初探建筑节能设计的要点
【摘要】建筑节能是当前的一个热点。尤其是华南地区夏热冬暖，因此建筑节能设计的重点是夏季防热。本文就华南地区建筑节能特点，分析了该地区建筑节能设计应注意的一些要点。
【关键词】建筑节能；华南地区；设计要点
改革开放三十多年来，我国建筑业迅猛发展，近几年我国新建建筑规模已超过欧美各发达国家建筑之总和。在经济持续发展的条件下，在今后相当长的一段时间，还将保持如此巨大的建筑规模。这些建筑在几十年至近百年的使用期间要不断的消耗大量能源。在我国，建筑能耗约占全国能耗的1/4，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上。
我国高能耗建筑十分普遍，能源浪费极端严重，而且我国还在以中国和世界历史上前所未有的规模和速度继续大量建造高能耗的建筑。就华南地区而言，虽然冬季大部分时间气温在10℃以上，日照率35%，基本不用采暖，但夏季时间长（一般4月到10月），每年5月上旬至10月中旬近半年的时间中温度超过25℃，相对湿度60%以上，持续高温高湿，空调时间长，所以节能压力也很大，必须根据该地区的特点，抓住要点，做好建筑节能工作。
1.华南地区建筑节能的特点
按照建筑热工分区，华南地区的分区指标是：最冷月平均温度>10℃，最热月平均温度25-29℃，而且日平均温度25℃以上的天数100-200天/年，地区包括：海南全部及广东、福建、广西大部分地区[1]。华南地区大量建筑夏季热环境较差，空调能耗非常大，空调能耗在建筑能耗中占主导地位。近20年来，由于室内环境全面依赖空调降温，建筑外形不断趋向简约化，华南地区的大多数现有建筑的外墙、外门窗、屋顶、遮阳措施等外围护结构等热工性能指标与节能标准的要求相差很大，如外墙隔热性能差，目前仍有部分使用的180mm粘土实心砖和190mm粘土空心砖；片面强调容积率，建筑密度高，自然通风难以实现；外窗很少考虑遮阳，甚至推崇飘窗台，采用普通玻璃，加大了传入室内的太阳辐射。
建筑节能的途径有很多，可以通过改善微气候、改善建筑单体热环境节能设计、建筑物能耗管理等措施达到有效降低建筑能耗的目的。与北方地区不同的是，华南地区建筑节能以降低空调能耗为主，建筑节能设计以夏季隔热节能为主。南部地区基本不考虑冬季保温的要求，因而建筑成本提高不多，在围护结构设计中，除了满足夏季白天较好的隔热性能、夜间散热快外，应合理降低其传热系数，增强其隔热性能，以达到提高能效的目的[2]。
2.华南地区建筑节能设计要点
基于上述特点，华南地区主要应从小区规划和建筑主体围护结构两个要点着手，在《华南地区建筑节能设计标准》和《公共建筑节能设计标准》等规范的指导下，做好建筑节能的设计。
2.1小区规划
小区中，建筑密度、下垫面（道路、草地等）性能、建筑材料、绿地率以及建筑的形状、朝向和布局等因素会影响小区内的得热与通风（散热），住宅室内可能出现通风不畅，室外气温有可能出现“热岛”现象，这些在夏季出现不仅提高中暑机率，而且会加重污染，并增加建筑的空调能耗。
2.1.1得热
华南地区，太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大，尤其漫长的夏季太阳辐射得热严重地增加着空调制冷能耗。南北朝向的建筑物夏季可以减少太阳辐射得热，对全年主要考虑制冷降温的华南地区是十分有利的。另外，小区内绿地、建筑材料的性能等也会影响小区内的得热情况。比如，建筑物表面色泽与涂料性质不同会导致建筑能耗有2%-5%的差别[1]。建筑外墙色泽，决定了外墙面太阳辐射吸收系数 的大小。外墙色浅，则 小，反射太阳辐射热多，从而降低房间的得热和外墙内表面温度，有利于华南地区的节能。因此在华南地区，以使用浅色外墙涂料为宜。
2.1.2通风
在小区规划中，建筑物形状与布置位置不同，会导致建筑周围空气流动（通风）状况有很大差别。夏季主导风向下，若建筑两侧不能形成较大的风压，即使开窗也不能形成较好的自然通风，从而影响热环境，或增加开启空调的时间。同时，建筑物形状与布置还会影响其体表接收日照时数，在寒冷地区的冬季，这将使采暖需热量产生10%-20%的差别。另外建筑的朝向也会影响室内通风。为此，居住区建筑物的平面布局应优先考虑采用错列式或斜列式布置，对于连排式建筑应注意主导风向的投射角不宜大于45°。比如，华南地区的沿海地带，夏季(4-10月)大多盛行东南风和西南风，在小区布局和建筑体形系数基本确定的情况下，建筑采取南北朝向或接近南北向（如南偏东）布局，有利于自然通风，增加居住舒适度。
通过这样的规划措施，可以得到良好的小区通风和室内通风，从而达到如下节能效果：（1）改善住区热环境，降低房间自然室温，增加舒适感；（2）居住区良好的通风和热岛强度的下降可以提高空调设备的冷凝器的工作效率，有利于节省设备的运行能耗；（3）能够有效地缩短房间空调器开启的时间，节能效果明显。
2.2建筑主体围护结构热工性能的改善
在华南地区，漫长的夏季太阳辐射强烈，节能设计中，改善夏季室内热环境、减少空调用电的主要矛盾要求我们不得不重视屋面、外墙、外窗等围护结构热工性能（主要是隔热性能）的改善。
2.2.1屋面
华南地区太阳高度角比较大，屋面承受着比北方地区更严重的辐射，在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下，从屋面传入室内的热量要比从墙体传入的多得多。因此屋面一直是华南地区建筑热工设计中最为重要的围护结构，《民用建筑热工设计规范》中屋面和东、西墙对隔热要求而言也是重点考虑的对象。
为达到改善屋面保温隔热工性能的目的，可采用如下一些办法：（1）采用高效保温材料作为屋面的保温层，即外保温屋面；（2）采用架空通风型保温隔热屋面，即屋面间层通风，此种方法在华南地区应用比较广泛，但隔热效果不是很理想；（3）采用倒置式屋面，相对传统正置式屋面，其最大的特点是隔热保温层与防水层的位置互换，可应用的材料有聚苯板、发泡聚氨酯、挤塑型聚苯乙烯泡沫板（XPS）等材料。该项技术在国外已经非常成熟，事实证明这种屋面形式是非常适合在华南地区应用的；（4）采用种植屋面，种植屋面依靠表面种植层的水分吸热蒸发带走热量，夏季隔太阳辐射效果非常好，而且其隔热性能优于保温性能，适宜在以隔热为主的华南地区使用[4]。
2.2.2外墙
墙体是外围护结构的主体，华南地区目前常用的墙体材料180mm厚实心蒸压灰砂砖和黏土砖传热系数大，满足不了舒适性及节能的要求，推广节能墙材和既有建筑的墙体改造势在必行。对于新建建筑，常用的节能墙材分为复合外墙和单一外墙两大类。复合外墙如内保温复合墙体、外保温复合墙体、夹芯复合墙体等；单一外墙一般采用保温性能好、蓄热能力及强度较低的砌块墙体，如加气混凝土砌块砖墙、空心砖砖墙等。几种常见墙体构造的热工性能。另外，一些发达国家一直致力于墙体节能新技术的开发，例如西班牙科学家将一种熔点为26℃的PCM（phase change materials，相变材料）封在胶囊中，加到混凝土墙体里，通过与普通混凝土墙体的对比，表明其隔热效果显著。至于在国内的应用，还是要从成本和效果来考虑，选择合适的方案，例如最近几年来，华南地区加气混凝土砌块应用面逐渐上升，外墙节能状况有所改善。既有建筑的墙体热工性能改造，国内常用外保温和内保温2种方案。北方地区由于要考虑冷空气进入室内的冷桥，目前流行外保温技术。而在华南地区，选用内保温则不但造价较低，而且效率高、安全方便，一般认为为更加适宜的方案。（下转第309页）
（上接第189页）2.2.3外窗
在建筑围护结构中，与墙体、屋面相比，外窗的保温隔热能力较差。为了改善外窗的热工性能，一般可以从三个方面着手：窗墙面积比、外窗本身的性能和遮阳设施。一般说来，窗墙面积比越大，建筑物的能耗也越大。在华南地区，窗墙面积比成为建筑节能很关键的因素，出于节能考虑，必须严格执行相关标准，控制窗墙面积比，尤其是东西朝向的窗墙面积比。外窗窗体由玻璃和窗框构成。窗框材料的传热系数不同，会影响外窗本身的热工性能，如塑钢窗框隔热性能优于铝合金窗框。但夏季通过外窗进入建筑的热量以透过玻璃的太阳辐射热量为主，因此玻璃的传热系数对夏季空调负荷影响很大。在国外，已经发展起多种节能玻璃，例如在墨西哥，通过使用CuS+Cu2O和Cu+Cu2O两种镀膜，使玻璃能够有效地控制紫外线，显著减少透入的热量。在国内，也已经有很多优秀的产品，如北京新立基的真空夹层玻璃，传热系数仅为1.0W/m2?K，世界领先；秦皇岛耀华玻璃厂的Low-E玻璃，配合玻璃钢窗框，整体传热系数也只有1.5W/m2?K。整体而言，采用中空玻璃或复合中空玻璃系统有利于节能，又不会造成太高的成本，适合华南地区推广。在华南地区，遮阳措施的效果不容忽视。尤其在风速较高的沿海地区，夏季开窗进行自然通风时，布帘、百叶窗等设施不能起到很好的遮阳作用，此种情况下，稳定的外遮阳设施既不会被风吹开，又不会影响室内通风，对改善夏季室内热环境意义重大。
3.结语
华南地区的气候特点决定了该地区建筑节能以夏季防热为主，这样的工作重点决定了该地区建筑节能设计区别于其它地区的如上要点。但建筑节能各环节相互制约，这些要点必须要与其它环节相互协作才能发挥最佳的效用，达到节能50%的目标。另外，还须多方面、多角度的发展新材料、新技术和先进的管理方法，不断完善建筑节能的技术体系和政策体系。[科]
【参考文献】
［1］邓拥军.华南地区建筑节能社会经济效益分析.建筑节能，2004(9):46-47.
［2］丘建明.华南地区建筑节能设计分析.建筑节能，2006(6):45-47.