夏热冬冷地区建筑围护结构的节能设计对策分析

夏热冬冷地区建筑围护结构的节能设计对策分析

建筑节能设计工作已在我国全面开展多年，国家建立健全了民用建筑节能标准体系，并鼓励制定、采用优于国家民用建筑节能标准的地方民用建筑节能标准。由于本地区为夏热冬冷地区，因而在执行标准时，应结合本地的气候特点、产业基础、能源状况作具体研究分析。本文重点研究夏热冬冷地区民用建筑的节能设计和节能建筑的现状，并且对节能建筑在施工和使用过程中凸显的质量问题做相应的分类研究。

标签：夏热冬冷地区；建筑；节能设计；研究

前言

自从国内建筑节能工作在上个世纪80年代全面展开以来，国家和地方同时颁布了若干相关法律条例、规范规程和设计标准辅助该项工作的实施，节能减排已经成为全社会的共同目标和责任。经过全行业的努力，该项工作取得了较为满意的成果，但整体评估，国内的节能建筑质量相对于国外发达地区还是比较落后，尤其在国内夏热冬冷的地区，由于地理环境、气候及各方条件的影响，节能建筑尚存质量问题，节能设计依然需要不断探索不断研究，并提出解决问题的方法。

1 夏热冬冷地区节能设计中建筑设计的基本内容

1.1建筑和建筑热工节能设计中一般规定和基本设计内容

①自然通风条件：总平面布置和设计，宜利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季自然通风。建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。②日照与朝向：建筑的主体朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间尽可能的避开夏季最大日射朝向。③形体系数的控制：以居住建筑为例一通廊式住宅的体形系数不宜超过0.35，塔式住宅的体形系数不宜超过0.40。因此，前期建筑方案设计，空间体型系数控制应合理。④建筑外围护结构的设计：屋面、外墙及窗等外围护结构的传热系数k值和热惰性指标D值，应满足国家《标准》的规定值。⑤建筑的窗户和墙的面积比例：在居住建筑节能设计中，外窗面积不应过大，各朝向的窗墙比北向不应大于0.45；东西向不应大于0.30；南向不应大于0.5。⑥通风与气密性：例如——居住建筑外窗（包括阳台门）的可开启面积不应小于外窗所在房间地面面积的8%，或外窗面积的45%。其气密性的要求为，1-9层的外窗在10Pa的压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于2.5m3，且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于7.5m3等。

1.2节能设计的技术路线

由于南方北区的夏热冬冷地区与北方的气候条件、能源结构不同，在节能建筑的设计及施工中，除了冬季保温还存在夏季隔热以及在过渡季节中的通风和除湿问题，因此、南方的节能设计应有本地区的技术路线。

南方节能设计技术的重点是考虑自然通风、围护结构遮阳和隔热等适合南方气候特点的技术；外墙应以自保温体系为主，外贴材料为辅；屋面则以贴铺材料为主。

2 节能建筑常见质量问题的内容分类与对策

鉴于上述夏热冬冷地区的气候特点的原因，新建和改建的节能建筑在使用中表现出了若干质量问题，而这些质量问题可以通过节能设计、构造选材和在施工过程中采取的工艺予以解决，笔者在此对于这些问题作出粗略分类并探讨解决问题的相应对策。

2.1高层建筑的外保温抗风

建筑所承受的风荷载与建筑高度成正比，因此在保温层的设计中，特别是保温层与建筑幕墙组合的构造中，应考虑到风压的相应计算，保温构造层与主体结构应连接牢固，且满足抗风压、水密性、气密性的要求。

2.2保温层外部粘贴瓷砖的牢固性

高层建筑设计中，如果采用外墙外保温、面层为陶瓷锦砖饰面等构造方式，就应该采取较为严密的工艺进行，否则因风压和大气的作用而导致瓷砖脱落，使建筑存在安全隐患。

对应措施：①外墙采用自保温系统；②控制外墙保温砂浆的厚度或将外墙外保温系统调整为外墙内保温。

2.3抹灰墙面的脱落和开裂

在大量性的居住建筑中，常使用保温砂浆作为外墙保温材料。由于南方夏热冬冷地区雨季相对长，温度、湿度差异性较大，同时、建筑项目在施工的过程中对材料的质量监管不力，因此经常出现抹灰系统的脱落和开裂现象，影响了保温系统的性能，降低了建筑产品的质量。

对应措施：①加强施工监管；②外墙采用自保温系统或适当选用外墙内保温系统；③加强构造系统设计，采用抗裂砂浆、耐碱网布或热镀锌钢丝网做为防护层。

2.4关于外窗热辐射对室内节能效果影响的处理方案

夏季是一年四季中气温最高的季节，尤其是在夏热冬冷地区的表现尤为明显，因此应该采取相应的措施解决太阳直接辐射和防热隔热问题。因此、在建筑设计中应增强窗户的防热和遮阳性能，从而降低空调用于降温的能耗量。

采取的对策：①避免室外的热量从窗户传入室内中，导致室内温度的增高，特别是朝西的窗户，因为夏季中温度最高的是在中午和下午时段，因此可以采用窗口遮阳方式，利用绿化或组合建筑构件设计处理（如出檐，雨棚，外廊等）。②外门窗玻璃选型应采用各种热反射玻璃或贴热反射膜。③在公建设计中，若采用了遮阳措施，应将外遮阳系数计入外窗的遮阳系数中。④应合理选用传热系数K值低、气密性好、遮阳系数sc值低的外窗。⑤南方的北区，宜设置便于控制和维修的活动外遮阳装置（如外遮阳活动百叶窗帘，可根据太阳方位调整的电控窗帘等）。

2.5保温层内部结露情况

结露现象的发生是由于建筑物中实际的水蒸气分压比饱和情况下的水蒸气分压高导致的。温度的梯度数值越高，结露情况越容易产生。如果建筑物中的水蒸气的渗透路径被一些物质所阻隔后，就会导致两边的水蒸气分压现象的出现，如果分压情况较为严重就有可能呈现出结露的情况。结露的产生会降低围护结构的隔热保温效果，甚至引起外部保温层脱落。

对应的对策：

（1）在面对建筑物水蒸气分子的入侵时，应该加强难进易出的原则，即在水蒸气进入建筑物的端口就应该对其进行有效的阻隔，便能避免水蒸气分压差情况的发生从而遏制结露情况的出现。在空调建筑的外层保温系统上需要增设隔气层来阻止水蒸气的渗入。

（2）普通民用建筑和办公楼建筑内部虽然存在结露的情况，但室内冷空气的湿度都比饱和度小，而室内的供冷通常是采取间歇性的方式进行，因此产生的结露现象对其传热作用不会十分显著。在冬季，湿度较高的是在室内环境中，因此不会出现有水蒸气分压的情况出现，就不需要做任何措施去防止结露现象的发生。

2.6热桥现象的相应解决办法

建筑的围护结构的材料通常情况下是采用钢筋混凝土和金属，或者为混凝土梁、肋、柱成品构件等，室外的高温在热量辐射到这些结构后，就会产生围护结构的内外温度差异和热流的密集情况，所产生的传热结构被称作热桥。热桥情况通常出现在内外墙发生接触的地方；外门窗和内门窗发生接触的地方；外墙结构和楼板、屋面接触的地方；烟囱和排气道和屋顶接触的地方等，导致热桥产生的地方如此多，热桥现象的生成又不能避免，而在保温层断开的节点上，部分区域的热阻情况虽然较小但是传热的系数较高，通常情况下是由三维或者二维方式来进行热量的传播，这种传热形式往往会加剧降温能耗量。

解决方法：①加强对热桥形成的适度控制，在那些极易产生热桥现象的地方采取一些办法去阻止热桥对围护结构造成的传热作用，比如遏制结露现象的发生便能有效的控制热桥对围护结构的传热。⑦外漏梁板部位局部保温，抑制热桥传

热作用。

3 结语

建筑节能是关系到我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一，工作复杂而任务艰巨。虽然在国内的夏热冬冷地区，建筑节能设计相对于其他地区难度大、需要注意的细节多，但只要我们认真思考，进行充分、细致、深层次的研究，找出其症结所在，便能顺利完成节能减排工作任务和既定节能标准。