夏热冬暖地区建筑节能模式研究

梁浩文

【摘要】相较于我国的寒冷地区，夏热冬暖地区在建筑节能研究与应用上还处于相对滞后的阶段。本文结合广西南宁地区的气候特点，首先介绍了外墙、屋顶和外窗三个重点部位的节能模式，随后针对建筑节能中存在的一些问题，从加强对节能设计的认识、科学选用节能材料和完善建筑节能设计标准等方面，就如何实现夏热冬暖地区建筑节能的成熟发展提出了几点优化策略。

【关键词】夏热冬暖;建筑节能;广西南宁

近年来，能源问题日益严重，其中建筑能耗占了很大的比例，节能减排已经刻不容缓。在国务院印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》中，明确指出在建筑行业“推行绿色施工方式，推广节能绿色建材、建筑，强化既有居住建筑节能改造。”建筑节能既是一种政策要求，也是建筑行业可持续发展的必要条件。夏热冬暖地区在气候上具有自己的特点，需在进行节能设计时区分对待，但本身进行此方面的研究相对寒冷地区与夏热冬冷地区还相对较少。广西南宁地区隶属于夏热冬暖地区，是亚热带气候，夏季较长，炎热潮湿，雨量充沛，在这样的气候条件下，其节能模式与优化策略有着其独有的特点。

1、夏热冬暖地区建筑节能模式

1.1 外墙节能设计

1.1.1 改變外墙饰面颜色

建筑外墙的颜色越深，对太阳热能的吸收能力越强。例如红砖墙面的吸收率为0.75，但在红砖墙面上涂刷白色的涂料，吸收率可降低至0.5左右。由于广西地区太阳能年辐射量可以达到4200-5000MJ/m2，基于上述特性，通过改变外墙饰面颜色，尽量用浅色、白色材料，代替原来颜色较深的墙面，可显著降低建筑外墙对太阳能的吸收量。在阳光直射、温度较高的天气下，通过建筑外墙进入到室内的热量减少，室内升温效果不会太明显，从而减少了对空调等电器设备的依赖，达到了节能效果。

1.1.2 涂刷反射隔热材料

提高建筑外墙对太阳光的反射率，也是一种隔热、节能的有效方法。反射隔热材料从组成成分上来看，主要包括了热反射颜料、基料等。近年来国内建筑节能领域对于此类材料应用较为广泛，我国早在2007年也出台了《建筑外表面热反射隔热涂料（JC/T1040-2007）》，对反射隔热涂料的各种性能做出了明确要求，例如太阳反射比不应低于85%。经过试验验证，在建筑外墙上使用1mm厚的反射隔热材料，其隔热效果约等于12mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料，节能效果优势显著。

1.1.3 墙面垂直绿化改造

广西南宁地区的雨水条件良好，十分适宜各种植物的生长。在进行建筑节能设计与施工时，可以充分利用这些植物资源，达到遮阳、降温的节能效果。究其原因，一方面，使用植物覆盖建筑外墙，可以起到遮阳的作用，植物的绿叶将太阳能吸收，建筑外墙和室内的温度会明显降低;另一方面，植物在光照较好的条件下，会进行旺盛的蒸腾作用，也可以通过蒸发吸热带走部分热量。具体来说，对于一些底层建筑，可以种植一些爬山虎、凌霄花等攀缘植物，既可以起到绿化、装饰的作用，又能够具备建筑节能效果。对于较高的楼层，也可以在外墙上设置种植槽，适当种植一些攀缘植物，兼顾观赏价值和节能效益。

1.2 屋顶节能设计

1.2.1 屋顶增加保温隔热层

建筑屋顶接受到的日照时间最长，是建筑节能设计中的关键部位。在广西南宁地区，夏季天气晴朗时，屋顶的温度能够达到50℃以上，这些热能会通过屋顶结构传导进室内。在建筑屋面施工中，增加一定厚度的保温隔热层，通过显著降低屋面热传导系数，减少室内外热量的交换率，达到减少空调能耗的目的。屋面保温层的材料有许多种，例如挤塑聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料等，由于价格较低、保温隔热效果较好，是目前建筑屋面节能施工中常用的材料。

1.2.2 屋顶遮阳

在建筑屋顶增加一些遮阳板，或是种植一些植物，可以避免阳光直射屋面。此外，对这些遮阳措施进行艺术设计，还能够起到装饰效果，提升了观赏价值，以达到一举两得的效果。例如在一些公共建筑的屋顶上，铺设太阳能电池板，一来是可以起到遮阳、吸热的效果，二来也能够通过光--电转换，为公共建筑的照明系统提供电源，符合建筑节能设计要求。在一些民用建筑的屋顶上，居民可以种植一些观赏性的花卉、绿植，在取得建筑节能效益的基础上，提高了屋面空间资源的利用率。

1.2.3 设计多孔材料屋面

广西南宁地区夏季雨水丰沛，在建筑屋面设计和使用多孔材料，将部分雨水存储在材料的孔洞内。当天气转晴后，通过水分蒸发带走屋面的部分热量，从而达到降低屋面温度的效果。从材料种类上来看，多孔珍珠岩和多孔混凝土，是现阶段比较常见的两种屋面材料。根据相关的实验，对比使用了含湿多孔材料屋面与普通屋面的温度变化情况。实验结果表明：在建筑屋面的外表面温度上，前者的温度比后者要低大约12-15℃;在建筑屋面的内表面温度上，前者的厚度要比后者低大约5-8℃。

1.3 外窗节能设计

1.3.1 安装使用节能窗户

既有建筑外围护结构中，门窗的面积约占30%，其能耗损失占建筑外围护结构总热损失的40%-50%，而对于采用玻璃幕墙的公共建筑，这个比例更大。非节能建筑中多采用普通单层铅合金窗，其隔热性能较差，夏热冬暖地区外窗应以防热为主，应当选择得热系数低的外窗。可对其进行整窗替换，采用Low-E玻璃或热反射渡膜玻璃结合PVC型材或断桥铅合金窗框。但将原有的普通窗替换为节能窗户经济成本较高，在实际使用过程中要充分考虑建筑现状及改造成本限制。

1.3.2 在玻璃上贴隔热膜

隔热膜隔热原理与隔热涂料相似，复合纳米金属氧化物和树脂，滤去阳光中的红外线（其能量占太阳福射总能量的50%左右）和紫外线，隔热率达80%，可见光透过率达75%。采用隔热膜的成本为更换节能玻璃成本的50%，通过现场测试，贴膜后近窗室内温度可下降10℃。而在实际使用时根据玻璃尺寸对隔热膜进行剪裁再粘贴于既有玻璃上，其施工过程比涂料复杂。

1.3.3 窗户遮阳

普通建筑的窗户如果没有采取上述两种节能措施，阳光会直射进室内，并造成室内温度的明显升高。可以在窗户内部安装百叶板、窗帘，可以起到阻挡阳光直射的效果。但是这种措施往往会削弱建筑采光效果;还有一种措施是在窗户外侧，使用金属支架悬挂遮阳篷，可以取得较好的遮阳、节能效果。有实验表明，窗户关闭的情况下，遮阳设施的有无可以使室温平均差值达到1.4.用遮阳篷的房间比不用的房间一天可节约一度电，节电率10%左右。

2、夏热冬暖地区建筑节能的优化策略

2.1 正确看待建筑节能的“三重”效益

建筑的节能设计与改造施工，能够带来多重效益。第一是经济效益。为了追求更加舒适的居住体验，夏热冬暖地区的居民对空调的依赖性较强。空调作为建筑电气系统中的耗电“大户”，耗电量可以达到整个建筑总用电量的30%-40%。而采取节能设计后，让室内温度维持在一个相对较低的状态，减少了对空调的使用，能源消耗减少，经济效益显著;第二是环保效益。空调使用过程中排放出的氟利昂会破坏臭氧层。在采取建筑节能措施后，基本可以做到冬季不用空调、夏季少用空调，维护生态环境;第三是社会效益。近年来各个行业用电需求增加，特别是夏季用电高峰期，许多地方经常会采取拉闸限电的措施。在使用建筑节能模式后，也可以减少电能消耗，符合节能减排的倡议，维护社会效益。

2.2 结合节能需要选择建筑材料

通过上文分析可以发现，现阶段夏热冬暖地区可以选择的建筑节能模式有多种，而新型节能材料的使用，则发挥了重要的作用。例如含湿多孔珍珠岩、复合树脂隔热膜、反射隔热材料等等。但是我们也必须看到，不同的建筑材料，在适用条件、节能效果、成本投入等方面均存在较大差异。此外建筑材料市场的监管不够严格，节能材料本身的质量也是良莠不齐。我们在进行建筑节能设计和改造施工时，应首先开展深入的调研，了解建筑特点，设计节能方案，优选节能材料，并且在施工中加强质量控制，才能取得预期的建筑节能效果。

2.3 加快现行节能设计标准的完善工作

建筑节能模式的选用，以及节能改造方案的设计，都需要遵循相关的标准。随着国家对建筑节能减排重视程度的不断提升，各类标准也相继出台。例如《公共建筑节能设计标准（GB50189-2015）》、《建筑外墙外保温用岩棉制品（GBT25975-2010）》、《民用建筑节能条例》等等。但是总体上来看，这些规范性的文件，还只是从宏观角度对建筑节能做出了要求，而没有具体到各个地方。为此，针对广西南宁这类夏热冬暖地区，还应当立足于地方实际，尽快制定更加完善和细致的地方性建筑节能设计标准。例如从2017年正式实施的《广西壮族自治区民用建筑节能条例》，就为本地建筑节能工作开展提供了很好的標准参照。

结语：

夏热冬暖地区的建筑节能研究还有很大的上升空间，建筑的外窗、屋顶、墙面这三个部位，应是建筑节能设计的重点部位。针对具体部分，分别采取贴隔热膜、铺保温层、涂反射材料等措施，可以取得显著的节能效果，此外，加快节能标准的完善工作，加强对建材市场的监管，对改善建筑使用环境、促进建筑行业健康发展有积极作用。

参考文献：

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[2]吴瑾，陈龙兴，费颖，张馨.被动式建筑节能设计在夏热冬暖地区的探讨[J].南方农机，2018（21）：238.

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