夏熱冬暖地區(qū)既有建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綠色改造

郭新秀

摘 要：應(yīng)充分考慮氣候特征與建筑的關(guān)系，根據(jù)建筑所在地區(qū)的自然地理環(huán)境，氣候特點(diǎn)，按照人體對(duì)環(huán)境和氣候條件的舒適度要求進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。本文重點(diǎn)介紹了夏熱冬暖地區(qū)既有建筑綠色改造的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：既有建筑；透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)；綠色改造；夏熱冬暖地區(qū)

夏熱冬暖地區(qū)位于我國北緯27°以南，東經(jīng)97°以東的部分區(qū)域，包括海南、廣東廣西大部、福建南部、云南小部分以及香港、澳門、臺(tái)灣等。冬季寒冷時(shí)間短，夏季漫長，長年氣溫高，雨量充沛，濕度大，溫差小，太陽輻射強(qiáng)烈是該地區(qū)的主要?dú)夂蛱卣鳌?/p>

夏熱冬暖地區(qū)既有建筑存量大，由于建造歷史原因，普遍存在能源消耗水平高、保溫隔熱性能差、使用功能不完善等問題。既有建筑使用時(shí)間不足30年，如進(jìn)行大規(guī)模拆除重建將造成資源極大的浪費(fèi)，進(jìn)行既有建筑綠色化改造能夠低成本的實(shí)現(xiàn)改善建筑舒適度，降低建筑使用能耗。在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能是影響建筑節(jié)能的主要因素之一，本文重點(diǎn)研究夏熱冬暖地區(qū)既有建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綠色改造。

由于該區(qū)域溫度高，濕度大，晝夜溫差小的亞熱帶氣候特點(diǎn)，可采用零能耗的自然通風(fēng)來改善室內(nèi)濕熱環(huán)境，結(jié)合場地自然條件和既有建筑的實(shí)際情況，運(yùn)用流體軟件模擬建筑通風(fēng)和室內(nèi)微氣候的改善，以輔助修正建筑綠色改造方案。合理設(shè)計(jì)通風(fēng)開口位置和面積，保證自然通風(fēng)的有效性。在過渡季，建筑物能通過自然通風(fēng)降溫，達(dá)到節(jié)能目的。既有建筑綠色化改造時(shí)應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)完全依靠機(jī)械通風(fēng)的封閉建筑。

在風(fēng)壓或熱壓推動(dòng)下的空氣流動(dòng)，能使建筑物內(nèi)部獲得新鮮空氣，在不消耗任何動(dòng)力的情況下帶走室內(nèi)多余的熱量。自然通風(fēng)能縮短空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，降低建筑能耗，有利于居住者的身體健康。

居住建筑：通風(fēng)開口面積與房間地板面積的比例達(dá)到10%。

公共建筑：過渡季典型工況下主要功能房間的平均自然通風(fēng)換氣次數(shù)不小于2次/h的面積比例達(dá)到75%。

為降低夏熱冬暖地區(qū)夏季空調(diào)負(fù)荷，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，應(yīng)重點(diǎn)考慮透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽系數(shù)和太陽得熱系數(shù)，減弱太陽輻射得熱對(duì)室內(nèi)的影響。合理的遮陽設(shè)計(jì)能降低建筑能耗，減少室內(nèi)眩光，對(duì)提高室內(nèi)居住舒適性有顯著的效果，外遮陽將太陽輻射直接遮擋在窗外，空氣流從遮陽設(shè)施與透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間把太陽輻射的熱量帶走，能有效降低空調(diào)制冷負(fù)荷。內(nèi)遮陽只能遮擋部分太陽輻射，效果并不理想。

低緯度的夏熱冬暖地區(qū)太陽輻射強(qiáng)烈，太陽高度角大，水平遮陽可以對(duì)南向窗達(dá)到很好的遮陽效果?？筛鶕?jù)太陽高度角、方位角等因素計(jì)算確定水平遮陽板的挑出尺寸，減少遮陽板受熱面上升的熱空氣由室外導(dǎo)入室內(nèi)。

當(dāng)太陽在天空中位置發(fā)生變化時(shí)，建筑物東西向的垂直遮陽開始起作用，而水平遮陽由于遮陽板隨著太陽高度角的降低，不能有效的遮擋太陽光。垂直遮陽還能引導(dǎo)夏季盛行的東南風(fēng)或南風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)，因此采取綜合遮陽對(duì)于東西向窗更為合適。使用固定的遮陽設(shè)備很難應(yīng)對(duì)變化的太陽射入角度與太陽輻射強(qiáng)度，智能可調(diào)節(jié)式遮陽可以自由選擇和調(diào)整進(jìn)入室內(nèi)的陽光強(qiáng)弱。因此采用活動(dòng)遮陽設(shè)施是設(shè)計(jì)的另一思路。

夏季太陽僅在日出和日落時(shí)的短暫時(shí)間照射到北窗，北窗采光相對(duì)較弱，一般可不采取遮陽措施。

根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)特有的氣候特征，既有建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造前應(yīng)進(jìn)行節(jié)能診斷，并出具節(jié)能診斷報(bào)告，包括門窗現(xiàn)狀調(diào)查和診斷結(jié)果，初步的節(jié)能改造建議和節(jié)能改造潛力等進(jìn)行分析。

門窗節(jié)能診斷時(shí)應(yīng)現(xiàn)場檢查：門窗型材種類、玻璃結(jié)構(gòu)、開啟方式、密封形式、密封膠條、五金配件；遮陽形式、材料構(gòu)造；門窗滲漏、裂縫、破損情況；

門窗節(jié)能診斷時(shí)，計(jì)算其與墻體連接部位的熱工性能，必要時(shí)抽樣檢測其熱工性能。門窗熱工性能、氣密性能檢測應(yīng)符合《居住建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T 132的相關(guān)規(guī)定。

門窗熱工計(jì)算和檢測應(yīng)包括下列內(nèi)容：傳熱系數(shù)；熱工缺陷；玻璃的可見光透射比、遮陽系數(shù)，太陽得熱系數(shù)；遮陽設(shè)施的綜合遮陽系數(shù)；建筑外窗的氣密性，水密性。

門窗節(jié)能診斷應(yīng)對(duì)建筑物的熱工性能進(jìn)行判定，主要依據(jù)建筑物現(xiàn)狀、門窗現(xiàn)場檢查，計(jì)算熱工性能計(jì)算與檢測結(jié)果是否對(duì)等，并為節(jié)能診斷報(bào)告提供下列內(nèi)容：門窗構(gòu)件的傳熱系數(shù)、整窗的傳熱系數(shù)；門窗可能存在的熱工缺陷狀況；

應(yīng)根據(jù)節(jié)能診斷結(jié)果和預(yù)定的節(jié)能目標(biāo)制定節(jié)能改造方案，合理的評(píng)估節(jié)能改造方案效果。

夏熱冬暖地區(qū)既有建筑的外窗改造時(shí)，可采取下列方法：

1.建筑外窗玻璃粘貼遮陽膜，應(yīng)綜合考慮膜壽命、伸縮性、可維護(hù)性；

2.東、西、南方向主要房間加設(shè)外遮陽裝置；除了要考慮遮陽裝置對(duì)建筑外立面外觀、通風(fēng)及采光的影響，還應(yīng)考慮遮陽裝置的抗風(fēng)壓性和耐久性。應(yīng)優(yōu)先采用外遮陽措施。增設(shè)外遮陽時(shí)，應(yīng)確保增設(shè)結(jié)構(gòu)的安全性。遮陽設(shè)施的可調(diào)節(jié)性能滿足使用者的需求。遮陽膜安裝方向符合設(shè)計(jì)要求、位置準(zhǔn)確。

3.建筑外窗玻璃更換節(jié)能玻璃，宜采用高性能LOW_E中空玻璃；

Low-E中空玻璃的膜層位置在第二面或第三面時(shí)對(duì)傳熱系數(shù)沒有影響，放在第二面太陽得熱系數(shù)SHGC會(huì)低些，放在第三面太陽得熱系數(shù)SHGC會(huì)高些。因此，建議選擇鍍膜層放在第二面，以盡量減少夏季太陽得熱。離線低輻玻璃分單銀、雙銀和三銀三種，其傳熱系數(shù)隨之變低，可根據(jù)工程的具體情況選擇。

4.增加門窗開啟扇數(shù)量。

5.采用符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的窗戶替代原窗戶。

節(jié)能改造更換外窗時(shí)，外窗的開啟方式應(yīng)有利于建筑的自然通風(fēng)。

推拉窗開啟扇的有效通風(fēng)面積是窗面積的50%，推拉窗型節(jié)省空間、開啟簡單、造價(jià)低廉，但其通風(fēng)、水密和氣密性能相對(duì)較差，適用于水密性能和氣密性能要求較低的外窗和室內(nèi)窗（如封閉陽臺(tái)）；

平開窗的有效通風(fēng)面積是窗面積的100%，開啟面積大、通風(fēng)好、構(gòu)造簡單、使用方便、水密好、造價(jià)相對(duì)較低，因五金件的結(jié)構(gòu)限制氣密性一般，在開啟時(shí)受到大風(fēng)吹襲窗扇可能墜落，故外平開方式僅適用于低層建筑。內(nèi)平開占用室內(nèi)空間，影響室內(nèi)人員活動(dòng)和窗簾的掛設(shè)，所以設(shè)計(jì)應(yīng)注意協(xié)調(diào)；

懸窗的開啟扇的有效通風(fēng)面積應(yīng)根據(jù)窗扇開啟角度計(jì)算確定，懸開窗型具有通風(fēng)、安全、便于清潔、密封保溫性能好等特點(diǎn)，適合家中無人時(shí)通風(fēng)換氣使用。下懸開啟在實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣的同時(shí)，還能避免大量雨水進(jìn)入室內(nèi)和阻擋部分噪聲，關(guān)閉時(shí)具有優(yōu)良的抗風(fēng)壓、水密和氣密性能，但其造價(jià)相對(duì)較高。

整樘窗更換為節(jié)能窗時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮外門窗具有良好的氣密水密性能，防止由于空氣滲漏導(dǎo)致的夏季空調(diào)能耗增加和冬季室內(nèi)熱量散失，夏熱冬暖地區(qū)多有大風(fēng)暴雨天氣，因此更換外門窗的性能應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測方法》GBT 7106中的規(guī)定；

外開和推拉窗型的窗扇均應(yīng)考慮設(shè)計(jì)防脫落裝置。

6.采用外墻外保溫技術(shù)施工的建筑，外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)包覆門窗框外側(cè)洞口，并與防水、裝飾相結(jié)合，做好保溫層密封和防水。采用外墻內(nèi)保溫技術(shù)施工的建筑，內(nèi)墻內(nèi)保溫系統(tǒng)應(yīng)包覆門窗框外側(cè)洞口，并與防水、裝飾相結(jié)合，做好窗框與保溫層連接處的密封和防水以及門窗洞口與保溫層處的密封和防水。

7.對(duì)原有門窗洞口處裂縫、滲漏，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，洞口的缺損、孔洞應(yīng)填補(bǔ)密實(shí)，對(duì)洞口的表面不平整處，應(yīng)予以修復(fù)。

既有建筑門窗節(jié)能改造后，應(yīng)進(jìn)行節(jié)能改造工程施工質(zhì)量驗(yàn)收。

既有建筑節(jié)能改造設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹“因地制宜”的設(shè)計(jì)原則，這里所指的“地”就是指建筑物所在地域的氣候待征，節(jié)能改造方案充分考慮本地區(qū)的氣候特征和使用者的用能習(xí)慣，選擇合適改造技術(shù)路線，才更能“穩(wěn)、準(zhǔn)、精”治理既有建筑能耗高的問題。

參考文獻(xiàn)

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[3]《既有建筑節(jié)能診斷與改造》 薛志峰 編著/中國建筑工業(yè)出版社