夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究
關(guān)鍵詞：夏熱冬冷；居住建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)
一、夏熱冬冷地區(qū)氣候特點(diǎn)
該地區(qū)主要位于長江流域，夏季悶熱高濕，最熱月平均溫度26.5℃～30.5℃，夏季相對(duì)濕度80％左右，冬季陰冷，冬季太陽輻射熱小于750MJ/m2，個(gè)別地區(qū)不足400MJ/m2，最冷月平均氣溫0℃～8.6℃，該區(qū)夏季相對(duì)濕度在80％左右，夏季太陽輻射熱大于1000MJ/m2。例如筆者所在的信陽地區(qū)，日照年均1900-2100小時(shí)；年平均氣溫15.1-15.3℃，無霜期長，平均220-230天；降雨豐沛，年均降雨量900-1400毫米，空氣濕潤，相對(duì)濕度年均77%。夏季高溫高濕氣候明顯，光照充足，降水量多，暴雨�，F(xiàn)，降水量400-600毫米，占全年的42-46%。秋季涼爽，天氣多晴，降水頓減，季均降水量170-270毫米，占全年的18-20%。冬季氣候干冷，降水量少，約80-110毫米，占全年的10%；冬季在四季中歷時(shí)最長（130天左右），但寒冷期短，日平均氣溫低于0℃的日數(shù)年平均30天左右。
二、夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)
1、建筑體型設(shè)計(jì)
通過建筑體型設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)能目的是許多建筑師設(shè)計(jì)構(gòu)思的出發(fā)點(diǎn)，夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能建筑的體型不僅要求體型系數(shù)小，而且需要冬季日輻射得熱多，還需要對(duì)避寒風(fēng)有利。滿足這三個(gè)要求所需要的體型常不一致，并且后者還受地區(qū)、朝向和風(fēng)環(huán)境的極大影響。因此具體選擇節(jié)能體型受多種因素制約，包括當(dāng)?shù)囟練鉁睾腿蛰椛湔斩�、建筑朝向、各面圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況和局部風(fēng)環(huán)境狀態(tài)等，需要具體權(quán)衡得熱和失熱的具體情況，優(yōu)化組合各影響因素才能確定。居住建筑包括住宅、宿舍、旅館等建筑形式，其中住宅約占居住建筑的92%。建筑體型系數(shù)與建筑單元聯(lián)列情況有關(guān)。以住宅樓為例，每增加一個(gè)聯(lián)列單元，建筑物就減少一面山墻，其外墻面積就縮小，體型系數(shù)也就相應(yīng)減小。因此，對(duì)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)而言，適當(dāng)多的住宅單元聯(lián)列，對(duì)體型系數(shù)控制是有利的。住宅單元聯(lián)列時(shí)，在體形系數(shù)確定的情況下，宜盡可能減少主要房間的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積，并且盡可能使主要房間集中布置。另外，不同單元的錯(cuò)位搭接，會(huì)增加建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整戶型可避免增加體形系數(shù)，另外，加大建筑進(jìn)深。從冬季得熱最多的角度考慮，應(yīng)盡量增大南向得熱面積，往往要求建筑進(jìn)深小，長寬比大。但如建筑朝向偏離正南方向，長寬比對(duì)日輻射得熱的影響就逐漸減少。由于各朝向日輻射得熱的變化給最佳體型選擇增加了復(fù)雜性。當(dāng)單元平面(標(biāo)準(zhǔn)層)面積相同時(shí)，提高建筑物進(jìn)深(面寬減少)，體型系數(shù)會(huì)相應(yīng)減小，即單元式住宅加大進(jìn)深可使建筑耗熱指標(biāo)降低。
2、室內(nèi)外過渡空間的節(jié)能設(shè)計(jì)
在夏熱冬冷地區(qū)，要重視室內(nèi)外過渡空間的保溫，處于室內(nèi)與室外之間如樓梯間、坡屋頂下空間、地下室、陽臺(tái)等空間稱之為過渡空間、做好這些空間的保溫、使它們成為一個(gè)溫度阻尼區(qū)，從而有效地阻止室外冷氣對(duì)室內(nèi)的直接滲透，減少外墻、屋面和地板的熱損失。具體措施如下:①樓梯間:該部位的隔墻傳熱耗熱量約占采暖住宅建筑總耗熱量的10%，因此不可忽視樓梯間的保溫。具體措施加下:選用保溫性能好的門窗，把開敞式樓梯間改為封閉式:北向單元出入口設(shè)門斗，避免冬季西北風(fēng)灌入;對(duì)屋頂上人孔做密封處理。使其不能形成通風(fēng)道，致使熱能從樓梯間頂部抽出。②坡屋頂下部空間:坡屋頂除了防滲外，其保溫和外觀等功能均比平屋面要好。屋頂通風(fēng)窗盡量不設(shè)，如設(shè)應(yīng)在冬季能關(guān)閉且采取密閉措施，使屋頂下部的空間形成一個(gè)封閉的保溫空間。③陽臺(tái):封閉北陽臺(tái)，并做好欄板的保溫措施，減小冬季西北風(fēng)對(duì)室內(nèi)的直接滲透:適當(dāng)減少南陽臺(tái)及其外伸長度，以免影響對(duì)下一戶的冬季日照的遮擋。④地下室:住宅樓設(shè)地下室己成為一種趨勢(shì)，它不僅改善了底層住戶的居住條件，而且為住戶提供了儲(chǔ)藏空間。地下室一般不設(shè)暖氣，因此除了必須對(duì)一層地板采取保溫措施外，還應(yīng)提高地下室窗的保溫和密閉性能，在樓梯口處設(shè)保溫門，阻止地下室中的冷空氣滲入到樓梯間。
3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)
�。�1）外墻設(shè)計(jì)，外墻節(jié)能主要是提高墻體的保溫隔熱性能，以減少其冬季的熱量損失以及降低夏季的外墻內(nèi)表面溫度。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)水平的提高和人民居住條件的改善，對(duì)外墻的保溫設(shè)計(jì)也提出了越來越高的要求。單一材料保溫與承重合二為一的形式以及承重墻與保溫層復(fù)合的復(fù)合保溫墻體，成為如今建筑保溫中常用的兩種形式。單一材料既能承重又具備保溫能力，且可以滿足保溫要求的有加氣混凝土、混凝土小型砌塊和空心磚等砌體材料。其中以加氣混凝土為代表。加氣混凝土以其質(zhì)量輕，具有良好的機(jī)械力學(xué)性能，極好的絕熱保溫、防火、阻燃和較好的隔音、隔熱性能，以及原材料資源豐富，可加工和可循環(huán)使用，造價(jià)低等特點(diǎn)，成為我國經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越的材料之一。復(fù)合材料外墻主要通過在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來改善整個(gè)墻體的熱工性能。復(fù)合墻體很好地發(fā)揮了各種材料的長處，既不會(huì)使墻體過厚，又能承重，保溫效果又好，因此，發(fā)達(dá)國家新建建筑己基本上采用了此種方式。我國要達(dá)到節(jié)能50%的要求，除部分采用加厚的加氣混凝土單一墻體外，使用復(fù)合墻體將是大勢(shì)所趨。（2）屋面。由于受到太陽直接輻射最強(qiáng)且作用時(shí)間也最長，頂層房間中屋頂?shù)牡脽崃空加泻艽蟮谋壤�，屋面的隔熱和保溫一般分為平屋面和坡屋面兩大部分。平屋面隔熱保溫基本�?gòu)造形式有實(shí)體材料節(jié)能屋面、通風(fēng)保溫隔熱屋面、植被屋面和蓄水屋面。實(shí)體材料保溫屋面適用于平屋面和坡屋面。根據(jù)保溫材料的位置又分為外保溫隔熱正置式屋面和外保溫隔熱倒置式屋面。正置式保溫屋面是把保溫層置于屋面防水層和結(jié)構(gòu)層之間，這是我國過去常常采用的一種保溫方法，比較成熟，倒置式屋面是把保溫層置于屋面防水層之上，保溫層不作封閉，是一種先進(jìn)的屋面保溫方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、不必設(shè)置排氣溝和排氣管道、保護(hù)防水層、壽命持久、施工簡(jiǎn)單快捷、維修方便、可以采用保溫隔熱高效材料等優(yōu)點(diǎn)，所以在可能的條件下優(yōu)先采用。倒置式保溫平屋面對(duì)保溫材料的要求相對(duì)較高，除有較強(qiáng)的壓縮強(qiáng)度外，其吸水率應(yīng)很小。（3）窗。建筑門窗、幕墻是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，通常也是保溫、隔熱和節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的主要因素之一。一方面提高門窗的保溫隔熱性能，減少窗戶能耗，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高窗戶的節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。另一方面，建筑窗戶承擔(dān)著隔熱保溫和溝通室內(nèi)外環(huán)境兩個(gè)相互矛盾的任務(wù)，不僅要求它具有良好的隔熱保溫性能，同時(shí)還應(yīng)具有采光、通風(fēng)、隔音、防火、美觀等多項(xiàng)性能。因此在技術(shù)處理上相對(duì)于其它的圍護(hù)構(gòu)件，難度更大，涉及的問題也就更為復(fù)雜。在門窗上的能量損失方式主要是:輻射傳遞、對(duì)流傳遞、傳導(dǎo)傳遞和空氣滲漏。相應(yīng)地，如何處理好各朝向窗的配置、尺寸形狀、構(gòu)造及保溫隔熱措施是居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題。夏熱冬冷地區(qū)，大部分主要居室及窗的布置，應(yīng)避免對(duì)著冬季主導(dǎo)風(fēng)向，以免熱損耗過大，影響室內(nèi)溫度。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，窗戶尺寸的確定應(yīng)充分考慮窗戶的熱工性能。由于通常窗戶的單位面積耗熱量比外墻大4倍左右，因此，開窗面積的大小應(yīng)以滿足基本要求為準(zhǔn)，做到大小適度。
總之，夏熱冬冷地區(qū)人口眾多，城市化進(jìn)程加速，建筑能耗上升、城市熱島嚴(yán)重。對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
1、許占發(fā)主編．建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
2、付祥釗主編．夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002
