冬冷夏热地区住宅建筑外围护结构节能技术研究

郝慧敏 赵宇飞 籍存德 陈 雄

(广东石油化工学院 建筑工程学院，广东 茂名 525000)

1 冬冷夏热地区住宅建筑能耗研究

1.1 建筑能耗现状

根据中国建筑协会能耗统计专业委员会2018年11月发布的《中国建筑能耗研究报告》，指出：建筑能耗占全国能源消耗比重的20.6%，建筑碳排放占全国能源碳排放的19.4%，并且住宅建筑碳排放量占比达到了41%，还尚有增加趋势。经统计，电力仍是建筑碳排放的主要来源，并且全国建筑碳排放总量整体呈现出持续增长趋势，2016年达到19.61亿t，较2000年6.68亿t增长了约6.68亿t，增长了约3倍，年均增长6.96%。针对住宅建筑，冬冷夏热地区的节能改造是建筑节能的重点工作。随着城镇化水平的提高，住宅建筑比例将进一步扩大，而冬冷夏热地区是我国主要采暖特征之一，因此本文以冬冷夏热地区住宅建筑为例，分析外围护结构的节能技术。

1.2 冬冷夏热地区的采暖特征与住宅建筑特征分析

严格意义上讲，冬冷夏热地区由于地理特殊，并不是传统意义上的采暖区划，并且，根据我国历史等原因，冬冷夏热地区住宅建筑的集中供暖未施行，仅秦岭淮河以北区域进行了集中供暖，因此针对未集中供暖区域，节能设计材料方式等多样化，导致冬冷夏热地区住宅建筑外围护结构形势各异，热工性能较差。由于冬冷夏热地区供暖期短，很难实现全空间集中供暖[1]。然而，冬冷夏热地区在我国分布较广，夏季闷热多雨，冬季湿冷，年降水量大，从气候特点和历史情况看，该地区应加强建筑外围护结构的节能技术应用，以解决建筑能耗问题。

住宅建筑，顾名思义是指供家庭居住使用的建筑。是人们休息和日常活动的主要场所，因此，住宅建筑构造的热工性能直接影响到人们的生产生活。

本文以住宅建筑为对象，分析外围护结构与节能的关系，探讨门窗、外墙以及屋面的热工性能与构造对建筑能耗的影响，为冬冷夏热地区住宅建筑的节能设计提供借鉴。

2 住宅建筑外围护结构节能构造设计

根据《冬冷夏热地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)，对住宅建筑和围护结构的热工设计提出了要求，本文将从门窗、外墙以及屋面构造设计方面进行研究。

2.1 外窗构造节能设计

众所周知，门窗是住宅建筑外围护构件中热工性能最差的构造之一，降低了建筑室内的热舒适性，增加住宅能耗[2]。考虑门的占比很少，因此本节以外窗为例，外窗是房间通风采光必不可少的构造，夏冬季传热方向不同，门窗的节能主要从传热系数，遮蔽系数，空气渗透性以及可见光透过率等指标考虑[3]，材料参数不同，热工性能就不同，因此可通过材料调整达到外窗节能需要。而建筑节能设计主要从以下方面控制。

(1)控制窗墙比。窗墙比主要由建筑朝向确定，外窗是建筑节能的软肋和短板，因此从节能角度出发，应限制窗墙比，窗墙比越大，建筑的能耗也就越多，在满足采光需要的前提下，应控制窗墙比。

(2)提高窗户气密性能。窗户是否密封，直接决定了室内外冷热交换的途径与速度的不同，窗户的气密性能是影响能耗的重要方面，气密性并不是绝对的密不透风，达到要求标准即可，从节能角度看，可通过改善外窗与窗框的接触方式与密闭方式实现。

(3)提高外窗保温性能。主要通过材质和构造形式实现，材质不同，保温性能不同，因此可选用保温隔热指标较好的材料。但构造形式的不同，能显著提高外窗的保温性能，例如可将薄壁实腹型构造替换为空心型构造，特殊条件下可采用多层中空构造。

当然，也可从外穿遮阳方面入手，通过内遮阳和外遮阳或结合的手段，在炎热天气时，吸收入射的太阳热能，避免太阳辐射直接射入室内，有利于减弱对室内温度的影响，达到节能目的。

2.2 外墙构造节能设计

外墙是住宅建筑的主要构件之一，占比很大，是建筑内外环境进行能量交换的主要媒介，外墙的节能构造设计除墙体材料性能外，主要通过在不同位置设置保温层，常见的主要包括外墙外保温，外墙内保温和夹心保温形式[4]。

(1)外墙外保温 是适用范围最广的保温形式，可以较好的保护建筑主体结构，延长结构使用寿命，基本消除热桥效应影响，有利于保持室温稳定，提高建筑的防水和气密性能。但由于外墙外保温的保温材料位于建筑外侧，因此对保温材料的耐久性、稳定性和施工的可操作性等方面提出了更高的要求[5]。

(2)外墙内保温 在建筑外墙内侧增设保温层，施工操作简便，材料要求较低，造价也相对较低。然而容易产生热桥效应，墙体内表面易产生潮湿结露发霉等状况，防水和气密性均较差，易产生裂缝，不利于建筑围护结构的保护。

(3)夹心保温 将材料密封在外墙中，更好的发挥墙体对内外环境的隔绝作用，对材料要求不高。然而易产生热桥效应，形成对流，施工可操作性不强，质量较难把控。

综上，外墙外保温适用性强，效果较好，应尽量推广使用，该做法主要从控制外保温材料的性能入手，同时采用保护保温层的新技术新工艺，可实现外墙的节能设计。

2.3 屋面构造节能设计

屋面不同于门窗和外墙，它是住宅建筑的结构较为复杂的构件之一，包括屋面实体，找平层，保温隔热层，防水层，保护层等。保温层位置的不同，形成了不同的组合形式，保温隔热形式也不同[6]。此外，保温隔热屋面还包括采用其他物理形式隔热的形式，例如种植屋面，通风屋面和蓄水屋面等，均能较好的达到节能目的。

3 结 语

通过对冬冷夏热地区复杂气候的描述，说明该区域住宅建筑外围护结构的热工性能差的原因，分析门窗、外墙与屋面的节能构造设计，满足住宅建筑室内热环境的需求，减少建筑能耗，基于节能视角下的住宅建筑设计，是实现减少能耗的重要方面，通过以上研究，为住宅建筑节能技术设计提供借鉴与参考。