夏热冬暖地区既有建筑透明围护结构的绿色改造

郭新秀

摘 要：应充分考虑气候特征与建筑的关系，根据建筑所在地区的自然地理环境，气候特点，按照人体对环境和气候条件的舒适度要求进行建筑设计。本文重点介绍了夏热冬暖地区既有建筑绿色改造的设计思路。

关键词：既有建筑；透明围护结构；绿色改造；夏热冬暖地区

夏热冬暖地区位于我国北纬27°以南，东经97°以东的部分区域，包括海南、广东广西大部、福建南部、云南小部分以及香港、澳门、台湾等。冬季寒冷时间短，夏季漫长，长年气温高，雨量充沛，湿度大，温差小，太阳辐射强烈是该地区的主要气候特征。

夏热冬暖地区既有建筑存量大，由于建造历史原因，普遍存在能源消耗水平高、保温隔热性能差、使用功能不完善等问题。既有建筑使用时间不足30年，如进行大规模拆除重建将造成资源极大的浪费，进行既有建筑绿色化改造能够低成本的实现改善建筑舒适度，降低建筑使用能耗。在建筑围护结构中，透明围护结构的热工性能是影响建筑节能的主要因素之一，本文重点研究夏热冬暖地区既有建筑透明围护结构的绿色改造。

由于该区域温度高，湿度大，昼夜温差小的亚热带气候特点，可采用零能耗的自然通风来改善室内湿热环境，结合场地自然条件和既有建筑的实际情况，运用流体软件模拟建筑通风和室内微气候的改善，以辅助修正建筑绿色改造方案。合理设计通风开口位置和面积，保证自然通风的有效性。在过渡季，建筑物能通过自然通风降温，达到节能目的。既有建筑绿色化改造时应当避免出现完全依靠机械通风的封闭建筑。

在风压或热压推动下的空气流动，能使建筑物内部获得新鲜空气，在不消耗任何动力的情况下带走室内多余的热量。自然通风能缩短空调设备的运行时间，降低建筑能耗，有利于居住者的身体健康。

居住建筑：通风开口面积与房间地板面积的比例达到10%。

公共建筑：过渡季典型工况下主要功能房间的平均自然通风换气次数不小于2次/h的面积比例达到75%。

为降低夏热冬暖地区夏季空调负荷，提高围护结构的热工性能，应重点考虑透明围护结构的遮阳系数和太阳得热系数，减弱太阳辐射得热对室内的影响。合理的遮阳设计能降低建筑能耗，减少室内眩光，对提高室内居住舒适性有显著的效果，外遮阳将太阳辐射直接遮挡在窗外，空气流从遮阳设施与透明围护结构之间把太阳辐射的热量带走，能有效降低空调制冷负荷。内遮阳只能遮挡部分太阳辐射，效果并不理想。

低纬度的夏热冬暖地区太阳辐射强烈，太阳高度角大，水平遮阳可以对南向窗达到很好的遮阳效果。可根据太阳高度角、方位角等因素计算确定水平遮阳板的挑出尺寸，减少遮阳板受热面上升的热空气由室外导入室内。

当太阳在天空中位置发生变化时，建筑物东西向的垂直遮阳开始起作用，而水平遮阳由于遮阳板随着太阳高度角的降低，不能有效的遮挡太阳光。垂直遮阳还能引导夏季盛行的东南风或南风进入室内，因此采取综合遮阳对于东西向窗更为合适。使用固定的遮阳设备很难应对变化的太阳射入角度与太阳辐射强度，智能可调节式遮阳可以自由选择和调整进入室内的阳光强弱。因此采用活动遮阳设施是设计的另一思路。

夏季太阳仅在日出和日落时的短暂时间照射到北窗，北窗采光相对较弱，一般可不采取遮阳措施。

根据夏热冬暖地区特有的气候特征，既有建筑透明围护结构改造前应进行节能诊断，并出具节能诊断报告，包括门窗现状调查和诊断结果，初步的节能改造建议和节能改造潜力等进行分析。

门窗节能诊断时应现场检查：门窗型材种类、玻璃结构、开启方式、密封形式、密封胶条、五金配件；遮阳形式、材料构造；门窗渗漏、裂缝、破损情况；

门窗节能诊断时，计算其与墙体连接部位的热工性能，必要时抽样检测其热工性能。门窗热工性能、气密性能检测应符合《居住建筑节能检测标准》JGJ/T 132的相关规定。

门窗热工计算和检测应包括下列内容：传热系数；热工缺陷；玻璃的可见光透射比、遮阳系数，太阳得热系数；遮阳设施的综合遮阳系数；建筑外窗的气密性，水密性。

门窗节能诊断应对建筑物的热工性能进行判定，主要依据建筑物现状、门窗现场检查，计算热工性能计算与检测结果是否对等，并为节能诊断报告提供下列内容：门窗构件的传热系数、整窗的传热系数；门窗可能存在的热工缺陷状况；

应根据节能诊断结果和预定的节能目标制定节能改造方案，合理的评估节能改造方案效果。

夏热冬暖地区既有建筑的外窗改造时，可采取下列方法：

1.建筑外窗玻璃粘贴遮阳膜，应综合考虑膜寿命、伸缩性、可维护性；

2.东、西、南方向主要房间加设外遮阳装置；除了要考虑遮阳装置对建筑外立面外观、通风及采光的影响，还应考虑遮阳装置的抗风压性和耐久性。应优先采用外遮陽措施。增设外遮阳时，应确保增设结构的安全性。遮阳设施的可调节性能满足使用者的需求。遮阳膜安装方向符合设计要求、位置准确。

3.建筑外窗玻璃更换节能玻璃，宜采用高性能LOW_E中空玻璃；

Low-E中空玻璃的膜层位置在第二面或第三面时对传热系数没有影响，放在第二面太阳得热系数SHGC会低些，放在第三面太阳得热系数SHGC会高些。因此，建议选择镀膜层放在第二面，以尽量减少夏季太阳得热。离线低辐玻璃分单银、双银和三银三种，其传热系数随之变低，可根据工程的具体情况选择。

4.增加门窗开启扇数量。

5.采用符合节能标准的窗户替代原窗户。

节能改造更换外窗时，外窗的开启方式应有利于建筑的自然通风。

推拉窗开启扇的有效通风面积是窗面积的50%，推拉窗型节省空间、开启简单、造价低廉，但其通风、水密和气密性能相对较差，适用于水密性能和气密性能要求较低的外窗和室内窗（如封闭阳台）；

平开窗的有效通风面积是窗面积的100%，开启面积大、通风好、构造简单、使用方便、水密好、造价相对较低，因五金件的结构限制气密性一般，在开启时受到大风吹袭窗扇可能坠落，故外平开方式仅适用于低层建筑。内平开占用室内空间，影响室内人员活动和窗帘的挂设，所以设计应注意协调；

悬窗的开启扇的有效通风面积应根据窗扇开启角度计算确定，悬开窗型具有通风、安全、便于清洁、密封保温性能好等特点，适合家中无人时通风换气使用。下悬开启在实现通风换气的同时，还能避免大量雨水进入室内和阻挡部分噪声，关闭时具有优良的抗风压、水密和气密性能，但其造价相对较高。

整樘窗更换为节能窗时，应重点考虑外门窗具有良好的气密水密性能，防止由于空气渗漏导致的夏季空调能耗增加和冬季室内热量散失，夏热冬暖地区多有大风暴雨天气，因此更换外门窗的性能应符合国家标准《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GBT 7106中的规定；

外开和推拉窗型的窗扇均应考虑设计防脱落装置。

6.采用外墙外保温技术施工的建筑，外墙外保温系统应包覆门窗框外侧洞口，并与防水、装饰相结合，做好保温层密封和防水。采用外墙内保温技术施工的建筑，内墙内保温系统应包覆门窗框外侧洞口，并与防水、装饰相结合，做好窗框与保温层连接处的密封和防水以及门窗洞口与保温层处的密封和防水。

7.对原有门窗洞口处裂缝、渗漏，应进行修复，洞口的缺损、孔洞应填补密实，对洞口的表面不平整处，应予以修复。

既有建筑门窗节能改造后，应进行节能改造工程施工质量验收。

既有建筑节能改造设计应贯彻“因地制宜”的设计原则，这里所指的“地”就是指建筑物所在地域的气候待征，节能改造方案充分考虑本地区的气候特征和使用者的用能习惯，选择合适改造技术路线，才更能“稳、准、精”治理既有建筑能耗高的问题。

参考文献

[1]《既有建筑绿色改造评价标准实施指南》王清勤等/中国建筑工业出版社

[2]《既有居住建筑节能改造技术规程》JGJ/T129-2012

[3]《既有建筑节能诊断与改造》 薛志峰 编著/中国建筑工业出版社