夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能模式研究

梁浩文

【摘要】相較于我國的寒冷地區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)在建筑節(jié)能研究與應(yīng)用上還處于相對滯后的階段。本文結(jié)合廣西南寧地區(qū)的氣候特點，首先介紹了外墻、屋頂和外窗三個重點部位的節(jié)能模式，隨后針對建筑節(jié)能中存在的一些問題，從加強對節(jié)能設(shè)計的認(rèn)識、科學(xué)選用節(jié)能材料和完善建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等方面，就如何實現(xiàn)夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能的成熟發(fā)展提出了幾點優(yōu)化策略。

【關(guān)鍵詞】夏熱冬暖;建筑節(jié)能;廣西南寧

近年來，能源問題日益嚴(yán)重，其中建筑能耗占了很大的比例，節(jié)能減排已經(jīng)刻不容緩。在國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》中，明確指出在建筑行業(yè)“推行綠色施工方式，推廣節(jié)能綠色建材、建筑，強化既有居住建筑節(jié)能改造。”建筑節(jié)能既是一種政策要求，也是建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。夏熱冬暖地區(qū)在氣候上具有自己的特點，需在進行節(jié)能設(shè)計時區(qū)分對待，但本身進行此方面的研究相對寒冷地區(qū)與夏熱冬冷地區(qū)還相對較少。廣西南寧地區(qū)隸屬于夏熱冬暖地區(qū)，是亞熱帶氣候，夏季較長，炎熱潮濕，雨量充沛，在這樣的氣候條件下，其節(jié)能模式與優(yōu)化策略有著其獨有的特點。

1、夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能模式

1.1 外墻節(jié)能設(shè)計

1.1.1 改變外墻飾面顏色

建筑外墻的顏色越深，對太陽熱能的吸收能力越強。例如紅磚墻面的吸收率為0.75，但在紅磚墻面上涂刷白色的涂料，吸收率可降低至0.5左右。由于廣西地區(qū)太陽能年輻射量可以達到4200-5000MJ/m2，基于上述特性，通過改變外墻飾面顏色，盡量用淺色、白色材料，代替原來顏色較深的墻面，可顯著降低建筑外墻對太陽能的吸收量。在陽光直射、溫度較高的天氣下，通過建筑外墻進入到室內(nèi)的熱量減少，室內(nèi)升溫效果不會太明顯，從而減少了對空調(diào)等電器設(shè)備的依賴，達到了節(jié)能效果。

1.1.2 涂刷反射隔熱材料

提高建筑外墻對太陽光的反射率，也是一種隔熱、節(jié)能的有效方法。反射隔熱材料從組成成分上來看，主要包括了熱反射顏料、基料等。近年來國內(nèi)建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)τ诖祟惒牧蠎?yīng)用較為廣泛，我國早在2007年也出臺了《建筑外表面熱反射隔熱涂料（JC/T1040-2007）》，對反射隔熱涂料的各種性能做出了明確要求，例如太陽反射比不應(yīng)低于85%。經(jīng)過試驗驗證，在建筑外墻上使用1mm厚的反射隔熱材料，其隔熱效果約等于12mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料，節(jié)能效果優(yōu)勢顯著。

1.1.3 墻面垂直綠化改造

廣西南寧地區(qū)的雨水條件良好，十分適宜各種植物的生長。在進行建筑節(jié)能設(shè)計與施工時，可以充分利用這些植物資源，達到遮陽、降溫的節(jié)能效果。究其原因，一方面，使用植物覆蓋建筑外墻，可以起到遮陽的作用，植物的綠葉將太陽能吸收，建筑外墻和室內(nèi)的溫度會明顯降低;另一方面，植物在光照較好的條件下，會進行旺盛的蒸騰作用，也可以通過蒸發(fā)吸熱帶走部分熱量。具體來說，對于一些底層建筑，可以種植一些爬山虎、凌霄花等攀緣植物，既可以起到綠化、裝飾的作用，又能夠具備建筑節(jié)能效果。對于較高的樓層，也可以在外墻上設(shè)置種植槽，適當(dāng)種植一些攀緣植物，兼顧觀賞價值和節(jié)能效益。

1.2 屋頂節(jié)能設(shè)計

1.2.1 屋頂增加保溫隔熱層

建筑屋頂接受到的日照時間最長，是建筑節(jié)能設(shè)計中的關(guān)鍵部位。在廣西南寧地區(qū)，夏季天氣晴朗時，屋頂?shù)臏囟饶軌蜻_到50℃以上，這些熱能會通過屋頂結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)進室內(nèi)。在建筑屋面施工中，增加一定厚度的保溫隔熱層，通過顯著降低屋面熱傳導(dǎo)系數(shù)，減少室內(nèi)外熱量的交換率，達到減少空調(diào)能耗的目的。屋面保溫層的材料有許多種，例如擠塑聚苯板、聚苯乙烯泡沫塑料等，由于價格較低、保溫隔熱效果較好，是目前建筑屋面節(jié)能施工中常用的材料。

1.2.2 屋頂遮陽

在建筑屋頂增加一些遮陽板，或是種植一些植物，可以避免陽光直射屋面。此外，對這些遮陽措施進行藝術(shù)設(shè)計，還能夠起到裝飾效果，提升了觀賞價值，以達到一舉兩得的效果。例如在一些公共建筑的屋頂上，鋪設(shè)太陽能電池板，一來是可以起到遮陽、吸熱的效果，二來也能夠通過光--電轉(zhuǎn)換，為公共建筑的照明系統(tǒng)提供電源，符合建筑節(jié)能設(shè)計要求。在一些民用建筑的屋頂上，居民可以種植一些觀賞性的花卉、綠植，在取得建筑節(jié)能效益的基礎(chǔ)上，提高了屋面空間資源的利用率。

1.2.3 設(shè)計多孔材料屋面

廣西南寧地區(qū)夏季雨水豐沛，在建筑屋面設(shè)計和使用多孔材料，將部分雨水存儲在材料的孔洞內(nèi)。當(dāng)天氣轉(zhuǎn)晴后，通過水分蒸發(fā)帶走屋面的部分熱量，從而達到降低屋面溫度的效果。從材料種類上來看，多孔珍珠巖和多孔混凝土，是現(xiàn)階段比較常見的兩種屋面材料。根據(jù)相關(guān)的實驗，對比使用了含濕多孔材料屋面與普通屋面的溫度變化情況。實驗結(jié)果表明：在建筑屋面的外表面溫度上，前者的溫度比后者要低大約12-15℃;在建筑屋面的內(nèi)表面溫度上，前者的厚度要比后者低大約5-8℃。

1.3 外窗節(jié)能設(shè)計

1.3.1 安裝使用節(jié)能窗戶

既有建筑外圍護結(jié)構(gòu)中，門窗的面積約占30%，其能耗損失占建筑外圍護結(jié)構(gòu)總熱損失的40%-50%，而對于采用玻璃幕墻的公共建筑，這個比例更大。非節(jié)能建筑中多采用普通單層鉛合金窗，其隔熱性能較差，夏熱冬暖地區(qū)外窗應(yīng)以防熱為主，應(yīng)當(dāng)選擇得熱系數(shù)低的外窗?？蓪ζ溥M行整窗替換，采用Low-E玻璃或熱反射渡膜玻璃結(jié)合PVC型材或斷橋鉛合金窗框。但將原有的普通窗替換為節(jié)能窗戶經(jīng)濟成本較高，在實際使用過程中要充分考慮建筑現(xiàn)狀及改造成本限制。

1.3.2 在玻璃上貼隔熱膜

隔熱膜隔熱原理與隔熱涂料相似，復(fù)合納米金屬氧化物和樹脂，濾去陽光中的紅外線（其能量占太陽福射總能量的50%左右）和紫外線，隔熱率達80%，可見光透過率達75%。采用隔熱膜的成本為更換節(jié)能玻璃成本的50%，通過現(xiàn)場測試，貼膜后近窗室內(nèi)溫度可下降10℃。而在實際使用時根據(jù)玻璃尺寸對隔熱膜進行剪裁再粘貼于既有玻璃上，其施工過程比涂料復(fù)雜。

1.3.3 窗戶遮陽

普通建筑的窗戶如果沒有采取上述兩種節(jié)能措施，陽光會直射進室內(nèi)，并造成室內(nèi)溫度的明顯升高?？梢栽诖皯魞?nèi)部安裝百葉板、窗簾，可以起到阻擋陽光直射的效果。但是這種措施往往會削弱建筑采光效果;還有一種措施是在窗戶外側(cè)，使用金屬支架懸掛遮陽篷，可以取得較好的遮陽、節(jié)能效果。有實驗表明，窗戶關(guān)閉的情況下，遮陽設(shè)施的有無可以使室溫平均差值達到1.4.用遮陽篷的房間比不用的房間一天可節(jié)約一度電，節(jié)電率10%左右。

2、夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能的優(yōu)化策略

2.1 正確看待建筑節(jié)能的“三重”效益

建筑的節(jié)能設(shè)計與改造施工，能夠帶來多重效益。第一是經(jīng)濟效益。為了追求更加舒適的居住體驗，夏熱冬暖地區(qū)的居民對空調(diào)的依賴性較強?？照{(diào)作為建筑電氣系統(tǒng)中的耗電“大戶”，耗電量可以達到整個建筑總用電量的30%-40%。而采取節(jié)能設(shè)計后，讓室內(nèi)溫度維持在一個相對較低的狀態(tài)，減少了對空調(diào)的使用，能源消耗減少，經(jīng)濟效益顯著;第二是環(huán)保效益?？照{(diào)使用過程中排放出的氟利昂會破壞臭氧層。在采取建筑節(jié)能措施后，基本可以做到冬季不用空調(diào)、夏季少用空調(diào)，維護生態(tài)環(huán)境;第三是社會效益。近年來各個行業(yè)用電需求增加，特別是夏季用電高峰期，許多地方經(jīng)常會采取拉閘限電的措施。在使用建筑節(jié)能模式后，也可以減少電能消耗，符合節(jié)能減排的倡議，維護社會效益。

2.2 結(jié)合節(jié)能需要選擇建筑材料

通過上文分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段夏熱冬暖地區(qū)可以選擇的建筑節(jié)能模式有多種，而新型節(jié)能材料的使用，則發(fā)揮了重要的作用。例如含濕多孔珍珠巖、復(fù)合樹脂隔熱膜、反射隔熱材料等等。但是我們也必須看到，不同的建筑材料，在適用條件、節(jié)能效果、成本投入等方面均存在較大差異。此外建筑材料市場的監(jiān)管不夠嚴(yán)格，節(jié)能材料本身的質(zhì)量也是良莠不齊。我們在進行建筑節(jié)能設(shè)計和改造施工時，應(yīng)首先開展深入的調(diào)研，了解建筑特點，設(shè)計節(jié)能方案，優(yōu)選節(jié)能材料，并且在施工中加強質(zhì)量控制，才能取得預(yù)期的建筑節(jié)能效果。

2.3 加快現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的完善工作

建筑節(jié)能模式的選用，以及節(jié)能改造方案的設(shè)計，都需要遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著國家對建筑節(jié)能減排重視程度的不斷提升，各類標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺。例如《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-2015）》、《建筑外墻外保溫用巖棉制品（GBT25975-2010）》、《民用建筑節(jié)能條例》等等。但是總體上來看，這些規(guī)范性的文件，還只是從宏觀角度對建筑節(jié)能做出了要求，而沒有具體到各個地方。為此，針對廣西南寧這類夏熱冬暖地區(qū)，還應(yīng)當(dāng)立足于地方實際，盡快制定更加完善和細致的地方性建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。例如從2017年正式實施的《廣西壯族自治區(qū)民用建筑節(jié)能條例》，就為本地建筑節(jié)能工作開展提供了很好的標(biāo)準(zhǔn)參照。

結(jié)語：

夏熱冬暖地區(qū)的建筑節(jié)能研究還有很大的上升空間，建筑的外窗、屋頂、墻面這三個部位，應(yīng)是建筑節(jié)能設(shè)計的重點部位。針對具體部分，分別采取貼隔熱膜、鋪保溫層、涂反射材料等措施，可以取得顯著的節(jié)能效果，此外，加快節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善工作，加強對建材市場的監(jiān)管，對改善建筑使用環(huán)境、促進建筑行業(yè)健康發(fā)展有積極作用。

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