夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計的探討

謝劍波

摘要：我國建筑用能已超過全國能源消費總量的1/4，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。夏熱冬暖地區(qū)處于我國改革開放的最前沿，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅速，其中特別以珠江三角洲地區(qū)最為發(fā)達。探討夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計對貫徹國家節(jié)約能源，保護環(huán)境，改善建筑熱環(huán)境的政策具要重要意義。文章結(jié)合筆者的工作實踐，針對夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計進行了分析與研究，以供大家參考借鑒。

關(guān)鍵詞：夏熱冬暖地區(qū)；節(jié)能設(shè)計；節(jié)能措施

1引言

夏熱冬暖地區(qū)位于我國南部，在北緯27°以南，東經(jīng)97°以東，包括海南全境，廣東大部，廣西大部，福建南部，云南小部分，以及香港、澳門與臺灣。近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，夏熱冬暖地區(qū)建筑工程日益增多，特別是沿海一帶及珠江三角洲地區(qū)最為迅速。

2003年以來，國家及地方陸續(xù)發(fā)布了多個建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計、施工圖審查、工程監(jiān)理、工程驗收等提供了執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。在實施過程中，如何結(jié)合功能需求、技術(shù)條件、市場環(huán)境等因素綜合考慮，安全可靠、經(jīng)濟合理的進行建筑節(jié)能設(shè)計，對實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。

2夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計的基本原則

2.1夏熱冬暖地區(qū)的南北分區(qū)

夏熱冬暖地區(qū)劃分為南北兩區(qū)。北區(qū)內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計主要考慮夏季空調(diào)，兼顧冬季采暖。南區(qū)內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計考慮夏季空調(diào)，可不考慮冬季采暖。

2.2總體規(guī)劃

在總體規(guī)劃時，根據(jù)夏季主導(dǎo)風(fēng)向進行建筑小區(qū)的規(guī)劃，采用合理的布局、朝向、間距和適當(dāng)?shù)募芸諏佑欣诳傮w的自然通風(fēng)降溫。合理布置綠化、水域、涼亭遮陽及透水硬地，以改善熱環(huán)境。

2.3建筑平面布置

建筑平面布置需結(jié)合外門洞口位置、房門、通道等組織好穿堂風(fēng)。主要功能用房的采光及通風(fēng)的強化具有更直接的節(jié)能意義，如住宅的客廳、辦公樓的開放辦公區(qū)、商場的門廳及交通部位等等。通過合理的通風(fēng)設(shè)計，降低過渡季節(jié)時的空調(diào)使用率可以起到直接的節(jié)能效果。

2.4外圍護結(jié)構(gòu)

外墻、屋頂、外窗、幕墻等外圍護結(jié)構(gòu)均采用保溫和隔熱性能較優(yōu)的節(jié)能產(chǎn)品，以提高建筑節(jié)能效果。利用立面造型、陽臺、外廊等做為外遮陽也有較好的節(jié)能效果。

2.5其它措施

空調(diào)和給供水設(shè)備系統(tǒng)的變頻控制、空調(diào)末端的靈活組合、低能耗電器元件的選用、太陽能技術(shù)的應(yīng)用等均可以起到節(jié)能的作用。

3節(jié)能設(shè)計中一些具體措施的控討

3.1半地下車庫

隨著汽車擁有率的提高，地下車庫已經(jīng)成為建設(shè)項目的必須配置。利用下沉廣場、通風(fēng)采光井、還有車庫的汽車坡道，可減少地下室機械通風(fēng)和白天照明的能耗。有條件的項目可根據(jù)地形設(shè)置半地下室，也有利于地下室的自然采光和通風(fēng)。某商住項目，考慮項目沿街商鋪經(jīng)濟價值較高，設(shè)計時將場地東、南、西三側(cè)沿街設(shè)置商鋪；南側(cè)設(shè)兩地下車庫出入口，場地中間結(jié)合小區(qū)綠化設(shè)置采光通風(fēng)井，北側(cè)利用場地高差設(shè)置采光通風(fēng)井，達到了較好的采光通風(fēng)效果。同時，因為采用了半地下室，基坑深度的減少和汽車出入口坡道的縮短也起到了降低工程造價的作用。

3.2架空層

底層架空的處理手法是現(xiàn)代建筑的特征之一，它在建設(shè)設(shè)計中的作用不僅僅增加了自然通風(fēng)降溫。架空層布置對爭取基地面積的有效使用，緩解入口處各種矛盾等均有作用。它把城市的道路、廣場和建筑有機地結(jié)合在一起，形成通透的、公共的開放空間，給市民以小憩之地。同時還可以起到改善人流、視覺擁擠的狀況。用地非常緊張的情況下，設(shè)置架空層可以避免建筑主體對城市空間的被迫后退。這種入口后退架開的處理不僅空間層次豐富而且給人的印象也深刻，并有可能在建筑的形體設(shè)計、空間組織等方面形成新穎的構(gòu)思，深圳萬科中心就是其中的代表。廣東各地對架空層均有鼓勵的條例，如珠海就規(guī)定150平方米以上作為公共休閑、通道、綠化等非經(jīng)營性公共開敞空間的架空層建筑面積不計入地塊容積率。

3.3外墻及屋頂

夏熱冬暖地區(qū)，外圍護結(jié)構(gòu)的自保溫隔熱體系逐漸成為一大趨勢。如加氣混凝土、頁巖多孔磚、陶?；炷量招钠鰤K、自隔熱砌塊等材料的應(yīng)用越來越廣泛。這類砌塊本身就能滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定性指標(biāo)要求，同時也符合國家墻改政策。同時，隨著高效絕熱材料的普遍使用，夏熱冬暖地區(qū)屋頂隔熱性能也獲得了極大改善。但是，對東西墻面及建筑頂層的用房而言，室內(nèi)熱環(huán)境及能耗水平相對其他用房仍顯較差。采用淺色外墻及屋頂飾面在實際項目節(jié)能設(shè)計中應(yīng)用較多。以珠海地區(qū)建筑東西面20厘米厚的混凝土剪力墻為例，用太陽輻射系數(shù)ρ為0.6的普通外墻飾面計算，內(nèi)表面溫度隔熱計算超過35.60℃的規(guī)范要求；如采用淺色涂料或面磚，ρ值采到0.5左右，則可滿足。實際上某些反光面飾材（如鋁板等），ρ值比0.5還要低。對外墻有非淺色要求的項目，東西墻需要通過外墻保溫來解決：一是不得不采取措施以保證外墻材料的耐久性和安全不脫落，二是為外保溫或內(nèi)保溫支付相應(yīng)的工程造價。

3.4建筑物體形系數(shù)

體型系數(shù)即建筑物外表面與其外圍體積的比值。建筑物的單體設(shè)計時降低體型系數(shù)，減少建筑物外表面積，減少平面凹凸，降低層高，加大房屋進深等措施均可取到節(jié)能的效果，但是建筑物體形系數(shù)不是越小越好。如夏熱冬暖地區(qū)的住宅設(shè)計，考慮自然通風(fēng)的要求，通常建筑有較高的“通透性”要求，建筑平面設(shè)計較為復(fù)雜，體形系數(shù)比較大。又如圓形或橢圓形的高層公建，雖然有效的控制了體形系數(shù)，但弧形的外墻墻體卻需要在提高場地利用率、功能房間的形狀及室內(nèi)家具布置等方面需要進行更細致的推敲。有必要適當(dāng)控制建筑物體型系數(shù)，但不能犧牲建筑立面效果和損害建筑的使用功能。

3.5住宅戶型設(shè)計

隨著城市住宅用地的減少，地塊的容積率控制指標(biāo)越來越高，也為住宅的戶型設(shè)計帶來了新的要求。一梯三戶的“品”字型和一梯四戶蝶型的塔式住宅在設(shè)計時能做到戶戶南北通，既有利于自然通風(fēng)采光，也比較受買家歡迎。但在容積率較高的地塊，加上地塊形狀、綠化面積、景觀設(shè)計的影響，常常需要做一梯四戶“工”字型的塔樓?！肮ぁ白炙窃O(shè)計時如不注意，很容易造成南向戶型熱賣，北向戶型冷清的局面。

3.6外窗面積

普通窗戶的保溫隔熱性能比外墻差很多，而且夏季白天太陽輻射還可以通過窗戶直接進入室內(nèi)。一般說來，窗墻面積比越大，建筑物的能耗也越大。目前，公建設(shè)計避免“玻璃盒子”已形成共識，但在住宅設(shè)計中，窗戶面積仍然越做越大。夏熱冬暖地區(qū)住宅強烈的通風(fēng)采光需求，小區(qū)景觀的品質(zhì)提升讓飄窗、落地窗成為高品質(zhì)樓盤的標(biāo)準(zhǔn)配置。控制開窗面積造成的能耗增加，一是要把大窗開在關(guān)鍵的部位，一是加大對節(jié)能門窗的使用。

3.7光伏建筑一體化、太陽能風(fēng)燈互補路燈及太陽能-熱泵熱水系統(tǒng)

珠海高欄港某工程，場地位于海邊山頂，地勢平坦，建筑屋體積小，太陽能及風(fēng)能資源豐富，結(jié)合現(xiàn)狀情況，項目采用了光伏建筑一體化、太陽能風(fēng)燈互補路燈及太陽能-熱泵熱水系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)。辦公樓屋頂安裝1280塊光伏組件，發(fā)電總功率為300.8KW，可滿足整棟大樓約37%的用電需求。場區(qū)道路照明設(shè)計采用69盞風(fēng)光互補路燈，既解決了傳統(tǒng)路燈供電線路成本及市電電能的損耗，又充分利用了自然資源，節(jié)能低碳。太陽能-熱泵熱水系統(tǒng)是將太陽能和空氣熱能結(jié)合，晴天利用太陽能加熱，陰雨天利用熱泵輔助，該系統(tǒng)解決了宿舍熱水用水。夏熱冬暖地區(qū)太陽能、風(fēng)能資源豐富，充分利用這些資源是實現(xiàn)建筑節(jié)能的可行措施。

4 結(jié)語

隨著人們環(huán)境意識的逐步提升，建筑節(jié)能設(shè)計將越來越受大家的關(guān)注和投入，相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)將日趨完善。但夏熱冬暖地區(qū)開展的建筑節(jié)能設(shè)計仍有很大的提升空間，新建建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能仍然不盡人意。目前，夏熱冬暖地區(qū)正在大規(guī)模建造建筑，相關(guān)節(jié)能技術(shù)、節(jié)能措施的推廣和應(yīng)用刻不容緩。綜合考慮安全耐久、經(jīng)濟合理、保護環(huán)境，充分利用資源等要求，因地制宜的推進節(jié)能設(shè)計工作開展是我們這一代建筑設(shè)計師的共同使命。