董濤

摘 要：結(jié)合我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)的氣候和環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：夏熱冬暖地區(qū)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；窗體；屋面構(gòu)造

中圖分類號(hào)：TU111.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0069-02

近幾年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，也使得社會(huì)對(duì)能源的需求不斷增大，節(jié)約能源已經(jīng)成為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。在社會(huì)能耗中，建筑的運(yùn)行能耗占據(jù)了整體總能耗的30%以上，因此，做好建筑節(jié)能工作是非常重要的。在夏熱冬暖地區(qū)，建筑能耗的一項(xiàng)重要指標(biāo)是建筑全年累計(jì)冷熱負(fù)荷。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提升建筑的保溫隔熱性能，從而實(shí)現(xiàn)降低建筑能耗的目的。

1 夏熱冬暖地區(qū)的氣候和環(huán)境特點(diǎn)

夏熱冬暖地區(qū)主要是指我國(guó)北緯25°以南，東經(jīng)105°～120°之間的范圍，包括廣東省、臺(tái)灣省、海南省、廣西壯族自治區(qū)和福建省的大部分地區(qū)。夏熱冬暖地區(qū)多數(shù)情況下屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候特點(diǎn)為：最冷月平均氣溫高于10 ℃，最熱月平均溫度在25～29 ℃之間，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，夏熱時(shí)間長(zhǎng)，高溫高濕氣候持久（從每年的5月上旬一直到10月中旬，溫度都會(huì)超過25 ℃）。根據(jù)我國(guó)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，在該地區(qū)，建筑的節(jié)能率應(yīng)該達(dá)到50%以上，而由于建筑能耗中用于保暖和降溫的空調(diào)占據(jù)了55%以上的比例，因此，建筑節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)該放在降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗方面。通常來講，當(dāng)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度低于人體皮膚平均溫度時(shí)，建筑內(nèi)部的溫度相對(duì)合理；當(dāng)高于此值時(shí)，則會(huì)感到明顯的熱輻射；如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面溫度在36 ℃以上，則人們會(huì)產(chǎn)生很大的熱感。因此，在夏熱冬暖地區(qū)，要想實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能降耗，就應(yīng)從圍護(hù)結(jié)構(gòu)入手，加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱優(yōu)化設(shè)計(jì)

以某建筑工程為例，對(duì)夏熱冬暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和討論。

2.1 工程概況

某商業(yè)建筑總占地面積6.7×104 m2，建筑面積2.2×105 m2，分為地上30層和地下3層，內(nèi)部包含有超市、百貨、餐飲、室內(nèi)步行街等業(yè)態(tài)。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙對(duì)建筑整體進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該建筑具有業(yè)態(tài)功能復(fù)雜、建筑內(nèi)部空間大、空調(diào)能耗高、節(jié)能潛力大等特點(diǎn)。因此，如何做好建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，減少建筑運(yùn)行過程中的能耗，是建筑設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)研究的課題。

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

該建筑工程所在地屬于夏熱冬暖地區(qū)，夏季炎熱，冬季溫暖，且相對(duì)濕度較高。在對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮兩個(gè)方面的內(nèi)容：①保溫性能。冬季供暖對(duì)建筑自身圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能有著相對(duì)嚴(yán)格的要求，但是由于該地區(qū)冬季的平均氣溫在10 ℃以上，并無供暖需求，因此暫不做重點(diǎn)分析。②隔熱性能。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能對(duì)建筑的室內(nèi)舒適度和空調(diào)系統(tǒng)的能耗有著直接的影響，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

2.2.1 屋面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在夏熱冬暖地區(qū)，建筑的屋面構(gòu)造形式多種多樣，包括鋪設(shè)保溫隔熱材料屋面、架空通風(fēng)屋面、蓄水屋面、種植屋面等。在該建筑工程中，充分考慮各方面的因素，對(duì)鋪設(shè)保溫隔熱材料屋面和架空通風(fēng)屋面進(jìn)行對(duì)比分析，擇優(yōu)選用屋面方案。對(duì)于鋪設(shè)保溫隔熱材料屋面，建筑屋面構(gòu)造從內(nèi)到外分別設(shè)計(jì)為：20 mm厚的水泥砂漿、100 mm厚的鋼筋混凝土、XPS擠塑聚苯乙烯泡沫塑料保溫層、20 mm厚的水泥砂漿。根據(jù)相關(guān)的計(jì)算分析，該種方案增加了保溫層的厚度，雖然可以提升其保溫隔熱性能，但是會(huì)導(dǎo)致建筑負(fù)荷的增大和成本的增加，而如果減少保溫層的厚度，建筑的全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)就會(huì)有所降低。由于該地區(qū)并無供暖需求，因此，從節(jié)能方面考慮，可以取消保溫層。屋面隔熱性能的提高主要可通過設(shè)置架空通風(fēng)隔熱屋面和涂刷熱反射涂料實(shí)現(xiàn)。相比之下，前者的節(jié)能效果更加明顯，而后者對(duì)建筑負(fù)荷的影響較小。因此，在滿足建筑使用需求的情況下，建議選擇架空通風(fēng)隔熱屋面。

2.2.2 外墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于該建筑屬于高層建筑，墻體為填充墻，因此，可以選擇導(dǎo)熱系數(shù)較小的加氣混凝土砌塊，以降低外墻的傳熱系數(shù)，降低保溫成本和空調(diào)系統(tǒng)的能耗。建筑外立面以鋁板幕墻為主，設(shè)置有廣告牌的附件，可以在幕墻與外墻主體之間留出寬約250 mm的通風(fēng)空隙，并保證空隙上下貫通。這樣不僅可以有效阻擋夏季太陽(yáng)輻射對(duì)外墻的直接照射，也可以在通風(fēng)空隙中形成熱壓通風(fēng)，將熱量帶走，取得良好的隔熱效果。

2.2.3 窗體的優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑窗體包括天窗和外墻窗，需要分別進(jìn)行分析。雖然天窗可以為建筑帶來良好的自然采光，但是同時(shí)也會(huì)帶來一部分熱輻射，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)造成不必要的能源消耗，因此，需要對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。窗體的優(yōu)化設(shè)計(jì)可從以下幾個(gè)方面入手：①合理選擇天窗使用的玻璃類型。在充分考慮其熱反射性能和價(jià)格因素后，最終決定采用中空雙層Low-E玻璃（CED13-40S/TS）。②合理選擇窗框。經(jīng)過對(duì)比分析，在滿足建筑隔熱需求的前提下，決定選擇性價(jià)比較高的普通鋁合金窗框。③天窗遮陽(yáng)方式。天窗遮陽(yáng)方式可分為內(nèi)遮陽(yáng)和外遮陽(yáng)兩種。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，外遮陽(yáng)措施可以有效減少步行街區(qū)域全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)，每年可節(jié)約空調(diào)電耗6.3×104 kW·h，因此，應(yīng)該選擇外遮陽(yáng)方式。④外墻窗的設(shè)計(jì)。保溫隔熱設(shè)計(jì)可以說是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)中最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，需要結(jié)合建筑的實(shí)際情況，對(duì)窗墻面積比、建筑外遮陽(yáng)措施、通風(fēng)開口面積、外窗平均綜合遮陽(yáng)系數(shù)等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在保證能夠自然采光的同時(shí)，提升其保溫隔熱性能。

3 結(jié)束語

總而言之，在夏熱冬暖地區(qū)，做好建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱設(shè)計(jì)對(duì)建筑的節(jié)能降耗工作有著非常重要的意義。在對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分重視圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱設(shè)計(jì)，從實(shí)際情況出發(fā)，適當(dāng)取消建筑的保溫結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化通風(fēng)和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)；適當(dāng)降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，確保節(jié)能工作的有效開展，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。