論夏熱冬冷地區(qū)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與節(jié)能的關(guān)系

論夏熱冬冷地區(qū)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與節(jié)能的關(guān)系摘要：夏熱冬冷地區(qū)的主要分區(qū)指標(biāo)是最冷月平均溫度010，最熱月平均氣溫2530。夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能建筑的熱工設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)，與北方寒冷地區(qū)和熱帶地區(qū)不同，建筑的熱過程涉及夏季隔熱，冬季保溫以及過渡季節(jié)的除濕和自然通風(fēng)等四個因素。因此，在進(jìn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工設(shè)計(jì)時應(yīng)根據(jù)這一地區(qū)的氣候特點(diǎn)，同時考慮冬夏兩季不同方向的熱量傳遞以及在自然通風(fēng)條件下建筑熱濕過程的雙向傳遞。因此，不能簡單的采用降低墻體，屋面，窗戶的傳熱系數(shù)，增加隔熱保濕材料厚度來達(dá)到節(jié)約建筑能耗的目的?！?】建筑節(jié)能就是在建筑材料生產(chǎn)，房屋建筑施工及使用過程中，合理的使用，有效的利用能源，以便在滿足同等需要或達(dá)到相同目的的條件下盡可能降低能耗，實(shí)現(xiàn)提高建筑舒適性和節(jié)約能源的目標(biāo)?！?】前言：在夏熱冬冷地區(qū)開展建筑節(jié)能，有著極其重要的意義，因?yàn)橄臒岫涞貐^(qū)涉及西南地區(qū)東部和長江中下游流域的16個省，自治區(qū)，直轄市，約有人口5.8億，國民生產(chǎn)總值約占全國的48%，是中國人口最密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的地區(qū)?！?】然而隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展各國能耗都不斷上升。與工業(yè)耗能和交通耗能相比較，建筑能耗的資源種類更豐富且數(shù)量正與日俱增！同時建筑節(jié)能的必要性和緊迫性（具體包括：1，國際能源危機(jī)加劇2，我國人均能源儲量少，能源成為我國經(jīng)濟(jì)的命脈所在3，我國建筑耗總量大，建筑節(jié)能狀況落后4，建筑節(jié)能是改善空間環(huán)境的重要途徑）要求提高建筑節(jié)能水平，這樣才能有利于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展。本篇將分別論述門窗、墻體、屋頂與地面的節(jié)能設(shè)計(jì)。正文：一、在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護(hù)部件中，門窗的絕熱性能最差，是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑節(jié)能的主要因素之一。就我國目前典型的圍護(hù)部件而言，通過門窗的能耗約為墻體的4倍，屋面的5倍，地面的20多倍，約占建筑圍護(hù)部件總能耗的40%50%.據(jù)統(tǒng)計(jì)，在采暖或空調(diào)的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負(fù)荷的30%50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內(nèi)而消耗的冷量約占空調(diào)負(fù)荷的20%30%。因此，增強(qiáng)門窗的保溫隔熱性能，減少門窗能耗，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。另一方面，建筑門窗承擔(dān)著隔絕與溝通室內(nèi)外兩種環(huán)境兩個互相矛盾的任務(wù)，不僅要求它具有良好的絕熱性能，同時還應(yīng)具有采光、裝飾、隔音、防火等多項(xiàng)功能。從建筑節(jié)能角度看，建筑外窗一方面是能耗大的構(gòu)件，另一方面它也可能成為得熱構(gòu)件，即通過太陽光透射入室內(nèi)而獲得太陽熱能。因此，應(yīng)根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)的氣候條件以及其他圍護(hù)部件的情況等因素來選擇適當(dāng)?shù)拈T窗材料，窗型和相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，這樣才能取得良好的節(jié)能效果。 夏熱冬冷地區(qū)的窗戶節(jié)能應(yīng)側(cè)重在夏季防熱上，同時兼顧窗戶的冬季保溫。為此，可以從以下幾方面來考慮提高窗戶的保溫隔熱性能。1） 加強(qiáng)窗戶的隔熱性能窗戶的隔熱性能主要是指在夏季窗戶阻擋太陽輻射熱射入室內(nèi)的能力。采用各種特殊的熱反射玻璃或貼熱反射薄膜有很好的效果。但是選用材料時要兼顧窗戶的采光問題，不能以損失窗的透光性來提高隔熱性能，否則，其節(jié)能效果會適得其反。2） 改善窗戶的保溫性能改善建筑外窗的保溫性能主要是指提高窗的熱阻，由于單層玻璃窗的熱阻很小，內(nèi)外表面溫差只有0.4，因此，單玻窗的保溫性能很差。采用雙層或多層玻璃窗，或中空玻璃，利用空期間層熱阻大的特點(diǎn)，能顯著提高窗的保溫性能。另外，選用導(dǎo)熱系數(shù)小的窗框材料，如塑料，斷熱處理過的金屬框材等，均可改善外窗的保溫性能。一般來講，這一性能的改善也同時提高了隔熱性能。另外，提高窗戶的氣密性可以減少該換熱所產(chǎn)生的能耗。3） 控制建筑朝向及窗墻面積比由于建筑外（門）窗比墻體的傳熱系數(shù)大得多，同時考慮到采光性和經(jīng)濟(jì)性，必須控制窗墻面積比。窗墻面積比要根據(jù)夏熱冬冷區(qū)的氣候條件及不同的朝向來確定。夏熱冬冷地區(qū)，夏季太陽輻射強(qiáng)度大，時間長，因此東西向德窗墻比應(yīng)更小或不開窗，南向窗應(yīng)加強(qiáng)防太陽輻射，北向窗應(yīng)提高保溫性能，這樣可取得較好的綜合節(jié)能效益。4） 加強(qiáng)窗戶內(nèi)外的遮陽措施并確立節(jié)能的觀念，培養(yǎng)節(jié)能的習(xí)慣在滿足建筑立面的設(shè)計(jì)要求的前提下，增設(shè)外遮陽板、遮陽篷及適當(dāng)增加南向陽臺的挑出長度都能起到一定的遮陽效果。在窗戶內(nèi)側(cè)設(shè)置鍍有金屬膜的熱反射織物窗簾。這樣都可取得很好的熱反射效果。另外建立正確的節(jié)能觀念和使用方法，可使節(jié)能的效果更佳。 二、建筑物的墻體的作用是使室內(nèi)受到遮護(hù)，以不受室外氣候變化的影響。在夏熱冬冷地區(qū)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱特點(diǎn)是：在夏季，太陽輻射強(qiáng)度隨時間變化 ，它影響室外氣溫也隨時間而變，這樣，室外綜合溫度也隨時間而變化了。在這種變化著的熱源作用下，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面溫度也隨時間而變化，即外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱是一種周期性不穩(wěn)定傳熱。日出后室外綜合溫度迅速上升，當(dāng)外表面溫度比內(nèi)表面溫度高時，外表面就開始向內(nèi)表面?zhèn)鳠?，使室?nèi)溫度升高。日落后，室外綜合溫度迅速降低，外表面開始向空氣散熱，使外表面溫度逐漸變得比內(nèi)表面低，室內(nèi)熱量開始通過內(nèi)表面向外表面?zhèn)鬟f。即維護(hù)結(jié)構(gòu)存在內(nèi)外表面日夜交替變化傳熱方向的現(xiàn)象。而在冬季，基本上為通過外圍結(jié)構(gòu)向室外傳熱，對維護(hù)結(jié)構(gòu)的任何方向場應(yīng)達(dá)到一定的保溫要求。（一）、夏季，為了改善室內(nèi)熱環(huán)境，使用空調(diào)制冷不可避免。從墻體結(jié)構(gòu)考慮，降低空調(diào)使用能耗的基本途徑為：（1）抑制在室內(nèi)產(chǎn)生熱；（2）促進(jìn)室內(nèi)熱吸收；（3）抑制熱進(jìn)入室內(nèi)；（4）促進(jìn)熱向室外散失。另外還要進(jìn)行一系列的隔熱措施比如 ：抑制輻射熱、導(dǎo)熱、對流熱進(jìn)入室內(nèi)，同時要促進(jìn)輻射熱、導(dǎo)熱、對流熱從室內(nèi)散失。最容易實(shí)行的舉措就是設(shè)法降低內(nèi)表面的溫度。在夏季，墻體吸收太陽輻射熱和空氣熱量，使其內(nèi)表面溫度升高。內(nèi)表面又通過輻射和對流向室內(nèi)傳遞熱量。內(nèi)表面溫度過高（超過34），會使人感受到烘烤感。降低墻體內(nèi)表面溫度對于改善室內(nèi)熱環(huán)境，降低空調(diào)制冷能耗具有重要意義。1）外表面做淺色處理，如采用淺色的粉刷、涂料和面磚等。2）設(shè)置通風(fēng)間層，如通風(fēng)墻。3）設(shè)置帶鋁箔的封閉空氣間層。當(dāng)采用單面鋁箔空氣間層時，鋁箔宜設(shè)在溫度較高的一側(cè)。4）西向外墻腳下適當(dāng)栽種爬山虎等攀緣植物。 5)節(jié)能墻體的設(shè)計(jì)施工過程中，墻體材料選用熱阻較合適的材料，充分利用自然通風(fēng)。（二）、冬季，需要提高建筑物外墻的保溫能力，通常有兩個途徑：一是增加外墻的厚度，二是降低外墻的傳熱系數(shù)。但是，單純的增加外墻的厚度，勢必會增加外墻的自重和建筑材料的消耗量，所以在節(jié)能建筑中通常都要考慮通過降低材料的傳熱系數(shù)和改善構(gòu)造來降低外墻的傳熱系數(shù)。節(jié)能外墻有內(nèi)保溫和外保溫技術(shù)之分。1.內(nèi)保溫墻體中，絕熱材料復(fù)合在建筑外墻內(nèi)側(cè)，同時以石膏板、建筑人造板或其他飾面材料覆面作為保護(hù)層。主要有主體結(jié)構(gòu)層、空氣層、絕熱材料層、覆面保護(hù)層等構(gòu)造。但它不可避免的存在一些熱工薄弱環(huán)節(jié)，如易形成熱橋。所以應(yīng)消除熱橋：a.龍骨部位的保溫；b.丁字墻部位。設(shè)計(jì)時不僅要注意避免由于室內(nèi)水蒸氣向外滲透，在墻體內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露而降低保溫隔熱層的熱工性能，還要注意消除一些保溫隔熱層覆蓋不到的地方產(chǎn)生“冷橋”而在室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。這些部位一般是內(nèi)外墻交接的節(jié)點(diǎn)、外窗梁、外窗過梁、窗臺板等處。2.外保溫墻體可以避免產(chǎn)生熱橋，在室內(nèi)儲存更多的熱量，以及其他諸多的優(yōu)勢。它的構(gòu)造由外而內(nèi)依次是保溫層、保溫板的固定、面層、零配件與輔助材料?？傊?，外保溫比內(nèi)保溫有著更高的綜合效益。三、屋頂是建筑物最頂部的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要承受自重和屋面上的人、雨、雪等載荷，是建筑物的重要組成部分，它具有一定的保溫隔熱功能，使得建筑物內(nèi)部區(qū)別于外部而冬暖夏涼。屋面節(jié)能要特別注意以下幾點(diǎn)：1）屋面保溫層不宜選用堆密度較大，熱導(dǎo)率較高的保溫材料，以防止屋面質(zhì)量，厚度過大。2）屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防止屋面濕作業(yè)時，保溫層大量吸水，降低保溫效果。3）在確定屋面保溫層時，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求，屋面的結(jié)構(gòu)形式，夏熱冬冷地區(qū)的環(huán)境氣候條件，防水處理方法和施工條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。通風(fēng)屋頂在夏熱冬冷地區(qū)被廣泛的采用，這種屋面構(gòu)造由實(shí)體構(gòu)造變?yōu)閹в蟹忾]或通風(fēng)的空氣間層，大大的提高了屋蓋的隔熱能力。通過實(shí)驗(yàn)證明，通風(fēng)屋面和實(shí)砌屋面相比雖然兩者的熱阻相等，但它們的熱工性能有很大不同，在連續(xù)空調(diào)情況，通風(fēng)屋頂內(nèi)表面溫度比實(shí)砌屋面平均低2.2。而且，通風(fēng)屋面內(nèi)表面溫度波的最高值比實(shí)砌屋面要延后34小時。通風(fēng)屋面設(shè)計(jì)施工時應(yīng)注意：1）通風(fēng)屋面的架空層設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)基層的承載能力，架空板便于生產(chǎn)和施工，構(gòu)造形式要簡單；2）通風(fēng)屋面和風(fēng)道長度不宜大于15m，空氣間層以200mm左右為宜；3）通風(fēng)屋面基層上面應(yīng)有保證節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的保溫隔熱基層，一般按冬季節(jié)能傳熱系數(shù)進(jìn)行校核；4）架空隔熱板與山墻應(yīng)留出250mm的距離；5）支座的布置應(yīng)整齊劃一，條形支座應(yīng)沿縱向平直排列，點(diǎn)式支座應(yīng)沿橫向排列整齊，保證通風(fēng)暢順無阻；6）架空隔熱層施工過程中，要做好已完工防水層的保護(hù)工作。種植屋面和蓄水屋面也是廣泛的應(yīng)用于夏熱冬冷地區(qū)。種植屋面一般由結(jié)構(gòu)層、找平層、防水層、蓄水層、種植層等構(gòu)造層組成。結(jié)構(gòu)層應(yīng)采用整體現(xiàn)澆或預(yù)制裝配的鋼筋混凝土，防水層應(yīng)采用設(shè)置涂膜防水層和配筋細(xì)石混凝土剛性防水層兩道防線的復(fù)合防水設(shè)防的做法，以確保其防水質(zhì)量。找平層宜采用1:3（質(zhì)量比）水泥砂漿1530mm，找平層應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整。找平層宜留設(shè)分格縫，縫寬20mm，并嵌填密封材料，分格縫最大間距為6m。蓄水屋面的蓄水深度以50100 mm為合適。剛性防水層采用40mm厚、200號細(xì)石混凝土加水泥用量0.05%的三乙醇胺，混凝土防水層應(yīng)一次澆筑完畢，不得留施工縫，立面與平面的防水層應(yīng)一次做好，防水層施工氣溫宜為535，應(yīng)避免在負(fù)溫和烈日暴曬下施工，剛性防水層完工后應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)，蓄水后不得斷水。夏熱冬冷地區(qū)對室內(nèi)地面的節(jié)能也是不可忽視的問題，夏季需要冷地面，冬季需要暖地面，而且還要考慮梅雨季節(jié)由于濕熱空氣而產(chǎn)生的凝結(jié)。節(jié)能住宅底層地坪或地坪架空層的保溫性能應(yīng)不小于外墻傳熱阻的1/2.當(dāng)?shù)仄簽榧芸胀L(fēng)地板層時，應(yīng)在通風(fēng)口設(shè)置活動的遮擋版，使其在冬季能方便關(guān)閉，遮擋板的傳熱阻應(yīng)不小于0.33*K/W。結(jié)論：從以上在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能可以得出結(jié)論：建筑行業(yè)是耗能大戶，對建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)是整個建筑行業(yè)節(jié)能的重要舉措。節(jié)能技術(shù)要應(yīng)用在建筑行業(yè)中才能體現(xiàn)未來建筑的發(fā)展要求；建筑要體現(xiàn)節(jié)能的要求，才會促進(jìn)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。兩者共同承擔(dān)著未來建筑的發(fā)展要求。未來建筑的發(fā)展趨勢還會進(jìn)一步要求建筑的