夏热冬暖地区既有建筑节能改造技术

摘要：夏热冬冷地区现有建能耗大的问题，这一地区的建筑必须充分满足夏季的防热要求，一般可不考虑冬季保温，但对于夏热冬暖地区的北区可兼顾。要根据当地气候特点，对现有建筑结构护热工性及室内热环境状况进行分析，从墙体、屋顶、窗户及室外热环境提出节能改造。

关键词：夏热冬暖;地区;既有建筑;节能;改造技术

夏热冬暖地区位于我国南部，在北纬27°以南，东经97°以东部分地区，包括海南全境、广东大部、广西大部、福建南部、云南小部分以及香港、澳门与台湾。该地区夏季漫长，冬季寒冷时间很短，甚至几乎没有冬季，长年气温高且湿度大，气温的年较差和日较差都小，太阳辐射强烈，雨量充沛。最热月平均温度25℃～29℃，累年最冷月平均温度高于10℃，累年日平均温度大于等于25℃的天数为100～200d。由此可见，这一地区的建筑必须充分满足夏季的防热要求，一般可不考虑冬季保温，但对于夏热冬暖地区的北区可兼顾。

1．夏热冬暖地区的气候特征与既有建筑夏季室内热环境状况

冬季的采暖要求。夏热冬暖地区既有建筑的围护结构，普遍采用240mm或180mm厚实心普通砖或190mm厚空心普通砖墙，其传热系数值K>1.8W／(m2・K)，隔热性能比较差，尤其是西向的墙体在夏季其内表面温度可达到35℃～36℃，接近夏季室外计算温度的最高值。传统预制板架空通风屋顶[K=3.0W／(m2・K)]虽有一定的隔热效果，但在夏季高温炎热的气候条件下，经实测其内表面最高温度可达40T；左右，对人体产生明显的热辐射。与围护结构墙体相比，门窗的热阻远低于墙体，是隔热的薄弱环节。由于既有建筑的门窗多采用单层铝合金窗[K=6.25W／(m2・K)]，有的还是气密性很差的木窗、钢窗，空调的耗能近一半是该处引起的。通过上述分析可见，夏热冬暖地区既有建筑由于护结构(包括门窗部分)的传热系数偏大，门窗气密性差，屋顶隔热性能不足，在炎热的夏季室内气温超过30℃，有的甚至高过33℃～35℃，远高于夏季室内热舒适温度的上限28t，不仅使该地区夏季室内热环境难以满足人们的正常的生活和工作需要，而且造成空调能耗的巨大浪费。

2．墙体节能改造技术

根据建筑围护结构传热计算：Q=K(ti- te)F可知，要降低传热量，必须减少传热系数K的值、护结构的面积F以及室内外的温差(ti- te)。由于外墙围护结构面积占整个建筑表面积的比例较大，对于一幢层数在6层的单元式住宅，外墙面积约占整个建筑护结构面积的65％，随着建筑高度的增加，这一比例将进一步增大。同时，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑护结构总能耗损失的50％。由此可见，加强外墙的保温隔热性能对提高建筑节能具有十分重要意义。对既有建筑外墙的节能改造，可通过提高建筑外墙的总热阻、设置通风隔热墙以及外遮阳等技术措施来达到减少能耗的目的。对外墙的节能改造可采取加设隔热层的做法，使其传热系数值K=1.0W／(m2・K)；对于相对平整大片的东、西墙面还可采用通风隔热墙的做法，若在通风墙体的顶部与底部设置可开闭的通风口，在冬季关闭通风口还能起到保温墙的作用。

从围护结构内表面平均温度计算公式Qi=t i + ( tsa－t i)R i／R可知，为降低室内内表面温度包，除了增大围护结构的总热阻只外，还叮以采取降低室外平均综合温度乙的方法。为此，夏热冬暖地区既有建筑的节能改造还可以通过对外墙采取遮阳和对外墙进行浅色饰面的措施，降低太阳对外墙的辐射强度及减少外墙对太阳辐射的吸收，以达到降低室外综合温度的目的，其中采用绿色藤蔓植物遮阳，不失为一种有效的方法。利用绿色植物的生态隔热措施，不仅能遮阳，降低太阳对护结构的辐射强度，而且由于绿色植物对太阳辐射的吸收和蒸腾作用，降低了遮阳构件对周围环境的太阳辐射反射和热转移量，从而有利于改善建筑外部的热环境，进而减弱城市的热岛效应。此外，若遮阳设施采用用具有光电转换功能的太阳能光伏电磁板，不仅遮阳还能利用太阳能。

3．屋顶节能改造技术

与外墙面相比，屋面所占建筑外表面面积的比例，虽低于墙体，但由于所处的位置特殊，对建筑的能耗影响较大。既有建筑的屋面隔热多采用预制板架空通风隔热屋顶，未设保温隔热材料，其传热系数K=3.0W／(m2・K)，远低于该地区目前现行的居住建筑节能设计标准值K≤1.0W／(m2・K)和公共建筑节能设计标准K≤0.9W／(m2・K)的要求。在炎热的夏季，强烈的太阳辐别使屋顶表面的综合温度高达70℃～80℃，顶层室内温度要比下层的室内温度高出3℃～4℃，增加了顶层房间的空调能耗。因此，提高既有建筑的屋面隔热性能，对改善顶层的热环境和降低建筑的能耗都具有重要的意义。

4．窗户节能改造技术

窗户与其他建筑护结构相比，由于其传热系数大，气密性差，且太阳辐射透过率高，因此是建筑隔热的最薄弱环节。目前夏热冬暖地区既有建筑的窗户普遍为单层铝合金窗，其传热系数K值高达6.0～6.5W／(m2・K)。早期建造的建筑有的还是采用钢窗或木窗，气密性就更差。针对上述窗户节能存在的问题，应从减小其传热系数、提高气密性以及采取有效的遮阳措施等方面着手进行节能改造。

5．改善既有建筑外部环境，减弱室外热湿作用

室内热环境总是受到室外热湿作用的影响，尤其在门窗开启时其影响更甚。为改善建筑内部的热环境和降低由于外部热湿环境的不利影响所造成的建筑能耗，除了上述的提高建筑护结构的隔热性能外，还可以通过改善既有建筑外部环境的小气候、减弱室外的热湿作用来达到建筑节能的目的。对既有建筑的外部环境改造可采取在其周围种植被乔木、将硬地改为透水性铺砖地面、在建筑外墙进行垂直绿化、在有条件的地区还可在建筑的周边设置水体等。以上这些措施都能起剑减弱太阳对建筑的热辐射和降低室外综合温度的作用。

6. 结语

对既有建筑节能改造是一项长期的且量大面广的工作。为使该项工作真正得以落实，充分发挥其在建设节约型社会和国家可持续发展战略中的重要作用，还必须加强有关政策方面的研究，以政策扶持推动建筑节能改造工作的开展。应采取各项优惠政策，积极鼓励建立专门的建筑节能工程公司从事既有建筑的节能改造工作。■

参考文献

[1]张林峰.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.

[2]李丽华.建筑钢结构技术.北京：机械工业出版社,2004.