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来源：职称驿站所属分类：环境科学论文 发布时间：2012-07-18浏览：62次
摘要：推进建筑节能是一项节约能源、保护环境、促进经济社会可持续发展的重要工作，有利于提高人民生活质量和改善建筑条件。本文对南方地区建筑节能技术进行了阐述，实现城市建设的可持续发展的目的。
关键词：建筑节能；南方地区；自然通风技术；窗口外遮阳技术
我国的建筑节能工作是由北向南逐渐推进的,南方地区的建筑节能工作起步较晚。北方从上世纪八十年代就开始抓建筑节能,而南方到2003年10月1日起实施《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75-2003)(以下简称《标准》),为实现建筑节能50%,对建筑外墙的热工性能指标做出了明确的规定，使得今后新建、改建和扩建的住宅建造得更科学、居住起来更舒适。
国家拟定的建筑节能三步走的目标：在20世纪80年代建筑能耗水平基础上，第一步要求新建建筑比20世纪80年代房屋节能30%，第二步要求节能50%，第三步实现节能65%。目前北京、天津等地已经率先开始实行65%的节能设计标准。试点工程证明，我国的建筑节能还有很大的潜力。在这种形式下，南方地区的建筑节能正处于第2阶段，在今后的几年中将不可避免地实现节能65%的第三步目标。
目前，南方地区有很多工程师对建筑节能设计的重要性认识不足，存在着应付的思想，待到施工图设计再匆忙做建筑节能设计，出现改图返工、浪费时间、事倍功半的现象。做好南方地区建筑节能设计工作，应从建筑方案和总体规划设计抓起。下面是我对建筑节能设计的几点体会，请大家批评指正。
一．区域范围
我国地域广阔，南北温差较大，根据《中国建筑气候区划标准》的规定，建筑气候区划分为“严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区”五个区。不同地区对采暖和空调有着不同的要求，严寒和寒冷地区以采暖能耗为主，夏热冬冷和夏热冬暖地区以空调能耗为主。
由于北方地区采暖能耗较大，且污染严重，根据“先居住建筑后公共建筑，先北方后南方，先城镇后农村”的原则，我国的建筑节能工作也主要是以气候区域逐步开展的。2003年建设部发布并实施《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等规范标准。建筑节能工作是按不同区域的气候条件、经济水平、能源供应、消费观念等各种因素有差别的开展实施的。
南方地区，即夏热冬暖地区，也就是通常所谓的华南地区，属于我国《建筑气候区划标准》规定的第Ⅳ建筑气候区。南方地区位于我国南部，包括海南、台湾全境、福建南部、广东、广西大部以及云南西南部和元江河谷地区，北回归线其北部，属地理学中南亚热带至热带气候。该地区的分区指标为最冷月平均温度>10℃，最热月平均温度25~29℃，且日平均温度≥25℃的天数100~200天。
南方地区大部分属于我国发达地区，经济发展较快，生活水平较高，人口约1.5亿，国民生产总值（GDP）约占全国的15%，是我国建筑节能工作的新重心。
《广东省建筑节能设计标准实施细则》将夏热冬暖地区划分为南北两个区。广东省共计21个地区，其中韶关、梅州、河源、清远、等地区按北区进行建筑节能设计；广州、深圳、珠海、中山、汕头、汕尾、揭阳、佛山、惠州、东莞、肇庆、云浮、潮州、江门、茂名、阳江、湛江等17个地区均按南区进行建筑节能设计.
广东省实施细则的一般规定：北区内建筑节能设计应主要考虑夏季空调，兼顾冬季采暖；南区建筑节能设计应考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖；夏季居住空间空调室内设计计算指标按26℃取值，北区冬季居住空间采暖室内设计计算指标按16℃取值，且计算换气次数1.0次/n。建筑物通过采用合理的建筑节能设计，增强建筑围护结构隔热、保温性能和提高空调、采暖设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境的前提下，与未采取节能措施相比，全年空调和采暖总能耗应减少50%。
二．气候特征
南方地区气候特殊，为亚热带湿润季风气候，其特征表现为夏季漫长，几乎没有冬季，气温高且湿度大。其气候特点：夏热时间长（一般4-10月），每年从5月上旬10月中旬近半年时间温度超过25℃，相对湿度60%以上。高温高湿气候持久，空调时间长。冬季大部分时间气温在10℃以上，日照率为35%，基本不用采暖。同时，由于受海洋影响，白天风大，从海洋吹向陆地；夜间风速低，从陆地吹向海洋。昼夜温差较小，夏季只有4-5℃.气候条件优于夏热冬冷地区季闷热、冬季阴冷潮湿的气候，室内热环境也优于夏热冬冷地区。
该地区建筑的基本要求是：建筑物必须充分满足夏季防热、通风、防雨要求，冬季可不考虑防寒、保温。
建筑能耗受当地气候条件，建筑热环境质量标准、室内空气质量标准、建筑热工性能、采暖空调设施性能和建筑使用管理情况等诸多方面共同制约且总体关系错综复杂，建筑节能设计必须从夏热冬暖地区的气候特点、社会经济发展水平、总体建筑能耗关系、综合建筑方案、以及配套的技术措施综合全面考虑。
建筑节能设计的基本原则：改善建筑热环境，提高居住质量是南方地区人民的强烈要求和基本权利，不能压抑这方面的需求来抑制建筑能耗的增长，不能以降低热环境质量来换取节能效果；室内空气质量与居住者的身体健康和工作学习效率密切相关，不能以牺牲室内空气质量为代价获取节能效果；建筑节能标准应依靠科技进步，提高建筑热工性能、采暖空调设备的能源利用率，不断提高建筑热环境质量，降低建筑能耗；建筑是多个多功能系统，不能以建筑节能为由，影响和阻碍其它功能的实现；不能损坏周围环境、城市环境和生态环境。
三．关键技术
南方地区建筑节能设计的关键技术是自然通风技术和窗口外遮阳技术。
自然通风技术。
《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准广东省实施细则》规定“居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应有利于自然通风。”《公共建筑节能设计标准广东省实施细则》规定“建筑总平面的布置和设计，宜利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季自然通风。”
南方地区室内通风良好，可以最大限度地减少空调的使用时间，建筑节能的关键技术之一是自然通风设计。建筑的主朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间宜避开夏季最大日照朝向。为了使建筑获得良好的自然通风，不宜限制体形系数和窗地比，应改进居住结构，主要房间最好能开两面外窗，加强自然通风降湿；同时应解决雨天室内防雨和通风兼顾的问题，避免雨天因关窗使室内通风不良，造成室内热环境质量下降，影响室内采光和通风流通。
传统的居住建筑自然通风方法是打开门窗，靠风压作用和热压作用形成“穿堂风”或“烟囱风”来改善室内的热环境。
南方地区的主要气候特征之一，表现在夏热季节的4~9月盛行东南风和西南风，平均风速1.1~3.0m/s,沿海及岛屿风速更大，特别是沿海地区，还经常受到台风影响，据气象资料统计，该地区标准年室外干球温度在18~27℃的时数约4000小时，近半年多时间里可利用自然通风。充分利用这一自然资源进行自然通风降温，可以相对缩短房间的空调开启时间，达到节能目的。
房间应用空调设备保持室内舒适的热环境条件需要消耗能量和产生一定的噪音，而自然通风无能耗、无噪音，当室外空气品质好的情况下，空气新鲜、风力柔和、风速风向随时变化，人体舒适感很好。提高室内环境质量水平，居住建筑的通风换气也重要。
广东省建筑节能实施细则规定“居住区在总体规划时，应根据夏季主导方向进行建筑小区的规划，采用合理的布局、间距和适当的架空层以有利于小区自然通风降温；并宜在小区规划用地范围内，采取合理种植乔木、适当布置一定的水域面积、设置凉亭、廊道等遮阳措施，以改善建筑周围的热环境。”
实践研究表明，居住建筑群平面布局的“错列式、斜列式、自由式”与“行列式、周边式”相比，建筑相互挡风影响小，通风效果好。为了实现通风良好，建筑之间保持一定距离很重要，建筑之间距离为3倍建筑高度时，后排建筑的风压开始下降；建筑之间距离为2倍建筑高度时，后排建筑的风压显著下降；建筑之间距离为1倍建筑高度时，后排建筑的风压接近为零。
总体规划的建筑方案设计从空间布局上尽量做到：“前低后高”、“高低错落”，有利于自然通风。房间朝向选择原则：首先争取自然通风，同时考虑避免太阳直射辐射以及防止夏季暴风雨侵袭。在朝向上尽量使房间纵轴与夏季最多频率风向垂直，是组织好房间自然通风的最佳设计方法。住宅朝向以南偏东10℃~南偏西5℃为合理。以深圳地区为例，从减少太阳直射辐射的角度考虑，以正南为佳；从通风的角度考虑，是以偏于东南方向为佳。
合理选择建筑的造型，是组织好自然通风的有效措施。对于一字形建筑，可将主要房间布置在南向（夏季迎风面），背风面布置辅助用房；在长走廊中间布置出风口，利用公共走廊和楼梯间做出风口，来改善通风不好的中窗户获得穿堂风；对于“L”、“T”、“Y”、“I”、“王”形建筑，在连接前后段的房屋转折处部分多开门窗，作为后段的风口，可改善后段的自然通风。简式居住建筑由于进深大，可用天井、巷道联接，可运用不同层高的处理手法，取得通风效果；室内可用不到顶隔断，厅堂敞开，使穿堂风前后贯穿，侧旁长巷的冷风吹过，使人更觉舒适，加强室内的自然通风，都能取得不同程度的防热效果。
窗户的朝向、开窗面积的大小、开窗的位置对自然通风影响很大。气流在室内改变方向比气流直接由进风口到出风口好；在房间相对的两面墙上直对开窗，气流直流通过房间，自然通风气流组织效果不如错位开窗效果好。
窗户的面积大小也影响房间的自然通风。近年来为了片面追求外窗的视觉效果和建筑立面简约风格，外窗的开启率不足25%，导致房间自然通风量不足，不利于室内空气流动和散热，不利于室内卫生条件；当窗户装有纱窗时，气流量大大减少；居住者只有被迫选择开启空调来降温，已达到室内热舒适性的要求，增加了空调在夏季的能耗。
室外绿化设施合理，将在夏季为建筑外墙提供自然通风遮阳，减少空调制冷负荷，降低能耗；树木和灌木的优势是能够挡风，为建筑物提高隔热保温性能。
窗口外遮阳技术。
在建筑物的窗口设置一些遮挡物，起到阻挡阳光直接射进室内和作为外观装饰，这种措施称为窗户外遮阳。
当室外温度较高，加上阳光直射入室，会使房间过热和局部过热；当太阳强光直射到人体上，就会使人更加炎热难受，影响工作学习和生活健康；强光直射入室会影响室内的照度分布、产生眩光，使人容易疲劳，不理正常工作，并使室内的家具、衣物、书籍等褪色、变质；强光透过窗户射入的太阳辐射热，会增高空调房间温室，增加空调设备的负荷，造成室温的波动和空调费用的增加。
窗口遮阳的形成大体上分为选择性透光和遮挡式两种。选择性遮阳主要是靠反射、吸收太阳中的红外线和部分可见光，一般适应于各个朝向窗户透光。遮挡式遮阳主要是遮挡窗口外射来的阳光，适应于有选择方向的遮阳。
窗口遮阳就是使阳光不能直射入室，遮挡太阳辐射热、降低室温，避免各种不利强光的发生，改善室内热环境、光环境的作用；有美化建筑外观美感和起到节省空调能耗的作用。但遮阳对室内的采光和通风也有不利的影响。遮阳的设计应考虑采光、少挡风、导风入室，按节能规范的综合遮阳系数、外窗传热系数等设计计算。
四．节能设计
深圳地区建筑节能施工图设计应认真执行《<夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准>广东省实施细则》和《<公共建筑节能设计标准>广东省实施细则》，利用建筑节能软件辅助工具认真设计。外围护结构节能设计和屋面节能设计是施工图建筑节能设计的重点。
外围护结构的建筑节能设计。
外墙体建筑节能设计按广东省实施细则“建筑围护结构外表面吸收系数”和“建筑热工设计常用计算参数”等计算。
外墙体围护结构节能设计建议首选采用“加气混凝土砌块190厚,10厚挤塑聚苯板”的做法，详见附图一。它的平均传热系数、平均吸热系数和平均热惰性容易符合规范的节能标准规定。
居住建筑的外窗面积不应超过外窗（包括阳台门）的开启面积不应小于窗所在房间地面面积的8%或外窗面积的45%；公共建筑房间外窗的开启面积不应小于窗面积的30%；各朝向的窗墙面积比不应小于10%；当窗墙面积比小于12%时，外窗应全部可开启。
外窗是建筑节能设计关键步骤之一。因普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多，且夏季太阳辐射通过窗户入室内增加了总得热量，成为夏季空调负荷的主因。
外窗节能设计应考虑：控制各朝向窗墙面积比，外窗的遮阳、传热系数和综合遮阳系数等规范的标准。
在外窗的节能设计上，建议修改目前传统的“普通玻璃铝合金推拉窗”为“Low－E中空玻璃铝合金平开窗”的做法。它的平均传热系数、平均吸收系数、平均热惰性指标和综合遮阳系数等容易达到规范的节能要求。
屋面节能设计。
屋面节能设计的原理与外墙节能一样，主要节能措施有保温屋面、架空通风屋面、坡屋面和绿化屋面等技术，通过改善屋面层的热工性能、阻止热量的传递，达到节能的目的。
在屋面节能设计上，建议首选采用“刚性防水屋面（30挤塑聚苯板保温隔热）”的做法，详见附图二。它的屋面平面吸收系数、平均传热系数、平均热惰性指标等设计指标基本满足屋面的防水，隔热及规范的节能标准。
五、结束语
随着技术的进步和生活质量的提高，我国对于建筑节能也有了越来越深刻的认识。本文结合南方地区气候特征及光照条件,探讨了该地区节能建筑的自然通风技术及窗口外遮阳技术,以期促进我国节能设计的推广应用。
《南方地区建筑节能技术探析》
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文章名称： 南方地区建筑节能技术探析
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