夏热冬冷地区建筑节能设计 摘要:从合肥既有建筑节能改造的重要性着手，就总体规划布局、围护结构节能改造措施进行了探讨，并针对一些节能改造措施分析了其经济性和可行性，以达到节约能源的目的。 关键词:规划，节能改造，围护结构 Abstract: Proceeding from the importance of the Existing Building Energy Saving in Hefei, the overall plan layout, building envelope energy-saving measures were discussed, and its economic and feasibility analysis for the energy-saving measures in order to achieve energy savings. Keywords: planning, energy saving, building envelope

随着城市房屋建筑的增多，建筑能耗也大幅度地上升，如何有效节能成为建筑设计必须要考虑的问题之一。我国大部分地区都处于夏热冬冷地区，本文主要谈谈以江浙沪地区为代表的夏热冬冷地区的节能建筑设计思考。 下面分建筑总体规划布局、建筑单体建筑节能设计、节能建筑围护结构设计三个部分来简述合肥地区的建筑节能设计。 一、建筑总体规划布局 分析江浙沪地区属于典型的夏热冬冷地区，该地区的气候特征是夏天的热环境很差，比如室外高温、空气湿度极高、太阳辐射很强、下雨天气难以预测等等。这些特点使得在江浙沪地区夏季建筑节能十分复杂，要求颇多，达到节能目标的难度极大，而且夏季也是夏热冬冷地区建筑耗能的主要时间段。同时，由于本气候区冬季天气又十分寒冷，如何实现建筑的有效采暖也是进行建筑设计的难点问题，需要重点解决［1］。 由于夏热冬冷地区夏季较差的热环境，加上区域内的建筑物围护结构的隔热性能普遍不理想，因此夏热冬冷地区的空调使用率非常高。更加值得注意的是，我国夏热冬冷地区经济较为发达，人口稠密，所需建筑面积也大，这就更进一步地增大了能源消耗的压力。因此，在夏热冬冷地区实现建筑节能十分重要。 要实现江浙沪等地区的建筑节能，需要对其气候特征与热环境有充分的了解，然后在此基础上考虑设计要点。夏热冬冷地区夏天太阳辐射强，温度极高，天气闷热，因此，在进行设计时必须要使建筑在夏天实现良好通风，以分散热能量，同时重要的是要有良好的遮阳效果，以隔绝强烈的太阳辐射，从而减少空调的使用，增加室内的舒适度。 而在冬天则需要让房屋有良好的保温效果，以阻挡外部冷冽的空气。由于冬夏季节对节能要求不尽相同，这也极大地增加了本气候区节能建筑设计的难度。因此，我们在进行建筑设计时需要综合考虑各种需求，尽量地实现节能功能最大化。 1．1 充分利用自然调和效应来实现建筑的被动降温 目前夏热冬冷地区都使用空调来实现降温，但空调只能解决局部问题，而且将室内的热量转移到了室外。而自然调和效应来自于风土的建筑智慧，立足于让自然气候要素作用于建筑物表面，从而促使建筑物实现被动降温，这种降温方式在降低能源消耗的同时，还能减少环境污染，是真正促进建筑节能可持续发展的手段。因此，在夏热冬冷地区建筑设计中采用自然调和效应十分必要。在建筑设计中运用自然调和效应在很多国家已经取得了不错的成绩，能够有效地节约能源。 从利用自然调和效应的建筑设计实例中，总结出在夏热冬冷地区进行节能建筑设计时如 何充分运用自然调和效应的几个特征和方法: ( 1)建筑物应该采用有遮阳系统的大开窗，并让开窗相对，尽量减少建筑的进深，这样可以促进建筑物内部的通风和对流; ( 2) 墙面设计宜为浅色，这样可以有效地降低墙面对室外热能的吸收，因为浅色墙面具有反光的作用; ( 3) 建筑物的屋檐应该尽量往外伸，这样可以有效地避免阳光直接射到建筑外墙面以及建筑窗口上面; ( 4) 建筑物周边应该加大绿化，这样可以促进空气的冷却; ( 5) 在条件允许的情况下，可以多采用屋顶绿化和墙面绿化，这样可以有效地阻挡外部热量进入室内，同时美化建筑环境。 这些方法都可以不同程度地阻挡热量进入建筑物内部，同时也能帮助建筑内热量的释放，其实就是充分地利用了各种自然要素本身来完成建筑降温。 所以在进行节能建筑设计时充分考虑到自然调和效应是一种有效节能的途径，还可以节约成本，减少环境污染。 1．2 在进行节能建筑设计时充分考虑现有的绿色节能技术 随着全世界环保意识的增强，解决各种环境问题的科学技术也不断更新，在节能方面也不例外。现代绿色节能技术可谓日新月异，而且涵盖了建筑建设的各个工作环节。因此，在进行节能建筑的设计时，必须对现有的绿色节能技术有充分的了解，并认识适合于本气候区的节能技术，这样才能做到有的放矢，充分利用。如江浙沪等夏热冬冷地区具有沿海优势，尤其是在高层建筑中，其风速可达几十米甚至一百米每秒，这些完全可以在节能建筑设计时加以充分利用。早在2002 年，日本和欧洲等国沿海地区就研究出垂直轴风力涡轮发电机，这项发明使得风力发电用于建筑成为现实。节能建筑设计时可以利用建筑形状来引导风力集中从建筑物窗口通过，以便提升风力发电技术的效率。此外，对于一些仅仅适合于其他气候区的节能技术，往往会成为夏热冬冷地区的能源杀手，必须果断地摒弃，严格的禁止。 1．3 借鉴他国经验并结合本国情况进行具体设计 世界上属于夏热冬冷气候的国家和地区并不少，而且有很多还是发达国家，比如美国、日本和韩国的某些地区。虽然我国的具体气候情况与这些国家有差异，但是夏热冬冷的一些基本特征并无太大区别，而这些国家由于经济发展水平和科技发展水平都优于我国，他们已经在建筑节能方面进行了许多的实践，也取得了许多的成果，这些都可以成为进行节能建筑设计可贵的参考经验。 比如，我国夏热冬冷地区的一些城市建筑物的窗户窗体面积都比较大，建设单位大多只考虑到大窗户比较美观，而忽略了在建筑外墙采用外遮阳措施，从而使得窗户能量的损失极大，与节能的要求背道而驰。而国外在这方面早有经验，在进行设计时按照纬度、日照高度、夏季平均辐射度等选择合适的遮阳系统，这种科学的方法会对节能设计和实践起到十分有效的作用。 1.4 严格按照国内外相关设计标准进行设计 以前我国一味追求经济效益而忽视了环境效益，建筑节能一贯被忽视了，但是随着能源危机的越来越迫近，实现建筑节能已经成为各个国家贯彻可持续发展的一个重要方面; 同时形成一些重要的标准，诸如: 美国绿色建筑评估体系LEED，英国绿色建筑评估体系BREEAM，澳大利亚绿色建筑评估体系NABERS 等等。同时现对建筑节能的监管。 因此，在进行节能建筑设计时可以参考其他国家和地区相同气候区的相关标准并严格按照标准进行设计。在我国各级政府纷纷出台建筑节能的设计标准、设计规划。 二、建筑单体建筑节能设计 1.围护结构的热工性能 为适应夏热冬冷地区的气候特征，必然要产生一系列适应性的空间形态。 在夏季自然通风的情况下，要使室内温度低于室外温度的有效方法是加强外墙及窗户的隔热性能。根据建筑的热工机理，太阳辐射投射到建筑外表面时，其中一部分被反射出去，一部分被吸收。而被建筑外表面吸收的热量一部分向室内传递，另一部分则以长波辐射和空气对流的形式向室外散发。显然，散发到室外的热量越多，传递到室内的热量就越少。因此，增大建筑外表面的辐射有利于减少向室内传递的热量。因此，对于夏季持续长时间高温的夏热冬冷地区，其外墙通常采用白色粉刷或用浅色饰面来达到提高外墙辐射隔热的效果。此外，要想取得减少向室内传递热量的效果，还应该采取降低建筑外围护结构的传热系数的手法，即在外围护结构中设置隔热层，阻隔室外的热量向室内传递，这样一来，建筑从室外所吸收的热量将大量地聚集在建筑的外表面，促使建筑的外表面温度升高，从而进一步提高了建筑外表面与环境之间的温度差，有利于建筑向室外散热。这种隔热方式也称为升温隔热法。反射隔热和升温隔热的结果都是把投射到建筑外表面的太阳辐射热转移到建筑的外部环境中去。冬季亦反。 对夏热冬冷地区而言，窗户的热工性能问题一直都是外围护结构设计中的一个极为重要的因素，其主要问题是该如何改善以及防止空气渗透。在夏季满足自然采光的同时，能够尽可能得使热量滞留在室外，而且，还要满足冬季减少热量从室内向室外传递。目前，最常用的方法是采用多层空气间层的玻璃窗，如使用中空、隔热和反射的玻璃等，但空气间层的厚度一般只有20mm左右，并不能有效地达到隔热的目的，若是达到40mm才会有效，而这就使得空气间层之间的压力变得更小，所采用的玻璃就必须要有更大的强度，而这将势必要提高造价。当然，如果在空气间层里填充反光材料，会达到更好的效果。 2.2建筑布局 在夏热冬冷地区，建筑的总体布局常常会坐北朝南。除此之外，还会紧密地围绕良好的自然通风，其目的是为了舒缓夏季的酷热与减少冬季室内的阴冷湿气。所以在建筑布局上往往采用舒展开敞的形式以及有较大的窗洞开口，来保证良好的自然通风。在此基础上，若是采用较深的门廊和遮阳板将有助于导风与降温。而另一种有效的方式是在室内设置“风道”以组织穿堂风，“风道”应有足够的宽度来保证室内空气的流通，其两端还可以设置蓬或门廊来起到导风、避雨或遮阳的作用。 2.3内部空间的组织与划分 该地区的建筑普遍的存在一个显著的特点——开敞的平面形式，有点类似于现代住宅中的“流动空间”，但功能更加全面。所以，该地区的较为理想的建筑布局形式是：一个长方形的建筑平面兼坡顶的建筑立面。所有的房间都有直接的通风采光，住宅的四边多会带有阳台、百叶遮阳板或外廊。很多的传统民居会采用这种布局形式。但在大量的多层及高层单元住宅中，由于建筑密度或容积率的限制，现代住宅会有较大的进深，因此需要设计者采取一系列的措施来保证不同方位的住房之间有流畅的气流用以形成穿堂风。如今，随着社会的发展和人民生活水平的日益提高，群众对住宅建筑的各个方面的要求也越来越高，对生活的空间环境也越来越重视，所以，住宅建筑中的“大厅小卧”的概念为适应现代住宅观的变化应运而生，它反映了住宅建筑的发展趋势，是住宅设计中的一个进步标志。“大厅小卧”属于建筑设计中的空间组合、功能分区和面积分配的问题。设计者应注意厅卧之间的面积分配，强调建筑设计手法在“大厅小卧”中的细节部位，以保证“大厅小卧”住宅能够拥有良好的空间环境和使用效果，并使其具有一定的“超前意识”。 以上是建筑设计中面对地域和自然气候条件的营造，历经岁月的锤炼而形成的地域技术，是一种质朴、广义的生态设计。其中所体现的“因地制宜”的原则和采用的生态设计手段所创造的环境微气候思想，是设计手法中的一种重要手段。根据不同的地域气候特征，生成一套相应的建筑构造设计，是设计者在建筑领域中不断追求的目标。其基本思想是：不依赖耗能设备，而在建筑形式、空间布局和构造上采取相应措施，以改善建筑环境，实现微气候调节。 如印度建筑师柯里亚的作品对其设计思想作了有利的诠释。为了解决干热气候区域的建筑所产生的一系列的问题，柯里亚提出了“开敞空间”和“管式住宅”，前者体现了有阴影的户外或半户外空间更适合于干热气候地区公共活动的信念；后者把烟囱抽风的原理应用于剖面设计中。因而，在底层高密度的住宅群体中，既创造了小型的阴影户外空间，又有效解决了室内空气流通的问题，并创造了直接反映其气候特征的建筑形象。 三、节能建筑围护结构设计 建筑的节能一般来说包括围护结构的节能和采暖供热系统的节能。对于夏热冬冷地区，对既有