冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)研究

郝慧敏 趙宇飛 籍存德 陳 雄

(廣東石油化工學(xué)院 建筑工程學(xué)院，廣東 茂名 525000)

1 冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑能耗研究

1.1 建筑能耗現(xiàn)狀

根據(jù)中國建筑協(xié)會能耗統(tǒng)計(jì)專業(yè)委員會2018年11月發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告》，指出：建筑能耗占全國能源消耗比重的20.6%，建筑碳排放占全國能源碳排放的19.4%，并且住宅建筑碳排放量占比達(dá)到了41%，還尚有增加趨勢。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，電力仍是建筑碳排放的主要來源，并且全國建筑碳排放總量整體呈現(xiàn)出持續(xù)增長趨勢，2016年達(dá)到19.61億t，較2000年6.68億t增長了約6.68億t，增長了約3倍，年均增長6.96%。針對住宅建筑，冬冷夏熱地區(qū)的節(jié)能改造是建筑節(jié)能的重點(diǎn)工作。隨著城鎮(zhèn)化水平的提高，住宅建筑比例將進(jìn)一步擴(kuò)大，而冬冷夏熱地區(qū)是我國主要采暖特征之一，因此本文以冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑為例，分析外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)。

1.2 冬冷夏熱地區(qū)的采暖特征與住宅建筑特征分析

嚴(yán)格意義上講，冬冷夏熱地區(qū)由于地理特殊，并不是傳統(tǒng)意義上的采暖區(qū)劃，并且，根據(jù)我國歷史等原因，冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑的集中供暖未施行，僅秦嶺淮河以北區(qū)域進(jìn)行了集中供暖，因此針對未集中供暖區(qū)域，節(jié)能設(shè)計(jì)材料方式等多樣化，導(dǎo)致冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)形勢各異，熱工性能較差。由于冬冷夏熱地區(qū)供暖期短，很難實(shí)現(xiàn)全空間集中供暖[1]。然而，冬冷夏熱地區(qū)在我國分布較廣，夏季悶熱多雨，冬季濕冷，年降水量大，從氣候特點(diǎn)和歷史情況看，該地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，以解決建筑能耗問題。

住宅建筑，顧名思義是指供家庭居住使用的建筑。是人們休息和日?；顒拥闹饕獔鏊虼?，住宅建筑構(gòu)造的熱工性能直接影響到人們的生產(chǎn)生活。

本文以住宅建筑為對象，分析外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與節(jié)能的關(guān)系，探討門窗、外墻以及屋面的熱工性能與構(gòu)造對建筑能耗的影響，為冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提供借鑒。

2 住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)

根據(jù)《冬冷夏熱地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134-2010)，對住宅建筑和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)提出了要求，本文將從門窗、外墻以及屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究。

2.1 外窗構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)

眾所周知，門窗是住宅建筑外圍護(hù)構(gòu)件中熱工性能最差的構(gòu)造之一，降低了建筑室內(nèi)的熱舒適性，增加住宅能耗[2]?？紤]門的占比很少，因此本節(jié)以外窗為例，外窗是房間通風(fēng)采光必不可少的構(gòu)造，夏冬季傳熱方向不同，門窗的節(jié)能主要從傳熱系數(shù)，遮蔽系數(shù)，空氣滲透性以及可見光透過率等指標(biāo)考慮[3]，材料參數(shù)不同，熱工性能就不同，因此可通過材料調(diào)整達(dá)到外窗節(jié)能需要。而建筑節(jié)能設(shè)計(jì)主要從以下方面控制。

(1)控制窗墻比。窗墻比主要由建筑朝向確定，外窗是建筑節(jié)能的軟肋和短板，因此從節(jié)能角度出發(fā)，應(yīng)限制窗墻比，窗墻比越大，建筑的能耗也就越多，在滿足采光需要的前提下，應(yīng)控制窗墻比。

(2)提高窗戶氣密性能。窗戶是否密封，直接決定了室內(nèi)外冷熱交換的途徑與速度的不同，窗戶的氣密性能是影響能耗的重要方面，氣密性并不是絕對的密不透風(fēng)，達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)即可，從節(jié)能角度看，可通過改善外窗與窗框的接觸方式與密閉方式實(shí)現(xiàn)。

(3)提高外窗保溫性能。主要通過材質(zhì)和構(gòu)造形式實(shí)現(xiàn)，材質(zhì)不同，保溫性能不同，因此可選用保溫隔熱指標(biāo)較好的材料。但構(gòu)造形式的不同，能顯著提高外窗的保溫性能，例如可將薄壁實(shí)腹型構(gòu)造替換為空心型構(gòu)造，特殊條件下可采用多層中空構(gòu)造。

當(dāng)然，也可從外穿遮陽方面入手，通過內(nèi)遮陽和外遮陽或結(jié)合的手段，在炎熱天氣時，吸收入射的太陽熱能，避免太陽輻射直接射入室內(nèi)，有利于減弱對室內(nèi)溫度的影響，達(dá)到節(jié)能目的。

2.2 外墻構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)

外墻是住宅建筑的主要構(gòu)件之一，占比很大，是建筑內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行能量交換的主要媒介，外墻的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)除墻體材料性能外，主要通過在不同位置設(shè)置保溫層，常見的主要包括外墻外保溫，外墻內(nèi)保溫和夾心保溫形式[4]。

(1)外墻外保溫 是適用范圍最廣的保溫形式，可以較好的保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，基本消除熱橋效應(yīng)影響，有利于保持室溫穩(wěn)定，提高建筑的防水和氣密性能。但由于外墻外保溫的保溫材料位于建筑外側(cè)，因此對保溫材料的耐久性、穩(wěn)定性和施工的可操作性等方面提出了更高的要求[5]。

(2)外墻內(nèi)保溫 在建筑外墻內(nèi)側(cè)增設(shè)保溫層，施工操作簡便，材料要求較低，造價也相對較低。然而容易產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，墻體內(nèi)表面易產(chǎn)生潮濕結(jié)露發(fā)霉等狀況，防水和氣密性均較差，易產(chǎn)生裂縫，不利于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

(3)夾心保溫 將材料密封在外墻中，更好的發(fā)揮墻體對內(nèi)外環(huán)境的隔絕作用，對材料要求不高。然而易產(chǎn)生熱橋效應(yīng)，形成對流，施工可操作性不強(qiáng)，質(zhì)量較難把控。

綜上，外墻外保溫適用性強(qiáng)，效果較好，應(yīng)盡量推廣使用，該做法主要從控制外保溫材料的性能入手，同時采用保護(hù)保溫層的新技術(shù)新工藝，可實(shí)現(xiàn)外墻的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.3 屋面構(gòu)造節(jié)能設(shè)計(jì)

屋面不同于門窗和外墻，它是住宅建筑的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的構(gòu)件之一，包括屋面實(shí)體，找平層，保溫隔熱層，防水層，保護(hù)層等。保溫層位置的不同，形成了不同的組合形式，保溫隔熱形式也不同[6]。此外，保溫隔熱屋面還包括采用其他物理形式隔熱的形式，例如種植屋面，通風(fēng)屋面和蓄水屋面等，均能較好的達(dá)到節(jié)能目的。

3 結(jié) 語

通過對冬冷夏熱地區(qū)復(fù)雜氣候的描述，說明該區(qū)域住宅建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能差的原因，分析門窗、外墻與屋面的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計(jì)，滿足住宅建筑室內(nèi)熱環(huán)境的需求，減少建筑能耗，基于節(jié)能視角下的住宅建筑設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)減少能耗的重要方面，通過以上研究，為住宅建筑節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)提供借鑒與參考。