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夏热冬冷地区围护结构节能技术及经济分析一、本文概述随着全球气候变化的加剧，节能减排已经成为各国政府和社会公众关注的焦点。
特别是在夏热冬冷地区，由于气候条件特殊，建筑物的围护结构在节能方面扮演着至关重要的角色。
本文旨在探讨夏热冬冷地区围护结构的节能技术及其经济分析，旨在为建筑设计、施工和管理提供有益的参考。
本文将首先介绍夏热冬冷地区的气候特点和建筑物围护结构的重要性，然后重点分析目前常用的节能技术，如保温材料、节能门窗、遮阳系统等。
接着，通过实际案例，对比不同节能技术在夏热冬冷地区的应用效果，并对其进行经济分析，以评估其投资回报和成本效益。
本文还将探讨未来围护结构节能技术的发展趋势和挑战，为相关领域的研究和实践提供参考。
通过本文的研究，我们期望能够为夏热冬冷地区的建筑设计、施工和管理提供更为科学、合理的节能方案，促进绿色建筑的发展，为应对全球气候变化做出积极的贡献。
二、围护结构节能技术概述围护结构是建筑的重要组成部分，它直接影响到建筑的保温隔热性能和室内环境的舒适度。
在夏热冬冷地区，围护结构的节能技术显得尤为重要。
这些技术旨在通过提高围护结构的保温隔热性能，减少建筑在冬季的热量损失和夏季的热量侵入，从而实现节能和提高室内环境质量的目的。
围护结构节能技术主要包括外墙保温技术、屋面保温技术、门窗节能技术等。
外墙保温技术通常采用外墙外保温、外墙内保温或夹心保温等方式，使用保温材料如聚苯板、聚氨酯等，增加外墙的保温性能。
屋面保温技术则通过在屋面上铺设保温材料，如防水保温一体化材料，减少屋面的热量传递。
门窗节能技术则通过选用断桥铝窗、中空玻璃等高性能门窗材料和构造方式，提高门窗的保温隔热性能。
围护结构节能技术还包括一些被动式节能设计策略，如利用建筑朝向、自然通风、遮阳等手段，减少建筑对外部环境的依赖，提高建筑的自适应性。
这些被动式节能设计策略与主动式节能技术相结合，可以更有效地提高建筑的节能性能。
围护结构节能技术的应用不仅可以降低建筑能耗，减少碳排放，还可以提高建筑的室内环境质量，改善人们的居住环境。
安徽（夏热东冷）地区建筑节能设计作者：卢军来源：《科技创新导报》 2013年第6期卢军（安徽现代建筑设计研究院安徽合肥 230041）摘?要：根据实际的工程设计经验，归纳出安徽（夏热冬冷）地区建筑节能设计的一般设计技术要点。
关键词：夏热冬冷节能设计外围护结构中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-011 安徽（夏热东冷）地区气候区划我国建筑气候的区划系统分为一级区和二级区两级：一级区划分为7个区，二级区划分为20个区。
夏热东冷地区属于一级区划中七个大区之一，编属为第三建筑气候区。
为采暖地区与炎热地区之间的一个过渡地带，在建筑热工设计分区中则定名为夏热冬冷地区。
这个地区的范围，大致为陇海线以南、南岭以北、四川盆地以东，为长江中下游地区。
安徽省便位于此地区。
《民用建筑热工设计规范》GB50176-93原被列入寒冷地区（IIB气候区）的淮北、亳州、宿州等地市及县域地区约占全省范围10%，后由省住房和城乡建设厅专题上报并经国家住房和城乡建设部批准同意（详见建标函[2010]298号），全省范围建筑节能设计、施工、管理均按夏热风冷地区的一个标准执行。
《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）中也对安徽全省纳入夏热冬冷地区。
2 安徽（夏热东冷）地区气候特点安徽位于中国东部，属于东亚季风区，夏季风，这个地区是年降水量较大，降水年际变化大。
春末夏初为梅雨期，多阴雨天气，常有大雨和暴雨出现；夏季闷热，太阳辐射强烈，最热月14时的平均气温，达32～33?℃，湿度较大。
冬季湿冷，北向寒潮南侵，受到冷空气影响，气温偏低；日照偏少；年平均气温在14～17?℃之间，属于温和气候型。
冬季1月平均气温在－1～4?℃之间，夏季7月平均气温为28～29?℃左右。
气象数据是建筑节能设计的依据，建筑节能需要考虑气候变化因素。
随着节能设计技术和理念的更新，对气象参数的应用也提出更高要求。
附录H 河南省夏热冬冷地区居住建筑节能设计表表H.0.1河南省夏热冬冷地区居住建筑建筑专业节能设计表（体形系数≤0.40的建筑）建筑层数（地上/地下）∕所处气候区夏热冬冷冬季室内计算温度（℃）室内空气露点温度（℃）外墙墙体材料及选用的外墙保温体冬季室外计算温度（℃）最不利热桥部位内表面温度（℃）体形系数限值≤3层0.55（4～11）层0.40≥12层0.35窗墙面积比限值东0.35南0.45西0.35北0.40每套允许一个房间（不分朝向）0.60设计值设计值围护结构部位限值（标准指标）设计值保温层材料、厚度、燃烧性能等级保温材料导热、蓄热系数及修正系数屋面传热系数K[W/（m2.K）]热惰性指标D≤2.50.8D＞2.5 1.0外墙/凸窗不透明的顶板、底板和侧板D≤2.5 1.0/1.0外墙凸窗不透明的顶板底板侧板D＞2.5 1.5/1.5外墙凸窗不透明的顶板底板侧板底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1.5 分户墙、楼板、楼梯间隔墙、外走廊隔墙 2.0户门通往封闭空间 3.0——通往非封闭空间或户外 2.0外窗（含阳台门透明部分）朝向窗墙面积比传热系数K[W/（m2.K）]外窗综合遮阳系数SC w传热系数K[W/（m2.K）]遮阳系数SCw窗框材料及窗玻璃品种、规格，中空玻璃露点普通凸窗东、西向南向普通凸窗东、南、西、北窗墙面积比≤0.20 4.7 4.23 ——————0.20＜窗墙面积比≤0.30 4.0 3.60 ——————0.30＜窗墙面积比≤0.40 3.2 2.88 夏季≤0.40夏季≤0.450.40＜窗墙面积比≤0.45 2.8 2.52 夏季≤0.35夏季≤0.400.45＜窗墙面积比≤0.60 2.5 2.25东、西、南向设置外遮阳夏季≤0.25冬季≥0.60外窗及敞开式阳台门气密性等级(GB/T 7106-2008)1～6层建筑≥4级——≥7层建筑≥6级是否符合标准规定性指标要求是☐否☐围护结构热工性能综合判断参照建筑采暖耗电量和空调耗电量之和（kW·h/m2）设计建筑采暖耗电量和空调耗电量之和（kW·h/m2）表H.0.2河南省夏热冬冷地区居住建筑建筑专业节能设计表（体形系数＞0.40的建筑）建筑层数（地上/地下）∕所处气候区夏热冬冷冬季室内计算温度（℃）室内空气露点温度（℃）外墙墙体材料及选用的外墙保温体冬季室外计算温度（℃）最不利热桥部位内表面温度（℃）体形系数限值≤3层0.55（4～11）层0.40≥12层0.35窗墙面积比限值东0.35南0.45西0.35北0.40每套允许一个房间（不分朝向）0.60设计值设计值围护结构部位限值（标准指标）设计值保温层材料、厚度、燃烧性能等级保温材料导热、蓄热系数及修正系数屋面传热系数K[W/（m2.K）]热惰性指标D≤2.50.5D＞2.50.6外墙/凸窗不透明的顶板、底板和侧板D≤2.50.8/0.8外墙凸窗不透明的顶板底板侧板D＞2.5 1.0/1.0外墙凸窗不透明的顶板底板侧板底面接触室外空气的架空或外挑楼板 1.0 分户墙、楼板、楼梯间隔墙、外走廊隔墙 2.0户门通往封闭空间 3.0——通往非封闭空间或户外 2.0外窗（含阳台门透明部分）朝向窗墙面积比传热系数K[W/（m2.K）]外窗综合遮阳系数SC w传热系数K[W/（m2.K）]遮阳系数SCw窗框材料及窗玻璃品种、规格，中空玻璃露点普通凸窗东、西向南向普通凸窗东、南、西、北窗墙面积比≤0.20 4.0 3.6 ——————0.20＜窗墙面积比≤0.30 3.2 2.88 ——————0.30＜窗墙面积比≤0.40 2.8 2.52 夏季≤0.40夏季≤0.450.40＜窗墙面积比≤0.45 2.5 2.25 夏季≤0.35夏季≤0.400.45＜窗墙面积比≤0.60 2.3 2.07东、西、南向设置外遮阳夏季≤0.25 冬季≥0.60外窗及敞开式阳台门气密性等级(GB/T7106-2008)1～6层建筑≥4级——≥7层建筑≥6级是否符合标准规定性指标要求是☐否☐围护结构热工性能综合判断参照建筑采暖耗电量和空调耗电量之和（kW·h/m2）设计建筑采暖耗电量和空调耗电量之和（kW·h/m2）表H.0.3河南省夏热冬冷地区居住建筑暖通专业节能设计表供暖设计热负荷kW 居住建筑供暖设计热负荷指标W/㎡采暖/空调方式（）1.集中供暖，（）2.集中空调，（）3.燃气壁挂炉，（）4.无集中采暖空调，（）5.其他供暖设计温度供水℃ 回水℃计量方式热力入口（热量结算点）热计量方式（）1.超声波热量表，（） 2.电子式热量表（）3.冷量热量能量表，（）4.其他热量结算点内热计量方式（）1.户用热量表，（）2.热量分配计（）3.温度面积法时间通断法，（）4.空调时间当量法，（）5.其他末端形式（）1.散热器（） 2.低温地板辐射采暖（）3.风机盘管（） 4.其他控制方式温度控制方式（）1.室温自力式温控阀，（）2.室温电动温控阀，（）3.户温自力式温控阀，（）4.户温电动温控阀，（） 5.其他多联机空调（热泵）机组制冷综合性能系数IPLV（C）不低于GB21454 -2008规定中的第3级非采暖空间管道保温材料名称管径范围≤DN50DN70～DN150 ≥DN200导热系数设计厚度 mm通风系统风机最大全压Pa风机的单位风量耗功率W S值（≤0.32W/(m3/h)）冷热源设备锅炉设备热源类型燃料品种锅炉容量、类型数量（台）热效率（%）锅炉燃气其它冷水（热泵）机组冷水机组类型数量（台）额定制冷量（kW）性能系数COP（W/W）换热站集中采暖热水系统热水循环水泵的耗电输热比EHR系数热水循环水泵扬程（m）供热量自动控制方式是□否□变速调节是□否□空调系统空气调节冷热水系统最大输送能效比两管制热水管道空调冷水管道冷冻水泵扬程m 功率kW冷却水泵扬程m 功率kW系统制冷性能比：额定制冷量Q kW冷水机组总输入功率N1 kW运行循环水泵输入功率N2 kW 系统制热能效比：额定制热量Q kW热水机组总输入功率N1 kW运行循环水泵总输入功率N2 kW附录J 河南省夏热冬冷地区居住建筑节能设计备案表表J.0.1 河南省夏热冬冷地区居住建筑 建筑专业 节能设计备案表（体形系数≤0.40的建筑） 审查合同编号：注：1、建设单位持经审查合格的节能设计备案表到建设行政主管部门办理施工许可手续。
江苏省居住建筑节能设计专篇一、工程概况所在城市气候分区结构形式层数建筑物朝向体形系数节能计算面积（m 2）节能标准节能设计方法工程设计值规范限值—夏热冬冷——地上：—层地下：—层北向：—度——地上：—m 2地下：—m 2————二、设计依据1. 《民用建筑热工设计规范》GB50176-19932. 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-20013. 《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》（DGJ32/J 71-2008）4. 《江苏省民用建筑工程施工图设计文件（节能专篇）编制深度规定》（2009年版）5. 《江苏省太阳能热水系统施工图设计文件编制深度规定》（2008年版）6. 国家、省、市现行的相关法律、法规三、建筑物围护结构热工性能围护结构部位主要保温材料厚度传热阻R（㎡·K/W）热惰性指标D备注名称导热系数（W/m ·K）工程设计值规范限值工程设计值规范限值屋面1 ————建筑层数≥6层，2.5≤D＜3时，R≥1.42；D≥3时，R≥1.26；建筑层数4~5层，D≥3时，R≥1.67；建筑层数层≤3层，D≥3时，R≥2.0；—建筑层数≥6层，R≥1.42时，2.5≤D＜3； R≥1.26时，D≥3；建筑层数4~5层，R≥1.67时，D≥3；建筑层数层≤3层，R≥2.0时，D≥3；……—————墙体1（包括非透明幕墙）北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—墙体2（北，东、西，南）北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—北：—东：—西：—南：—————冷桥————**————凸窗壁板（上、侧、下）上：—侧：—下：—上：—侧：—下：—上：—侧：—下：—上：—侧：—下：—**———————————底面接触室外空气的架空层或外挑楼板———————与（非）封闭式楼梯间相邻的隔墙———————分隔采暖空调居住空间与非采暖空调空间的隔墙分隔采暖空———————调居住空间与非采暖空调空间的楼板分户墙————** ————分户楼板————** ————本工程外墙墙体材料为—厚—，内墙为—厚—。
夏热冬冷地区居住建筑节能整体设计研究摘要：长期以来，在对诸多节能模式展开探寻的过程中，开发新型节能建筑材料，选择使用新型节能技术以及新型的节能保温门窗，对建筑气候进行设计产生节能效果，选用新型能源这些途径备受瞩目。
本文研究住宅建筑的地理环境以及气候特征，针对炎热的夏天与阴冷的冬天两类不一样气候环境下的住宅建筑的特点，制定相对应的建筑节能设计方案。
为打造节能高效，并且具备地方特质的现代住宅建筑提供参考。
关键词：居住建筑，夏热冬冷，节能，设计住宅建筑节能的全局设计是建筑节能设计工作的一个核心方面。
建筑节能全局设计包括对于住宅建设的分区以及位置选择，建筑单元之间的距离，冬季季风流经建筑体的方向，住宅建筑向着太阳辐射的方向，建筑周边的道路布置格局，建筑所处的外部空间环境。
只有对上述设计环节作细致的研究，并且对建筑所处地理影响因素进行分析，同时还要全方位考虑大气环流以及太阳辐射。
充分规避不利的因素以及充分利用有益影响，通过这些环节来共同建设一个质量优异的生活空间以及节能性质非常好的微气候条件。
1.选址一些用来建设住宅建筑的地块可能形成比较特殊的局部地域气候。
坡地为住宅建筑带来的节能作用关键体现在太阳辐射造成大气流动通风以及接受热量两个层面，产生的作用效果由于坡向以及坡度的缓急而不一样。
如果住宅基地的坡向为接近南向或者本就处于南向，将对于住宅建筑在冬季获得太阳辐射的热量大为有利，也对于住宅建筑所处地方的容积率提高大有裨益，假如夏季主导季风方向与坡向保持在600的范围以内，将对居住建筑在夏季炎热的时候形成自然通风而散热。
假如居住建筑所处地方的坡向为接近北向或者处于北向，为缓解居住建筑之间对南向太阳照射的阻隔，基地之内的建筑适合采取以点式布置为主。
对于坡地地址的选择能够总体分成山脚、山顶以及山腰这三种地方。
而比较理想的建筑地址选择为面向日照的山腰。
在寒冷的冬季，建设在山顶上的建筑受到风力的作用最为明显，可是对于炎热夏季居住建筑的散热和通风大有裨益，并且太阳光照充盈、视野广袤。
浅析夏热冬冷地区居住建筑节能设计 摘 要: 建筑节能就是降低建筑使用能耗，提高能源利用效率。保护环境，需要大力提倡建筑节能。现从建筑设计的角度浅析夏热冬冷地区居住建筑的一些节能设计措施。 关键词： 夏热冬冷，居住建筑，节能设计 abstract: building energy efficiency is to reduce building energy consumption, improve the efficiency of energy use. protect environment, need to vigorously promote the building energy saving. now from the viewpoint of residential buildings architecture design in hot summer and cold winter zone some design measures of energy efficiency. key words: hot summer and cold winter; residential building; energy-saving design 中图分类号 : tu201.5 文献标识码： a 文章编号： 一、夏热冬冷地区的气候特点及节能现状 夏热冬冷地区主要指长江中下游及周边地区，该地区人口密集、经济发达，但气候条件却相当恶劣。夏天高于35℃的有15～30天，冬天低于5℃的天数长达2个月，该地区湿度大，夏天闷热、冬天阴冷。随着经济的发展，居民生活水平的提高，人们追求更加舒适的室内居住环境，由此带来的能量消耗剧增。节能建筑冬暖夏凉，与非节能建筑相比，人们的舒适度明显提高，有利于身心健康。而要提高建筑物的室内环境的舒适度、达到节能50%的目标，必须注 重建筑的节能设计，采取相应节能措施。现结合本地区的地域和气候特点，就如何进行夏热冬冷地区的居住建筑节能提一点初浅建议。 二、夏热冬冷地区居住建筑节能设计要点 （一） 合理的建筑平面布局 在居住建筑平面布局时，朝向和日照间距是影响室内冬季获得太阳辐射热最为关键的两个因素。一般来说，对于夏热冬冷地区，受季风影响，一般冬季多西北风，夏季多东南风，因此，其最佳的建筑朝向为东南向布置，根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定，建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间宜避开冬季主导风向。相关研究表明，当其他条件相同情况下，东西向板式多层住宅建筑的传热耗热量比南北向高5%左右。日照间距也是影响建筑物布局的重要因素，《民用建筑设计通则》中规定，每套住宅至少应有一个居住空间能获得冬至日满窗日照不少于１h。目前，在住宅楼栋布置时，往往忽视了这一点，导致楼栋间距满足不了规范要求，其底层住户在整个冬季见不到太阳，严重影响了人们的身心健康和居室中热环境的改善，应当引起设计师的重视。 （二）合理控制建筑的体形系数 建筑物与室外大气接触的外表面与其所包围的体积的比值称之为建筑的体形系数，在其他条件相同的情况下，建筑物耗热量指标与体形系数是成正比的。住宅建筑体形系数与住宅单元联列情况有关，对节能建筑设计而言，适当多的住宅单元联列，对体形系数控 制是有利的。在体形系数确定的情况下，宜尽可能减少主要房间的外围护结构面积，并且尽可能使主要房间集中布置。另外，不同单元的错位搭接，会增加建筑的外围护结构面积。此外，建筑的平立面应尽量规整，避免出现过多的凹凸面。住宅套型设计在满足使用功能的要求下应减少面宽，增加进深，降低层高，这些均能相应地减少建筑的体形系数。 （三）合理进行围护结构节能设计 （1）外墙。外墙节能主要是提高墙体的保温隔热性能，以减少其冬季的热量损失以及降低夏季的外墙内表面温度。近年来，随着国民经济水平的提高和人们居住条件的改善，对外墙的保温设计也提出了越来越高的要求。其中自保温与复合保温墙体，成为现今居住建筑保温中常用的两种形式。加气混凝土砌块以其质量轻，具有良好的机械力学性能，极好的隔热保温、防火、阻燃和较好的隔音、隔热性能，以及原材料资源丰富，可加工和可循环使用，造价低等特点，成为本地区目前最常用的自保温材料之一。复合保温外墙主要通过在墙体主体结构基础上增加单层或多层复合的隔热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合保温墙体很好地发挥了各种材料的长处，既不会使墙体过厚，又能承重，保温效果又好，因此，使用复合保温墙体也将是大势所趋。 （2）屋面。由于受到太阳直接辐射最强且作用时间也最长，顶层房间中屋顶的得热量占有很大的比例，屋面的隔热和保温一般分为平屋面和坡屋面两大部分。平屋面隔热保温基本构造形式有实体 材料节能屋面、通风保温隔热屋面、植被屋面和蓄水屋面。实体材料保温屋面适用于平屋面和坡屋面。根据保温材料的位置又分为正置式屋面和倒置式屋面。正置式保温屋面是把保温层置于屋面防水层和结构层之间，这是我国过去常常采用的一种保温方法，比较成熟，倒置式屋面是把保温层置于屋面防水层之上，保温层不作封闭，是一种先进的屋面保温方法，构造简单、不必设置排气沟和排气管道、保护防水层、寿命持久、施工简单快捷、维修方便、可以采用保温隔热高效材料等优点，所以在可能的条件下优先采用。倒置式保温平屋面对保温材料的要求相对较高，除有较强的抗压强度外，其吸水率应很小。 （3）外门窗。建筑外门窗（包括玻璃幕墙）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。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，建筑门窗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。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。改善住宅建筑外门窗的保温能力应从以下几个方面入手。 a）合理确定窗墙比。窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值 为窗墙比，其值的大小对室内的热环境和热能的消耗有重大影响。在满足住宅室内房间采光和通风的基础上，不同朝向的房间的窗墙比应满足相应的标准要求。 b）增加门窗的保温隔热性能。目前常用的门窗材料有木、钢、铝合金和塑钢4种；其中，塑钢门窗具有保温隔音、耐腐蚀、造价低，制作简单等优点，与木、钢和铝合金等门窗同比可节约能源约30%～50%，已成为目前居住建筑中的主导节能型材。在玻璃的选用上，可采取选择中空玻璃、low-e玻璃、热反射玻璃等新型材料，提高门窗的保温隔热能力。此外，提高门窗气密性也可增强门窗的保温隔热性能。可采用推拉门窗和大块玻璃窗扇，以减少扇与框、扇与扇、扇与玻璃之间的缝隙，并在缝隙中嵌入密封胶条，以防止空气渗入。门窗框与墙之间的缝隙应用保温材料密封填充。 c）合理设计外遮阳设施。合理设计遮阳设施能控制太阳光线进入室内,减少建筑空调能耗和人工照明用电,改善室内光环境。采取有效的遮阳措施,降低外窗太阳辐射形成的建筑空调负荷,是实现建筑节能的最有效方法之一。目前遮阳的措施主要分为三类：1、利用绿化的遮阳；2、结合建筑构件处理的窗口遮阳；3、专门设置的遮阳设施。 （四）重视过渡空间的节能设计 住宅的过渡空间，如楼梯间、坡屋顶下部空间、地下室、阳台等，也是传热的重要部位。做好这些空间的保温隔热也很关键，使它们成为一个温度隔离带，从而有效地阻止室内外空气热交换，减 少建筑围护结构的热损失。 三、总结 以上是在夏热冬冷居住建筑节能设计过程中，一些基本的降低能耗的设计手段和方法。能源是国家的战略物质和经济发展的动力，又是后代人生存的必要条件，建筑节能是贯彻国家节约能源法和可持续发展战略的大事，在能源日益紧张的今天，大力开展建筑节能，走可持续发展的道路是必然趋势。建筑节能是一个复杂的系统工程，作为一名建筑师，应把提高建筑的节能效率看作是一种责任和义务，在满足建筑使用功能的前提下，降低单位建筑面积的能耗，提高用能效率，为社会经济的可持续发展，做出自己应有的贡献。 参考文献: [1] 胡吉士，《建筑节能与设计方法》，中国计划出版社。 [2] 付祥钊，《夏热冬冷地区建筑节能技术》，中国建筑工业出版社。 [3]《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》jgj 134-2010。 [4]《民用建筑设计通则》gb 50352-2005。
夏热冬冷地区建筑节能设计 摘要:从合肥既有建筑节能改造的重要性着手，就总体规划布局、围护结构节能改造措施进行了探讨，并针对一些节能改造措施分析了其经济性和可行性，以达到节约能源的目的。 关键词:规划，节能改造，围护结构 Abstract: Proceeding from the importance of the Existing Building Energy Saving in Hefei, the overall plan layout, building envelope energy-saving measures were discussed, and its economic and feasibility analysis for the energy-saving measures in order to achieve energy savings. Keywords: planning, energy saving, building envelope
随着城市房屋建筑的增多，建筑能耗也大幅度地上升，如何有效节能成为建筑设计必须要考虑的问题之一。我国大部分地区都处于夏热冬冷地区，本文主要谈谈以江浙沪地区为代表的夏热冬冷地区的节能建筑设计思考。 下面分建筑总体规划布局、建筑单体建筑节能设计、节能建筑围护结构设计三个部分来简述合肥地区的建筑节能设计。 一、建筑总体规划布局 分析江浙沪地区属于典型的夏热冬冷地区，该地区的气候特征是夏天的热环境很差，比如室外高温、空气湿度极高、太阳辐射很强、下雨天气难以预测等等。这些特点使得在江浙沪地区夏季建筑节能十分复杂，要求颇多，达到节能目标的难度极大，而且夏季也是夏热冬冷地区建筑耗能的主要时间段。同时，由于本气候区冬季天气又十分寒冷，如何实现建筑的有效采暖也是进行建筑设计的难点问题，需要重点解决［1］。 由于夏热冬冷地区夏季较差的热环境，加上区域内的建筑物围护结构的隔热性能普遍不理想，因此夏热冬冷地区的空调使用率非常高。更加值得注意的是，我国夏热冬冷地区经济较为发达，人口稠密，所需建筑面积也大，这就更进一步地增大了能源消耗的压力。因此，在夏热冬冷地区实现建筑节能十分重要。 要实现江浙沪等地区的建筑节能，需要对其气候特征与热环境有充分的了解，然后在此基础上考虑设计要点。夏热冬冷地区夏天太阳辐射强，温度极高，天气闷热，因此，在进行设计时必须要使建筑在夏天实现良好通风，以分散热能量，同时重要的是要有良好的遮阳效果，以隔绝强烈的太阳辐射，从而减少空调的使用，增加室内的舒适度。 而在冬天则需要让房屋有良好的保温效果，以阻挡外部冷冽的空气。由于冬夏季节对节能要求不尽相同，这也极大地增加了本气候区节能建筑设计的难度。因此，我们在进行建筑设计时需要综合考虑各种需求，尽量地实现节能功能最大化。 1．1 充分利用自然调和效应来实现建筑的被动降温 目前夏热冬冷地区都使用空调来实现降温，但空调只能解决局部问题，而且将室内的热量转移到了室外。而自然调和效应来自于风土的建筑智慧，立足于让自然气候要素作用于建筑物表面，从而促使建筑物实现被动降温，这种降温方式在降低能源消耗的同时，还能减少环境污染，是真正促进建筑节能可持续发展的手段。因此，在夏热冬冷地区建筑设计中采用自然调和效应十分必要。在建筑设计中运用自然调和效应在很多国家已经取得了不错的成绩，能够有效地节约能源。 从利用自然调和效应的建筑设计实例中，总结出在夏热冬冷地区进行节能建筑设计时如 何充分运用自然调和效应的几个特征和方法: ( 1)建筑物应该采用有遮阳系统的大开窗，并让开窗相对，尽量减少建筑的进深，这样可以促进建筑物内部的通风和对流; ( 2) 墙面设计宜为浅色，这样可以有效地降低墙面对室外热能的吸收，因为浅色墙面具有反光的作用; ( 3) 建筑物的屋檐应该尽量往外伸，这样可以有效地避免阳光直接射到建筑外墙面以及建筑窗口上面; ( 4) 建筑物周边应该加大绿化，这样可以促进空气的冷却; ( 5) 在条件允许的情况下，可以多采用屋顶绿化和墙面绿化，这样可以有效地阻挡外部热量进入室内，同时美化建筑环境。 这些方法都可以不同程度地阻挡热量进入建筑物内部，同时也能帮助建筑内热量的释放，其实就是充分地利用了各种自然要素本身来完成建筑降温。 所以在进行节能建筑设计时充分考虑到自然调和效应是一种有效节能的途径，还可以节约成本，减少环境污染。 1．2 在进行节能建筑设计时充分考虑现有的绿色节能技术 随着全世界环保意识的增强，解决各种环境问题的科学技术也不断更新，在节能方面也不例外。现代绿色节能技术可谓日新月异，而且涵盖了建筑建设的各个工作环节。因此，在进行节能建筑的设计时，必须对现有的绿色节能技术有充分的了解，并认识适合于本气候区的节能技术，这样才能做到有的放矢，充分利用。如江浙沪等夏热冬冷地区具有沿海优势，尤其是在高层建筑中，其风速可达几十米甚至一百米每秒，这些完全可以在节能建筑设计时加以充分利用。早在2002 年，日本和欧洲等国沿海地区就研究出垂直轴风力涡轮发电机，这项发明使得风力发电用于建筑成为现实。节能建筑设计时可以利用建筑形状来引导风力集中从建筑物窗口通过，以便提升风力发电技术的效率。此外，对于一些仅仅适合于其他气候区的节能技术，往往会成为夏热冬冷地区的能源杀手，必须果断地摒弃，严格的禁止。 1．3 借鉴他国经验并结合本国情况进行具体设计 世界上属于夏热冬冷气候的国家和地区并不少，而且有很多还是发达国家，比如美国、日本和韩国的某些地区。虽然我国的具体气候情况与这些国家有差异，但是夏热冬冷的一些基本特征并无太大区别，而这些国家由于经济发展水平和科技发展水平都优于我国，他们已经在建筑节能方面进行了许多的实践，也取得了许多的成果，这些都可以成为进行节能建筑设计可贵的参考经验。 比如，我国夏热冬冷地区的一些城市建筑物的窗户窗体面积都比较大，建设单位大多只考虑到大窗户比较美观，而忽略了在建筑外墙采用外遮阳措施，从而使得窗户能量的损失极大，与节能的要求背道而驰。而国外在这方面早有经验，在进行设计时按照纬度、日照高度、夏季平均辐射度等选择合适的遮阳系统，这种科学的方法会对节能设计和实践起到十分有效的作用。 1.4 严格按照国内外相关设计标准进行设计 以前我国一味追求经济效益而忽视了环境效益，建筑节能一贯被忽视了，但是随着能源危机的越来越迫近，实现建筑节能已经成为各个国家贯彻可持续发展的一个重要方面; 同时形成一些重要的标准，诸如: 美国绿色建筑评估体系LEED，英国绿色建筑评估体系BREEAM，澳大利亚绿色建筑评估体系NABERS 等等。同时现对建筑节能的监管。 因此，在进行节能建筑设计时可以参考其他国家和地区相同气候区的相关标准并严格按照标准进行设计。在我国各级政府纷纷出台建筑节能的设计标准、设计规划。 二、建筑单体建筑节能设计 1.围护结构的热工性能 为适应夏热冬冷地区的气候特征，必然要产生一系列适应性的空间形态。 在夏季自然通风的情况下，要使室内温度低于室外温度的有效方法是加强外墙及窗户的隔热性能。根据建筑的热工机理，太阳辐射投射到建筑外表面时，其中一部分被反射出去，一部分被吸收。而被建筑外表面吸收的热量一部分向室内传递，另一部分则以长波辐射和空气对流的形式向室外散发。显然，散发到室外的热量越多，传递到室内的热量就越少。因此，增大建筑外表面的辐射有利于减少向室内传递的热量。因此，对于夏季持续长时间高温的夏热冬冷地区，其外墙通常采用白色粉刷或用浅色饰面来达到提高外墙辐射隔热的效果。此外，要想取得减少向室内传递热量的效果，还应该采取降低建筑外围护结构的传热系数的手法，即在外围护结构中设置隔热层，阻隔室外的热量向室内传递，这样一来，建筑从室外所吸收的热量将大量地聚集在建筑的外表面，促使建筑的外表面温度升高，从而进一步提高了建筑外表面与环境之间的温度差，有利于建筑向室外散热。这种隔热方式也称为升温隔热法。反射隔热和升温隔热的结果都是把投射到建筑外表面的太阳辐射热转移到建筑的外部环境中去。冬季亦反。 对夏热冬冷地区而言，窗户的热工性能问题一直都是外围护结构设计中的一个极为重要的因素，其主要问题是该如何改善以及防止空气渗透。在夏季满足自然采光的同时，能够尽可能得使热量滞留在室外，而且，还要满足冬季减少热量从室内向室外传递。目前，最常用的方法是采用多层空气间层的玻璃窗，如使用中空、隔热和反射的玻璃等，但空气间层的厚度一般只有20mm左右，并不能有效地达到隔热的目的，若是达到40mm才会有效，而这就使得空气间层之间的压力变得更小，所采用的玻璃就必须要有更大的强度，而这将势必要提高造价。当然，如果在空气间层里填充反光材料，会达到更好的效果。 2.2建筑布局 在夏热冬冷地区，建筑的总体布局常常会坐北朝南。除此之外，还会紧密地围绕良好的自然通风，其目的是为了舒缓夏季的酷热与减少冬季室内的阴冷湿气。所以在建筑布局上往往采用舒展开敞的形式以及有较大的窗洞开口，来保证良好的自然通风。在此基础上，若是采用较深的门廊和遮阳板将有助于导风与降温。而另一种有效的方式是在室内设置“风道”以组织穿堂风，“风道”应有足够的宽度来保证室内空气的流通，其两端还可以设置蓬或门廊来起到导风、避雨或遮阳的作用。 2.3内部空间的组织与划分 该地区的建筑普遍的存在一个显著的特点——开敞的平面形式，有点类似于现代住宅中的“流动空间”，但功能更加全面。所以，该地区的较为理想的建筑布局形式是：一个长方形的建筑平面兼坡顶的建筑立面。所有的房间都有直接的通风采光，住宅的四边多会带有阳台、百叶遮阳板或外廊。很多的传统民居会采用这种布局形式。但在大量的多层及高层单元住宅中，由于建筑密度或容积率的限制，现代住宅会有较大的进深，因此需要设计者采取一系列的措施来保证不同方位的住房之间有流畅的气流用以形成穿堂风。如今，随着社会的发展和人民生活水平的日益提高，群众对住宅建筑的各个方面的要求也越来越高，对生活的空间环境也越来越重视，所以，住宅建筑中的“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，是住宅设计中的一个进步标志。“大厅小卧”属于建筑设计中的空间组合、功能分区和面积分配的问题。设计者应注意厅卧之间的面积分配，强调建筑设计手法在“大厅小卧”中的细节部位，以保证“大厅小卧”住宅能够拥有良好的空间环境和使用效果，并使其具有一定的“超前意识”。 以上是建筑设计中面对地域和自然气候条件的营造，历经岁月的锤炼而形成的地域技术，是一种质朴、广义的生态设计。其中所体现的“因地制宜”的原则和采用的生态设计手段所创造的环境微气候思想，是设计手法中的一种重要手段。根据不同的地域气候特征，生成一套相应的建筑构造设计，是设计者在建筑领域中不断追求的目标。其基本思想是：不依赖耗能设备，而在建筑形式、空间布局和构造上采取相应措施，以改善建筑环境，实现微气候调节。 如印度建筑师柯里亚的作品对其设计思想作了有利的诠释。为了解决干热气候区域的建筑所产生的一系列的问题，柯里亚提出了“开敞空间”和“管式住宅”，前者体现了有阴影的户外或半户外空间更适合于干热气候地区公共活动的信念；后者把烟囱抽风的原理应用于剖面设计中。因而，在底层高密度的住宅群体中，既创造了小型的阴影户外空间，又有效解决了室内空气流通的问题，并创造了直接反映其气候特征的建筑形象。 三、节能建筑围护结构设计 建筑的节能一般来说包括围护结构的节能和采暖供热系统的节能。对于夏热冬冷地区，对既有
