個房間空調器的建筑，在外墻上設置空調室外機，其位置應與遮陽設施統一考慮，這樣既便于安裝空調室外機，又保證了建筑立面的協調統一。

（3）增強建筑外圍護構件的隔熱性能。采用絕熱材料對墻、屋頂、門窗等進行絕熱，如玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等，以減少圍護結構的傳熱系數。

門窗是外圍護構件節能的重點，利用節能材料制造的門窗可大大提高熱工性能，比如塑料門窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵。另外，還要提高門窗氣密性，防止空氣對流傳熱。窗戶可加密封條，防止縫隙進風，但應處理好室內換氣。公共建筑的入口門可設門斗或設空氣幕。

（4）利用太陽能裝置與空調相結合降低空調建筑能耗。夏熱冬冷地區的大部日照較為充分，這對夏季防止太陽輻射有一定影響，然而對太陽能的合理利用有助于降低空調建筑能耗。

四、結語

1.根據夏熱冬冷地區的特點，利用建筑結構的蓄熱、隔熱能力，避免了全年室溫的波動變化。

2.冬季運用太陽能來預熱吸入的室外空氣，降低空調機組的負荷；夏季則利用屋面下的空氣間層進行通風隔熱。

3.根據采暖和降溫的不同特點，冬季暖風由房間下部進入，夏季冷風由房間上部進入，分別由位于進氣口的自動調節閥來進行控制。

另外，建筑總體規劃對微氣候的影響也不可忽視，建筑群的布置應注意有利通風和減少建筑物之間的熱輻射；對城市河道、湖泊的充分保護和合理利用可以改善城市“熱島效應”；建筑周邊綠化對抵御夏季太陽輻射，改善空氣品質和美化環境都有重要作用。

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