摘要：建筑節(jié)能是當(dāng)前的一個熱點。本文論述福建省寧德市區(qū)居住建筑在建筑布局設(shè)計及建筑材料、建筑構(gòu)造的熱工設(shè)計中如何考慮節(jié)能的問題。寧德市位于福建省居住建筑屬夏熱冬暖北區(qū)，夏熱冬暖北區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計的重點是夏季防熱。本文基于夏熱冬暖北區(qū)居住建筑節(jié)能的特點，分析了該地區(qū)居住區(qū)建筑設(shè)計必須注意的一些要點：一、小區(qū)規(guī)劃。通過建筑密度、平面布局等控制建筑區(qū)內(nèi)、室內(nèi)的夏季得熱和加強(qiáng)自然通風(fēng)；二、建筑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能。通過對屋面、外墻、外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的改善，提高建筑總體的隔熱性能，改善室內(nèi)熱環(huán)境。
　　關(guān)鍵詞：居住建筑節(jié)能設(shè)計，夏熱冬暖北區(qū)，小區(qū)規(guī)劃，圍護(hù)結(jié)構(gòu)
　　一、前言
　　福建省寧德市位于夏熱冬暖北區(qū)，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候（濕熱型氣候），太陽輻射強(qiáng)烈，雨量充沛，長年氣溫高且濕度大（最高室外計算溫度39.1℃）。過去，市區(qū)居住建筑不考慮空調(diào)及采暖的要求，屋頂多為鋼筋砼預(yù)制板架空隔熱平屋面（K≥2.0W/㎡•K），建筑較多使用單層玻璃鋁合金外窗，外墻多為180mm厚實心粘土磚（K≥2.4W/㎡•K），停止使用實心粘土磚以后多用190mm厚粘土空心磚（K≥1.8W/㎡•K）替代，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能差，炎熱時室內(nèi)熱環(huán)境惡劣，空調(diào)能源利用效率低。
　　我國高能耗建筑十分普遍，能源浪費極端嚴(yán)重，而且我國還在以中國和世界歷史上前所未有的規(guī)模和速度繼續(xù)大量建造高能耗的建筑。據(jù)調(diào)查，2000-2004年，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑按節(jié)能設(shè)計的為90%，而按節(jié)能施工的不到30.61%，夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)按節(jié)能要求設(shè)計和施工的建筑則更低，這種形勢不容樂觀。
　　改革開放以來，隨著社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平迅速提高，市區(qū)居民用于降溫的電風(fēng)扇已十分普及，除增置家用電器外，空調(diào)器的安裝也迅速增加，使得市區(qū)近年來夏季供電格外緊張。在嚴(yán)峻的能源形勢下，必須按照以人為本、全面協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，抓住當(dāng)前大規(guī)模建造房屋的歷史戰(zhàn)略機(jī)遇，高度重視，迅速行動，按照建設(shè)節(jié)約型社會的要求，堅決把居住建筑節(jié)能搞上去，把建筑用能大量省下來，以提高資源利用效率，改善生態(tài)環(huán)境，使人和自然更加和諧，為國家實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。
　　節(jié)能是國家的基本國策，《中華人民共和國節(jié)約能源法》和建設(shè)部《建筑節(jié)能“十五”計劃綱要》要求居住建筑節(jié)能50%，并按規(guī)定《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實施細(xì)則》DBJ13-62-2004普遍執(zhí)行，這是項緊迫的任務(wù)。本文結(jié)合該標(biāo)準(zhǔn)試從以下幾個方面的節(jié)能設(shè)計體會進(jìn)行探討。
　　二、夏熱冬暖北區(qū)建筑節(jié)能的特點
　　按照建筑熱工分區(qū)，夏熱冬暖北區(qū)的分區(qū)指標(biāo)是：最冷月平均溫度>10℃，最熱月平均溫度25－29℃，而且日平均溫度25℃以上的天數(shù)100－200天/年，地區(qū)包括：海南全部及廣東、福建、廣西大部分地區(qū)。夏熱冬暖北區(qū)大量建筑夏季熱環(huán)境較差，空調(diào)能耗非常大，空調(diào)能耗在建筑能耗中占主導(dǎo)地位。近20年來，由于室內(nèi)環(huán)境全面依賴空調(diào)降溫，建筑外形不斷趨向簡約化，夏熱冬暖北區(qū)的大多數(shù)現(xiàn)有建筑的外墻、外門窗、屋頂、遮陽措施等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)等熱工性能指標(biāo)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求相差很大，如外墻隔熱性能差，目前仍長期使用180mm粘土實心磚和190mm粘土空心磚；片面強(qiáng)調(diào)容積率，建筑密度高，自然通風(fēng)難以實現(xiàn)；外窗很少考慮遮陽，甚至推崇飄窗臺，采用普通玻璃，加大了傳入室內(nèi)的太陽輻射。建筑節(jié)能的途徑有很多，可以通過改善微氣候、改善建筑單體熱環(huán)境節(jié)能設(shè)計、建筑物能耗管理等措施達(dá)到有效降低建筑能耗的目的。與北方地區(qū)不同的是，夏熱冬暖北區(qū)建筑節(jié)能以降低空調(diào)能耗為主，建筑節(jié)能設(shè)計以夏季防熱節(jié)能為主。南部地區(qū)基本不考慮冬季保溫的要求，因而建筑成本提高不多，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了滿足夏季白天較好的隔熱性能、夜間散熱快外，應(yīng)合理降低其傳熱系數(shù)，增強(qiáng)其隔熱性能，以達(dá)到提高能效的目的。
　　三、小區(qū)規(guī)劃
　　小區(qū)規(guī)劃中，建筑密度、下墊面（道路、草地等）性能、建筑材料、綠地率以及建筑的形狀、朝向和布局等因素會影響小區(qū)內(nèi)的得熱與通風(fēng)（散熱），住區(qū)室內(nèi)可能出現(xiàn)通風(fēng)不暢，室外氣溫有可能出現(xiàn)“熱島”現(xiàn)象，這些在夏季出現(xiàn)不僅提高中暑機(jī)率，而且會加重污染，并增加建筑的空調(diào)能耗。
　　3.1得熱
　　夏熱冬暖北區(qū)，太陽輻射得熱對建筑能耗的影響很大，尤其漫長的夏季太陽輻射得熱嚴(yán)重地增加著空調(diào)制冷能耗。南北朝向的建筑物夏季可以減少太陽輻射得熱，對全年主要考慮制冷降溫的夏熱冬暖北區(qū)是十分有利的。另外，小區(qū)內(nèi)綠地、建筑材料的性能等也會影響小區(qū)內(nèi)的得熱情況。比如，建筑物表面色澤與涂料性質(zhì)不同會導(dǎo)致建筑能耗有2％－5％的差別。建筑外墻色澤，決定了外墻面太陽輻射吸收系數(shù)的大小。外墻色淺，則小，反射太陽輻射熱多，從而降低房間的得熱和外墻內(nèi)表面溫度，有利于夏熱冬暖地區(qū)的節(jié)能。因此在夏熱冬暖北區(qū)，以使用淺色外墻涂料為宜。
　　3.2通風(fēng)
　　在小區(qū)規(guī)劃中，建筑物形狀與布置位置不同，會導(dǎo)致建筑周圍空氣流動（通風(fēng)）狀況有很大差別。夏季主導(dǎo)風(fēng)向下，若建筑兩側(cè)不能形成較大的風(fēng)壓，即使開窗也不能形成較好的自然通風(fēng)，從而影響熱環(huán)境，或增加開啟空調(diào)的時間。同時，建筑物形狀與布置還會影響其體表接收日照時數(shù)，在寒冷地區(qū)的冬季，這將使采暖需熱量產(chǎn)生10％－20％的差別。另外建筑的朝向也會影響室內(nèi)通風(fēng)。為此，居住區(qū)建筑物的平面布局應(yīng)優(yōu)先考慮采用錯列式或斜列式布置，對于連排式建筑應(yīng)注意主導(dǎo)風(fēng)向的投射角不宜大于45°。比如，夏熱冬暖北區(qū)的沿海地帶(如深圳)，夏季(4－10月)大多盛行東南風(fēng)和西南風(fēng)，在小區(qū)布局和建筑體形系數(shù)基本確定的情況下，建筑采取南北朝向或接近南北向（如南偏東）布局，有利于自然通風(fēng)，增加居住舒適度。
　　通過這樣的規(guī)劃措施，可以得到良好的小區(qū)通風(fēng)和室內(nèi)通風(fēng)，從而達(dá)到如下節(jié)能效果：一、改善住區(qū)熱環(huán)境，降低房間自然室溫，增加舒適感；二、居住區(qū)良好的通風(fēng)和熱島強(qiáng)度的下降可以提高空調(diào)設(shè)備的冷凝器的工作效率，有利于節(jié)省設(shè)備的運行能耗；三、能夠有效地縮短房間空調(diào)器開啟的時間，節(jié)能效果明顯。
　　四、居住建筑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的改善
　　在夏熱冬暖地區(qū)，漫長的夏季太陽輻射強(qiáng)烈，節(jié)能設(shè)計中，改善夏季室內(nèi)熱環(huán)境，減少空調(diào)用電的主要矛盾要求我們不得不重視屋面、外墻、外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能（主要是隔熱性能）的改善。
　　4.1提高屋頂及外墻隔熱熱工性能，降低能耗
　　4.1.1居住建筑屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)和熱惰性指標(biāo)當(dāng)為重質(zhì)材料時，K≤1.0，D≥2.5，當(dāng)為輕質(zhì)材料時K≤0.5。今后建造居住建筑時屋頂可考慮采取以下相應(yīng)措施：
　　○1鋼筋砼屋面上增設(shè)隔熱層，如30mm厚擠塑聚苯乙烯泡沫板或30mm厚硬質(zhì)聚氨酯泡沫板或60mm厚水泥聚苯乙烯顆粒保溫板；
　　○2屋頂內(nèi)設(shè)置貼鋁箔的封閉空氣間層或屋面防水用帶鋁箔防水卷材；
　　○3用含水多孔材料做屋面面層或設(shè)計成噴水、淋水屋面；
　　○4屋面蓄水（屋面蓄水層最薄處200mm厚）；
　　○5設(shè)屋頂花園，利用植物或種植土隔熱，空檔處則加保溫隔熱層；
　　○6坡屋面加保溫吊頂，利用屋面與吊頂間的悶頂作為隔熱空間；
　　4.1.2居住建筑外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)當(dāng)為重質(zhì)材料時，K≤2.0，D≥3.0，或K≤1.5，D≥3.0或K≤1.0，D≥2.5，當(dāng)為輕質(zhì)材料時K≤0.7。今后建造居住建筑時外墻可考慮采取以下相應(yīng)措施：
　　○1外墻表面顏色以選擇淺色為佳，可增強(qiáng)對陽光的反射，減少輻射熱；
　　○2用180mm厚加氣砼做外墻（雙面抹灰）[K=0.98w/㎡•k]；
　　○3在190mm厚粘土空心磚表面粉刷25mm厚膠粉聚苯乙烯顆粒保溫漿料（需做外保護(hù)層）或粘貼25mm厚擠塑聚苯乙烯泡沫板；
　　○4東、西向外墻可考慮利用爬藤植物遮陽。
　　以上居住建筑屋頂和外墻熱工設(shè)計尚需按《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》公式5.1.1核算房間在自然通風(fēng)條件下內(nèi)表面最高溫度需低于夏季室外計算溫度最高值（寧德39.1℃)。
　　4.2.合理設(shè)計天窗結(jié)構(gòu)，控制外窗窗墻面積比，做好外窗遮陽，提高外窗氣密性能。
　　4.2.1如需開設(shè)天窗，應(yīng)盡量減少陽光由上而下直射，最好設(shè)計成豎直安置天窗的老虎窗形式，該窗可按側(cè)窗方式進(jìn)行計算（包括遮陽設(shè)計）；
　　4.2.2控制外窗各朝向的窗墻面積比，北向不應(yīng)大于0.45，東、西向不應(yīng)大于0.3，南向不應(yīng)大于0.5；
　　4.2.3由于某種材料熱惰性緣故，太陽射于圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面時，其熱量傳到室內(nèi)表面需要一定時間，但陽光直射于外窗，則室內(nèi)溫度立刻升高，做好外窗（包括陽臺上外門）遮陽設(shè)計尤為重要，以固定外遮陽為佳（外遮陽熱量散發(fā)在室外、內(nèi)遮陽則熱量散發(fā)在室內(nèi)），需提高遮陽效率（東、西向外窗遮陽設(shè)計較困難），且要設(shè)計成有利于自然通風(fēng)的形式；
　　4.2.4提高外窗的氣密性能按GBT/T7101-2002《建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法》，居住建筑1～9層氣密性能為3級，10層以上氣密性能為4級。
　　五、居住建筑的設(shè)計需考慮組織良好的自然通風(fēng)
　　寧德市夏季以南風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，平均室外風(fēng)速在1.6m/s以上，當(dāng)室外干球溫度不高于28℃（5～10月份約占60%時間）、相對濕度小于80%時，可開戶外窗，充分發(fā)揮自然通風(fēng)效果及保持室內(nèi)良好的衛(wèi)生條件，縮短空調(diào)器實際運行時間，其措施為：
　　5.1居住小區(qū)設(shè)計需創(chuàng)造良好的小氣候環(huán)境，做到綠化環(huán)境好，減少地面輻射熱；
　　5.2居住建筑布置宜南北向或接近南北向，房屋間距要適當(dāng)，有利于自然通風(fēng)；
　　5.3房間布局要有利于穿堂風(fēng)的組織，外窗（包括陽臺門）的開戶面積不應(yīng)小于外窗所在房間地面面積的8%，且外窗開啟面積不應(yīng)小于外窗面積的45%；
　　5.4其它節(jié)能方法：
　　5.4.1設(shè)置太陽能熱水器用于生活用水的加熱；
　　5.4.2照明要用節(jié)能燈；
　　5.4.3購買家用電器時，特別購買空調(diào)器時，應(yīng)選擇能效比較高的電器。
　　六、夏熱冬暖北區(qū)居住建筑節(jié)能實例分析
　　依據(jù)上述設(shè)計原則，我們應(yīng)用研究到實際工程“寧德市俊杰房地產(chǎn)開發(fā)有限公司•俊杰良園”項目的節(jié)能設(shè)計中，并取得了較好的效果。該項目總建筑面積約1.83萬平方米，共108戶，規(guī)劃有3棟7-9層樓。下面是以該項目A號商住樓為例，在符合《福建省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)實施細(xì)則》和《夏熱冬暖北區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范的基礎(chǔ)上做出的A號樓商住樓的節(jié)能設(shè)計說明：
　　6.1整體規(guī)劃方面
　　6.1.1建筑南偏東或偏西度數(shù)控制在10度以內(nèi)方向布置，建筑物體形系數(shù)0.48，有利于自然通風(fēng)，減少陽光東西向輻射；
　　6.1.2建筑周圍利用基地進(jìn)行了綠化布置，改善建筑的小氣候，降低周圍環(huán)境溫度；
　　6.1.3外墻面層以淺色墻面磚為主，太陽輻射吸收系數(shù)0.5.
　　6.2建筑主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)
　　6.2.1住宅部分：根據(jù)《實施細(xì)則》表4.2和對比評定法，針對計算數(shù)據(jù)，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性以及工程效果比較，本項目住宅建筑擬采用的節(jié)能措施為：
　　A、屋頂采用25mm厚擠塑乙烯泡沫塑料板保溫層，板材傳熱系數(shù)為0.033w/㎡•k；
　　B、外墻采用200mm厚加氣砼砌塊保溫K=0.87，D=3.83，材料傳熱系數(shù)為0.275w/㎡•k；
　　C、外窗：窗墻面積比東向為0.18，南向為0.19，西向為0.16，北向為0.12，出于建筑外觀考慮，外窗沒有加外遮陽設(shè)施，所有臥室、客廳及餐廳的外窗均采用單層在線LOW-E玻璃，鋁合金框料，整體外窗傳熱系數(shù)為0.5w/㎡•k，遮陽系數(shù)sc為0.62。住宅外窗的可開啟面積不小于外窗所在房間地面面積的8%或外窗面積的45%，高層外窗氣密性不低于4級，多層外窗氣密性不低于3級。
　　通過上述節(jié)能設(shè)計，通過動態(tài)比較法分析，本建筑設(shè)計建筑全年空調(diào)耗電量標(biāo)準(zhǔn)要求，屋頂和外墻熱工性能滿足節(jié)能規(guī)范要求。屬于節(jié)能建筑。
　　七、結(jié)語
　　夏熱冬暖北區(qū)的氣候特點決定了該地區(qū)居住建筑節(jié)能以夏季防熱為主，這樣的工作重點決定了該地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計區(qū)別于其它地區(qū)的如上要點。但居住建筑節(jié)能各環(huán)節(jié)相互制約，要與其它環(huán)節(jié)相互協(xié)作才能發(fā)揮出最佳的效用，達(dá)到節(jié)能50%的目標(biāo)。另外，還須多方面、多角度的發(fā)展新材料、新技術(shù)和先進(jìn)的管理方法，不斷完善居住建筑節(jié)能設(shè)計的技術(shù)體系和政策體系。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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　　2、《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93；
　　3、《居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及節(jié)能設(shè)計有關(guān)問題》趙士懷2004年9月在福建省注冊建筑師繼續(xù)教育培訓(xùn)班的授課提綱；
　　4、《建筑設(shè)計資料集》第二版第二冊熱工•節(jié)能篇；
　　5、鄧擁軍，夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能社會經(jīng)濟(jì)效益分析,建筑節(jié)能,2004(9):46-47；
　　6、丘建明，夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計分析,建筑節(jié)能,2006(6)；45-47；
　　7、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》條文說明。
　　
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