摘要：建筑節能是當前的一個熱點。本文論述福建省寧德市區居住建筑在建筑布局設計及建筑材料、建筑構造的熱工設計中如何考慮節能的問題。寧德市位于福建省居住建筑屬夏熱冬暖北區，夏熱冬暖北區居住建筑節能設計的重點是夏季防熱。本文基于夏熱冬暖北區居住建筑節能的特點，分析了該地區居住區建筑設計必須注意的一些要點：一、小區規劃。通過建筑密度、平面布局等控制建筑區內、室內的夏季得熱和加強自然通風；二、建筑主體圍護結構熱工性能。通過對屋面、外墻、外窗等圍護結構熱工性能的改善，提高建筑總體的隔熱性能，改善室內熱環境。
　　關鍵詞：居住建筑節能設計，夏熱冬暖北區，小區規劃，圍護結構
　　一、前言
　　福建省寧德市位于夏熱冬暖北區，屬亞熱帶濕潤季風氣候（濕熱型氣候），太陽輻射強烈，雨量充沛，長年氣溫高且濕度大（最高室外計算溫度39.1℃）。過去，市區居住建筑不考慮空調及采暖的要求，屋頂多為鋼筋砼預制板架空隔熱平屋面（K≥2.0W/㎡•K），建筑較多使用單層玻璃鋁合金外窗，外墻多為180mm厚實心粘土磚（K≥2.4W/㎡•K），停止使用實心粘土磚以后多用190mm厚粘土空心磚（K≥1.8W/㎡•K）替代，建筑圍護結構熱工性能差，炎熱時室內熱環境惡劣，空調能源利用效率低。
　　我國高能耗建筑十分普遍，能源浪費極端嚴重，而且我國還在以中國和世界歷史上前所未有的規模和速度繼續大量建造高能耗的建筑。據調查，2000-2004年，嚴寒和寒冷地區居住建筑按節能設計的為90%，而按節能施工的不到30.61%，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區按節能要求設計和施工的建筑則更低，這種形勢不容樂觀。
　　改革開放以來，隨著社會主義經濟的快速發展，人民生活水平迅速提高，市區居民用于降溫的電風扇已十分普及，除增置家用電器外，空調器的安裝也迅速增加，使得市區近年來夏季供電格外緊張。在嚴峻的能源形勢下，必須按照以人為本、全面協調、可持續的科學發展觀，抓住當前大規模建造房屋的歷史戰略機遇，高度重視，迅速行動，按照建設節約型社會的要求，堅決把居住建筑節能搞上去，把建筑用能大量省下來，以提高資源利用效率，改善生態環境，使人和自然更加和諧，為國家實現長遠發展創造良好的條件。
　　節能是國家的基本國策，《中華人民共和國節約能源法》和建設部《建筑節能“十五”計劃綱要》要求居住建筑節能50%，并按規定《福建省居住建筑節能設計標準實施細則》DBJ13-62-2004普遍執行，這是項緊迫的任務。本文結合該標準試從以下幾個方面的節能設計體會進行探討。
　　二、夏熱冬暖北區建筑節能的特點
　　按照建筑熱工分區，夏熱冬暖北區的分區指標是：最冷月平均溫度>10℃，最熱月平均溫度25－29℃，而且日平均溫度25℃以上的天數100－200天/年，地區包括：海南全部及廣東、福建、廣西大部分地區。夏熱冬暖北區大量建筑夏季熱環境較差，空調能耗非常大，空調能耗在建筑能耗中占主導地位。近20年來，由于室內環境全面依賴空調降溫，建筑外形不斷趨向簡約化，夏熱冬暖北區的大多數現有建筑的外墻、外門窗、屋頂、遮陽措施等外圍護結構等熱工性能指標與節能標準的要求相差很大，如外墻隔熱性能差，目前仍長期使用180mm粘土實心磚和190mm粘土空心磚；片面強調容積率，建筑密度高，自然通風難以實現；外窗很少考慮遮陽，甚至推崇飄窗臺，采用普通玻璃，加大了傳入室內的太陽輻射。建筑節能的途徑有很多，可以通過改善微氣候、改善建筑單體熱環境節能設計、建筑物能耗管理等措施達到有效降低建筑能耗的目的。與北方地區不同的是，夏熱冬暖北區建筑節能以降低空調能耗為主，建筑節能設計以夏季防熱節能為主。南部地區基本不考慮冬季保溫的要求，因而建筑成本提高不多，在圍護結構設計中，除了滿足夏季白天較好的隔熱性能、夜間散熱快外，應合理降低其傳熱系數，增強其隔熱性能，以達到提高能效的目的。
　　三、小區規劃
　　小區規劃中，建筑密度、下墊面（道路、草地等）性能、建筑材料、綠地率以及建筑的形狀、朝向和布局等因素會影響小區內的得熱與通風（散熱），住區室內可能出現通風不暢，室外氣溫有可能出現“熱島”現象，這些在夏季出現不僅提高中暑機率，而且會加重污染，并增加建筑的空調能耗。
　　3.1得熱
　　夏熱冬暖北區，太陽輻射得熱對建筑能耗的影響很大，尤其漫長的夏季太陽輻射得熱嚴重地增加著空調制冷能耗。南北朝向的建筑物夏季可以減少太陽輻射得熱，對全年主要考慮制冷降溫的夏熱冬暖北區是十分有利的。另外，小區內綠地、建筑材料的性能等也會影響小區內的得熱情況。比如，建筑物表面色澤與涂料性質不同會導致建筑能耗有2％－5％的差別。建筑外墻色澤，決定了外墻面太陽輻射吸收系數的大小。外墻色淺，則小，反射太陽輻射熱多，從而降低房間的得熱和外墻內表面溫度，有利于夏熱冬暖地區的節能。因此在夏熱冬暖北區，以使用淺色外墻涂料為宜。
　　3.2通風
　　在小區規劃中，建筑物形狀與布置位置不同，會導致建筑周圍空氣流動（通風）狀況有很大差別。夏季主導風向下，若建筑兩側不能形成較大的風壓，即使開窗也不能形成較好的自然通風，從而影響熱環境，或增加開啟空調的時間。同時，建筑物形狀與布置還會影響其體表接收日照時數，在寒冷地區的冬季，這將使采暖需熱量產生10％－20％的差別。另外建筑的朝向也會影響室內通風。為此，居住區建筑物的平面布局應優先考慮采用錯列式或斜列式布置，對于連排式建筑應注意主導風向的投射角不宜大于45°。比如，夏熱冬暖北區的沿海地帶(如深圳)，夏季(4－10月)大多盛行東南風和西南風，在小區布局和建筑體形系數基本確定的情況下，建筑采取南北朝向或接近南北向（如南偏東）布局，有利于自然通風，增加居住舒適度。
　　通過這樣的規劃措施，可以得到良好的小區通風和室內通風，從而達到如下節能效果：一、改善住區熱環境，降低房間自然室溫，增加舒適感；二、居住區良好的通風和熱島強度的下降可以提高空調設備的冷凝器的工作效率，有利于節省設備的運行能耗；三、能夠有效地縮短房間空調器開啟的時間，節能效果明顯。
　　四、居住建筑主體圍護結構熱工性能的改善
　　在夏熱冬暖地區，漫長的夏季太陽輻射強烈，節能設計中，改善夏季室內熱環境，減少空調用電的主要矛盾要求我們不得不重視屋面、外墻、外窗等圍護結構熱工性能（主要是隔熱性能）的改善。
　　4.1提高屋頂及外墻隔熱熱工性能，降低能耗
　　4.1.1居住建筑屋頂的傳熱系數和熱惰性指標當為重質材料時，K≤1.0，D≥2.5，當為輕質材料時K≤0.5。今后建造居住建筑時屋頂可考慮采取以下相應措施：
　　○1鋼筋砼屋面上增設隔熱層，如30mm厚擠塑聚苯乙烯泡沫板或30mm厚硬質聚氨酯泡沫板或60mm厚水泥聚苯乙烯顆粒保溫板；
　　○2屋頂內設置貼鋁箔的封閉空氣間層或屋面防水用帶鋁箔防水卷材；
　　○3用含水多孔材料做屋面面層或設計成噴水、淋水屋面；
　　○4屋面蓄水（屋面蓄水層最薄處200mm厚）；
　　○5設屋頂花園，利用植物或種植土隔熱，空檔處則加保溫隔熱層；
　　○6坡屋面加保溫吊頂，利用屋面與吊頂間的悶頂作為隔熱空間；
　　4.1.2居住建筑外墻的傳熱系數和熱惰性指標當為重質材料時，K≤2.0，D≥3.0，或K≤1.5，D≥3.0或K≤1.0，D≥2.5，當為輕質材料時K≤0.7。今后建造居住建筑時外墻可考慮采取以下相應措施：
　　○1外墻表面顏色以選擇淺色為佳，可增強對陽光的反射，減少輻射熱；
　　○2用180mm厚加氣砼做外墻（雙面抹灰）[K=0.98w/㎡•k]；
　　○3在190mm厚粘土空心磚表面粉刷25mm厚膠粉聚苯乙烯顆粒保溫漿料（需做外保護層）或粘貼25mm厚擠塑聚苯乙烯泡沫板；
　　○4東、西向外墻可考慮利用爬藤植物遮陽。
　　以上居住建筑屋頂和外墻熱工設計尚需按《民用建筑熱工設計規范》公式5.1.1核算房間在自然通風條件下內表面最高溫度需低于夏季室外計算溫度最高值（寧德39.1℃)。
　　4.2.合理設計天窗結構，控制外窗窗墻面積比，做好外窗遮陽，提高外窗氣密性能。
　　4.2.1如需開設天窗，應盡量減少陽光由上而下直射，最好設計成豎直安置天窗的老虎窗形式，該窗可按側窗方式進行計算（包括遮陽設計）；
　　4.2.2控制外窗各朝向的窗墻面積比，北向不應大于0.45，東、西向不應大于0.3，南向不應大于0.5；
　　4.2.3由于某種材料熱惰性緣故，太陽射于圍護結構表面時，其熱量傳到室內表面需要一定時間，但陽光直射于外窗，則室內溫度立刻升高，做好外窗（包括陽臺上外門）遮陽設計尤為重要，以固定外遮陽為佳（外遮陽熱量散發在室外、內遮陽則熱量散發在室內），需提高遮陽效率（東、西向外窗遮陽設計較困難），且要設計成有利于自然通風的形式；
　　4.2.4提高外窗的氣密性能按GBT/T7101-2002《建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法》，居住建筑1～9層氣密性能為3級，10層以上氣密性能為4級。
　　五、居住建筑的設計需考慮組織良好的自然通風
　　寧德市夏季以南風為主導風向，平均室外風速在1.6m/s以上，當室外干球溫度不高于28℃（5～10月份約占60%時間）、相對濕度小于80%時，可開戶外窗，充分發揮自然通風效果及保持室內良好的衛生條件，縮短空調器實際運行時間，其措施為：
　　5.1居住小區設計需創造良好的小氣候環境，做到綠化環境好，減少地面輻射熱；
　　5.2居住建筑布置宜南北向或接近南北向，房屋間距要適當，有利于自然通風；
　　5.3房間布局要有利于穿堂風的組織，外窗（包括陽臺門）的開戶面積不應小于外窗所在房間地面面積的8%，且外窗開啟面積不應小于外窗面積的45%；
　　5.4其它節能方法：
　　5.4.1設置太陽能熱水器用于生活用水的加熱；
　　5.4.2照明要用節能燈；
　　5.4.3購買家用電器時，特別購買空調器時，應選擇能效比較高的電器。
　　六、夏熱冬暖北區居住建筑節能實例分析
　　依據上述設計原則，我們應用研究到實際工程“寧德市俊杰房地產開發有限公司•俊杰良園”項目的節能設計中，并取得了較好的效果。該項目總建筑面積約1.83萬平方米，共108戶，規劃有3棟7-9層樓。下面是以該項目A號商住樓為例，在符合《福建省居住建筑節能設計標準實施細則》和《夏熱冬暖北區居住建筑節能設計標準》等規范的基礎上做出的A號樓商住樓的節能設計說明：
　　6.1整體規劃方面
　　6.1.1建筑南偏東或偏西度數控制在10度以內方向布置，建筑物體形系數0.48，有利于自然通風，減少陽光東西向輻射；
　　6.1.2建筑周圍利用基地進行了綠化布置，改善建筑的小氣候，降低周圍環境溫度；
　　6.1.3外墻面層以淺色墻面磚為主，太陽輻射吸收系數0.5.
　　6.2建筑主體圍護結構
　　6.2.1住宅部分：根據《實施細則》表4.2和對比評定法，針對計算數據，經過經濟性以及工程效果比較，本項目住宅建筑擬采用的節能措施為：
　　A、屋頂采用25mm厚擠塑乙烯泡沫塑料板保溫層，板材傳熱系數為0.033w/㎡•k；
　　B、外墻采用200mm厚加氣砼砌塊保溫K=0.87，D=3.83，材料傳熱系數為0.275w/㎡•k；
　　C、外窗：窗墻面積比東向為0.18，南向為0.19，西向為0.16，北向為0.12，出于建筑外觀考慮，外窗沒有加外遮陽設施，所有臥室、客廳及餐廳的外窗均采用單層在線LOW-E玻璃，鋁合金框料，整體外窗傳熱系數為0.5w/㎡•k，遮陽系數sc為0.62。住宅外窗的可開啟面積不小于外窗所在房間地面面積的8%或外窗面積的45%，高層外窗氣密性不低于4級，多層外窗氣密性不低于3級。
　　通過上述節能設計，通過動態比較法分析，本建筑設計建筑全年空調耗電量標準要求，屋頂和外墻熱工性能滿足節能規范要求。屬于節能建筑。
　　七、結語
　　夏熱冬暖北區的氣候特點決定了該地區居住建筑節能以夏季防熱為主，這樣的工作重點決定了該地區居住建筑節能設計區別于其它地區的如上要點。但居住建筑節能各環節相互制約，要與其它環節相互協作才能發揮出最佳的效用，達到節能50%的目標。另外，還須多方面、多角度的發展新材料、新技術和先進的管理方法，不斷完善居住建筑節能設計的技術體系和政策體系。
　　
　　參考文獻：
　　1、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75-2003；
　　2、《民用建筑熱工設計規范》GB50176-93；
　　3、《居住建筑節能設計標準及節能設計有關問題》趙士懷2004年9月在福建省注冊建筑師繼續教育培訓班的授課提綱；
　　4、《建筑設計資料集》第二版第二冊熱工•節能篇；
　　5、鄧擁軍，夏熱冬暖地區建筑節能社會經濟效益分析,建筑節能,2004(9):46-47；
　　6、丘建明，夏熱冬暖地區建筑節能設計分析,建筑節能,2006(6)；45-47；
　　7、《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》條文說明。
　　
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