夏热冬暖地区建筑节能设计的探讨

杜 斌

（中铁工程设计院（深圳）有限公司，广东 深圳 518048）

近年来，随着我国经济的高速发展和世界气候变暖，我国节能减排的压力日趋增大，建筑业作为能耗大户，建筑的节能设计势必会受到更多的关注，本文主要介绍了我国夏热冬暖地区建筑的节能设计技术。夏热冬暖地区以夏季空调能耗为主，所以，相应的本地区的建筑节能设计是以降低夏季空调能耗为核心的。具体技术手段如下：

1 建筑的总体布局

建筑规划的总体布局对建筑的能耗有决定性作用。建筑总平面的规划布置和平面设计，应有利于夏季减少得热和充分利用通风季节和通风时段的自然通风，最大程度上避免热岛效应，从而有效减少空调的使用时间和使用负荷。建筑的主朝向最好在南偏东15°和南偏西15°的范围内，在这个范围可以有效避免过量的光热能进入室内。经过总结多年的节能设计经验得出，正西朝向的建筑的空调能耗超过正南朝向建筑30%以上，就算采用高性建筑节能材料，也很难达到国家节能规范规定的标准。这样一来，不但造成材料上的巨大浪费，还达不到节能的理想效果。所以，建筑的总体布局对建筑节能至关重要，应从建筑规划设计阶段就结合节能设计统筹考虑。

2 建筑的外围护结构

建筑节能设计从根本上来讲，就是通过各种方法阻隔或利用建筑外部的自然能量，从而较少地消耗人造能来达到满意的建筑内部光环境和热环境。由此可以看出，作为建筑内外的分界，建筑的外围护结构就是建筑节能的关键。建筑外围护结构包括屋面、外墙、外门窗、架空楼板，下面进行逐一阐述。

2.1 屋面

屋面是建筑最直接接受太阳辐射的位置，必须采取节能措施。1年前，屋顶最普遍的节能措施是XPS挤塑聚苯板保温系统，但随着公消［2011］65号文的出台，规定民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料，挤塑聚苯板因为达不到A级而被淘汰。现阶段，屋顶保温材料的选用比较纷杂，主要有STP保温板、酚醛保温板、水泥保温板、岩棉保温板等，以上板材都能达到燃烧性能A级的标准，但各有优缺点，需要结合实际工程选用。STP保温板热工性能最好，但价格较高；水泥保温板、岩棉保温板热工性能较差，会造成保温层的厚度和自重增加；酚醛保温板性价比较高，各方面较均衡，推荐使用。

2.2 外墙

外墙是建筑主要的维护结构，对建筑节能有决定性作用。外墙的热工性能是由外墙的材料和保温措施控制的，而外墙的材料从根本上来讲，则是由建筑的结构形式决定的。目前，民用建筑的主流结构形式是框架结构和框架剪力墙结构，这种结构的墙体由承重的钢筋混凝土梁、柱及剪力墙和非承重的加气混凝土砌块组成。钢筋混凝土的热工性能较差，是建筑节能的薄弱点；而加气混凝土砌块的热工性能则较好，能很好的满足节能设计的要求。这样一来，外墙是否满足节能设计，主要是看钢筋混凝土和加气混凝土砌块占外墙的比例。一般情况下，如果钢筋混凝土占外墙比例超过20%，就要考虑是否在外墙采用其他保温措施（如保温砂浆），外墙的具体做法最后还要根据节能计算来确定。根据近几年的经验，夏热冬暖地区以加气混凝土砌块为外墙主体的建筑，一般情况下是不用增加节能措施的。

2.3 外门窗

外门窗是建筑最薄弱的部分，也是采用节能措施最多的部分。其实，夏热冬暖地区的建筑节能设计主要是外门窗的节能设计。正常情况下，外窗占建筑外表面面积越大，从外窗辐射进建筑内部的能量也就越多，建筑的能耗也随之增大，所以降低窗墙比是直接有效的节能手段。外门窗的热工性能是由外门窗的材料决定的，其分为门窗框料和玻璃两部分：窗框料目前普遍为铝合金型材，可以满足一般的节能设计要求，但对于玻璃幕墙建筑，尤其是全玻璃幕墙建筑，一定要使用断热铝合金型材，才能满足节能要求；玻璃是对夏热冬暖地区建筑节能设计影响最大的部分，选用何种玻璃是建筑节能设计的核心技术。前面提到，窗墙比越大，建筑越耗能，但现代建筑为了美观通透，设计手法越来越趋于窗墙比较大的风格，并且涌现出了越来越多的全玻璃幕墙建筑，这样一来，建筑节能设计的难度越来越大。热辐射可以通过玻璃直接进入建筑内部，而我们需要开阔的视野和通透的自然采光，这样自然形成了一个矛盾，这正是难点所在。这些年，比较流行的节能措施是在建筑立面增加外遮阳构件、百叶等构造，阻挡光能对外窗的直接辐射，这个做法节能效果很理想，但过多的构件和百叶影响建筑的视野，并增加建筑的造价、建设周期和维护成本，也限制了建筑外立面造型，所以增加外遮阳的做法不具有可持续性，只适合能利用自身的阳台、屋檐、挑板等原有构件的建筑。另一个措施是采用节能的建筑玻璃，夏热冬暖地区建筑的节能玻璃的首要作用是防止太阳光的辐射热进入建筑内部，这样就要求玻璃的遮阳系数比较低；同时，普通玻璃的导热系数很大，为了达到节能要求，就要选用中空玻璃。一直以来，市场上能够满足以上两点的建筑节能玻璃不少，但大部分低遮阳系数的玻璃的可见光透射比也很低，无法满足建筑自然采光的要求，其余少数高透光低遮阳系数的玻璃则价格昂贵，不能大范围应用。这几年建筑师一直受困于这个问题，只能通过计算尽可能选用折中的节能玻璃。直到日前，国内的几家玻璃龙头企业技术革新并成规模的生产了“双银Low－e中空玻璃”，建筑师才有了理想的选择。“双银Low－e中空玻璃”通过膜层过滤光能，有选择的把大部分辐射热阻隔在建筑外面，同时把可见光最大程度地保留，使光能变成“冷光源”，反应到参数上就是遮阳系数低，可见光透射比大，非常理想。由于这种玻璃价格只略高于其他节能玻璃，所以势必会迅速大面积地使用，这对我国的节能减排是非常有意义的。外门的节能设计相对于外窗来讲不是那么的重要，要尽量使用浅色的复合门，避免使用单层的金属门。外门窗另一个重要的节能参数是气密性。如果气密性达不到要求，会造成室内外空气快速的流动和热交换，那么，其他节能措施的效果会被白白抵消掉，所以，外门窗的气密性一定要达到国家和地方节能规范的标准并尽可能地提高。

随着建筑的风格、结构形式和材料的不断变化和改进，建筑的节能技术也在不断地改进，只有不停地去探讨、去总结，才能及时掌握最先进的节能技术。

［1］徐吉浣，寿炜炜.公共建筑节能设计指南［M］.上海：同济大学出版社，2007.

［2］中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施－节能专篇：电气［M］.北京：中国计划出版社，2007.