淺析夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)建筑節(jié)能問(wèn)題

王華鵬++葛振軒

摘 要：本文通過(guò)分析夏熱冬冷地區(qū)的氣候特征和空調(diào)建筑的使用情況，指出在夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)建筑節(jié)能的現(xiàn)實(shí)意義，并且提出了空調(diào)建筑的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：夏熱冬冷地區(qū)； 空調(diào)建筑 ；建筑節(jié)能

一、夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)建筑節(jié)能的現(xiàn)實(shí)意義

我國(guó)幅員遼闊，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中將全國(guó)劃分為五個(gè)熱工氣候分區(qū)，即嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。長(zhǎng)江流域的主要城市，包括上海、南京、杭州、合肥、南昌、武漢、長(zhǎng)沙、重慶、成都等均屬夏熱冬冷地區(qū)。這一地區(qū)氣候的共同特點(diǎn)是：夏季氣溫高，最熱月平均氣溫25℃～30℃，最高氣溫達(dá)40℃以上；空氣濕度大，相對(duì)濕度經(jīng)常在70%～80%甚至更高，加劇了酷暑和嚴(yán)寒對(duì)人體健康的威脅，給人的感覺(jué)是夏季悶熱和冬季陰冷，對(duì)生活和工作造成十分不利的影響。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高，空調(diào)開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)江流域城市的商場(chǎng)、辦公樓、旅館、飯店、影劇院等公共建筑以及居民住宅，造成該地區(qū)城市的非工業(yè)用電急劇增加，照此發(fā)展下去勢(shì)必會(huì)影響該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。以重慶市為例，1999年初每百戶(hù)居民的家用空調(diào)器擁有率已達(dá)到50%，隨著繁華路段商業(yè)街的改造，全市大型商場(chǎng)、飯店、影劇院等公共場(chǎng)所的空調(diào)普及率已超過(guò)90%。由于空調(diào)器采暖比普通家用電暖器舒適、安全、美觀、熱效率高及使用方便，因此空調(diào)器的類(lèi)型已從夏季單冷式轉(zhuǎn)為夏冬兩季均可使用的冷暖式空調(diào)。空調(diào)建筑在該地區(qū)已不是局部和單季現(xiàn)象，采取節(jié)能措施勢(shì)在必行。

空調(diào)建筑的節(jié)能建材，如中空玻璃、鍍膜玻璃、塑料門(mén)窗以及各種類(lèi)型的墻體與屋頂絕熱材料等，隨著人們對(duì)其節(jié)能效果的認(rèn)識(shí)，市場(chǎng)將被看好?？照{(diào)建筑的節(jié)能研究成果不僅可以推廣到整個(gè)地區(qū)，而且由此形成的新型節(jié)能建材產(chǎn)業(yè)也具有廣闊的市場(chǎng)。

二、夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)提高建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)

建筑節(jié)能技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（JFJ26-95）、《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176-93）、《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19-87）等。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)有如下特點(diǎn)：起點(diǎn)低，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距；節(jié)能重點(diǎn)在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，冬冷夏熱地區(qū)民用建筑按《熱工規(guī)范》執(zhí)行，其中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱只是規(guī)定了最低限度。一些位于夏熱冬冷地區(qū)的省市根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣骱蛯?shí)際需要，制訂了具有地方特色的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，但是在大量的實(shí)際工程中，這些節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)往往也沒(méi)有得到很好的實(shí)施；實(shí)施后節(jié)能效果如何也有待時(shí)間的檢驗(yàn)。

我國(guó)建筑節(jié)能的差距還很大，以37cm磚墻多層住宅為例，與氣候條件相近的發(fā)達(dá)國(guó)家建筑進(jìn)行比較，單位能耗外墻是發(fā)達(dá)國(guó)家的4～5倍、屋頂為2.5～5.5倍、外窗為1.5～2.2倍，門(mén)窗空氣滲漏為3～6倍。加上其它因素，我國(guó)住宅采暖能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍。夏熱冬冷地區(qū)是我國(guó)人口最密集的地區(qū)，大中城市相對(duì)集中，這些城市夏季有明顯的“熱島效應(yīng)”，全國(guó)有名的“火爐城市”均位于該地區(qū)；冬季易受北方寒潮襲擊，但又不屬于供暖地區(qū)，陰冷難耐。該地區(qū)的年竣工建筑面積、空調(diào)普及率及空調(diào)建筑數(shù)量都增長(zhǎng)較快。

三、夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)建筑節(jié)能的主要措施

1.設(shè)備措施

住宅一般是人員進(jìn)入室內(nèi)才啟動(dòng)空調(diào)，各戶(hù)使用情況不同，用電分開(kāi)計(jì)量，因此適于安裝單個(gè)房間空調(diào)器。高層辦公樓、大型商場(chǎng)、高級(jí)賓館等為了維持較穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕環(huán)境和使用、管理方便，都采用中央空調(diào)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法要求空調(diào)建筑的室內(nèi)環(huán)境必須維持在一個(gè)比較狹窄的溫濕度范圍，比如溫度在25℃～30℃之間，相對(duì)濕度在50%～70%之間。近年來(lái)大量空調(diào)建筑的使用已帶來(lái)所謂空調(diào)建筑綜合癥的問(wèn)題，即長(zhǎng)期生活在空調(diào)建筑中的人出現(xiàn)疲勞、易感冒、惡心等癥狀。這一方面是由于空調(diào)建筑室內(nèi)小氣候過(guò)于穩(wěn)定，人體適應(yīng)環(huán)境變化的能力降低了；另一方面是由于空調(diào)建筑的密閉性強(qiáng)，缺乏空氣流通，室內(nèi)空氣品質(zhì)差。

而不需要維持非工作區(qū)的溫濕度，這樣采用區(qū)域性動(dòng)態(tài)空調(diào)的方法來(lái)降低建筑空調(diào)能耗。

2.建筑措施

建筑措施是指利用建筑的造型、朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫構(gòu)造、外窗遮陽(yáng)構(gòu)造以及建筑空間的通風(fēng)來(lái)進(jìn)行節(jié)能降耗設(shè)計(jì)。合理的建筑措施應(yīng)該在夏季有效地組織通風(fēng)和減少太陽(yáng)輻射，防止室內(nèi)過(guò)熱和潮濕。在冬季有效地利用太陽(yáng)能和對(duì)外墻、外窗進(jìn)行保溫，提高室內(nèi)溫度。

（1）設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)的建筑，其空間布局應(yīng)十分緊湊，盡量減少建筑物外表面積和窗洞面積，這樣可以減少空調(diào)負(fù)荷。設(shè)置空調(diào)應(yīng)盡量避免東、西朝向房間，尤其是有東、西向窗戶(hù)的房間，以及平屋頂?shù)捻攲臃块g。

窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這兩個(gè)比值不利于空調(diào)建筑節(jié)能，應(yīng)盡量減少空調(diào)房間兩側(cè)溫差大的外墻面積及其薄弱環(huán)節(jié)窗的面積。單層金屬窗的夏季空調(diào)負(fù)荷是同面積240磚墻的5倍，全年能耗是36倍。窗墻比由0.4減小為0.3，每平方米建筑面積年冷暖耗電量可減少5kWh。如果在設(shè)計(jì)時(shí)忽視空調(diào)建筑的體型系數(shù)和窗墻比，就會(huì)給建筑節(jié)能留下隱患。

（2）設(shè)置遮陽(yáng)設(shè)施，考慮空調(diào)設(shè)備的位置。空調(diào)建筑的節(jié)能效果與空調(diào)設(shè)備的位置有很大關(guān)系?？照{(diào)設(shè)備的位置應(yīng)該能有效地引導(dǎo)氣流和擴(kuò)散輻射熱，空調(diào)室外機(jī)應(yīng)安裝在通風(fēng)良好，最好無(wú)太陽(yáng)直射的地方。對(duì)設(shè)置單個(gè)房間空調(diào)器的建筑，在外墻上設(shè)置空調(diào)室外機(jī)，其位置應(yīng)與遮陽(yáng)設(shè)施統(tǒng)一考慮，這樣既便于安裝空調(diào)室外機(jī)，又保證了建筑立面的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（3）增強(qiáng)建筑外圍護(hù)構(gòu)件的隔熱性能。采用絕熱材料對(duì)墻、屋頂、門(mén)窗等進(jìn)行絕熱，如玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土等，以減少?lài)o(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。

門(mén)窗是外圍護(hù)構(gòu)件節(jié)能的重點(diǎn)，利用節(jié)能材料制造的門(mén)窗可大大提高熱工性能，比如塑料門(mén)窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵。另外，還要提高門(mén)窗氣密性，防止空氣對(duì)流傳熱。窗戶(hù)可加密封條，防止縫隙進(jìn)風(fēng)，但應(yīng)處理好室內(nèi)換氣。公共建筑的入口門(mén)可設(shè)門(mén)斗或設(shè)空氣幕。

（4）利用太陽(yáng)能裝置與空調(diào)相結(jié)合降低空調(diào)建筑能耗。夏熱冬冷地區(qū)的大部日照較為充分，這對(duì)夏季防止太陽(yáng)輻射有一定影響，然而對(duì)太陽(yáng)能的合理利用有助于降低空調(diào)建筑能耗。

四、結(jié)語(yǔ)

1.根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)的特點(diǎn)，利用建筑結(jié)構(gòu)的蓄熱、隔熱能力，避免了全年室溫的波動(dòng)變化。

2.冬季運(yùn)用太陽(yáng)能來(lái)預(yù)熱吸入的室外空氣，降低空調(diào)機(jī)組的負(fù)荷；夏季則利用屋面下的空氣間層進(jìn)行通風(fēng)隔熱。

3.根據(jù)采暖和降溫的不同特點(diǎn)，冬季暖風(fēng)由房間下部進(jìn)入，夏季冷風(fēng)由房間上部進(jìn)入，分別由位于進(jìn)氣口的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行控制。

另外，建筑總體規(guī)劃對(duì)微氣候的影響也不可忽視，建筑群的布置應(yīng)注意有利通風(fēng)和減少建筑物之間的熱輻射；對(duì)城市河道、湖泊的充分保護(hù)和合理利用可以改善城市“熱島效應(yīng)”；建筑周邊綠化對(duì)抵御夏季太陽(yáng)輻射，改善空氣品質(zhì)和美化環(huán)境都有重要作用。

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