夏热冬冷地区建筑节能技术初探

摘要：随着国家可持续发展战略的提出，发展低碳经济、实现建筑节能得到了政府和社会各界的重视。本文结合笔者的工程实践，以建设部节能试点示范工程---武汉金都•汉宫在建筑节能上的做法，对夏热冬冷地区如何实现65%节能，提出了具体的解决方案，为夏热冬冷地区如何实现65%节能提供参考。

关键词：夏热冬冷地区；65%节能；建筑节能

1建筑节能概述

所谓的建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。建筑节能具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗，还包括利用太阳能、地热（水）能源的综合技术工程。

我国地域辽阔，各地气候差异悬殊，绝大部分地区属于夏热冬冷地区。因而如何在夏热冬冷地区实现65%节能就显得特别有意义。近年来随着人民生活水平的提高和我国建筑业的快速发展，建筑耗能正在逐步提高到能耗总量的1/3以上。作为耗能大户的建筑，其节能也就成为关系国计民生的重大问题。

建筑能耗即建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中，以建筑采暖和空调能耗为主，占建筑总能耗的50%~70%。所以，随着人民生活水平的不断提高、城镇化进程的加快以及住房体制改革的深化，我国的建筑能耗必将进一步增加。

但建筑节能不能以牺牲人的舒适和健康为代价，否则节能便失去了意义。所谓的建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。因此，建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施，符合全球发展趋势。其解决途径只有两种：一方面通过开发利用可再生能源及节能建材等途径降低建筑能耗的需求；另一方面要提高能耗系统的效率，从而降低终端能源使用量。

2 夏热冬冷地区建筑节能技术应用

武汉市位于长江中下游地区，是典型的夏热冬冷地区。2001年7月，建设部颁布了《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，提出了全面实现建筑节能50~65%的战略目标。武汉市于11月29日出台新规定：从2005年1月1日起，武汉市新建、改建、扩建的住宅建筑工程，必须达到50%建筑节能标准。作为建设部节能试点示范工程―武汉金都•汉宫，势必大力、大胆、大量地运用四新技术以实现65%的建筑节能目标。

2004年11月，武汉金都•汉宫通过建设部节能试点示范工程的专家论证。武汉金都•汉宫为了实现65%节能目标，针对围护结构采用了：STO聚苯板薄抹灰外墙外保温系统、蒸压加气混凝土砌块砌筑体系、断桥中空LOW-E玻璃彩铝窗、屋顶隔热节能技术。在采暖、通风等设备使用上采用了：户式中央空调系统、户式新风系统。此外，还根据项目的实际在路灯、游泳池等位置兼顾了太阳能等可再生能源的利用。

2.1 STO聚苯板薄抹灰外墙外保温系统

武汉金都•汉宫采用的是德国STO瓷砖饰面膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，项目各栋住宅根据设计的体形系数、窗墙比和围护结构组成等数据，经中国建筑科学研究院开发的《夏热冬冷地区居住建筑能耗分析软件DoE-2IN》计算，全部达到65%节能标准，在其他围护结构指标值满足标准要求的前提下，其外墙外保温EPS板厚度1、2、5~8＃楼为50mm，3~4＃楼为80mm。

2.2 蒸压加气混凝土砌块砌筑体系

蒸压加气混凝土砌块是以70%左右的粉煤灰与定量的水泥，生石灰胶结料、铝粉、石膏等按配比混合均匀，加入定量水，经搅拌成浆后注入模具发气成型，经静停固化后切割成坯体，再经高温蒸压养护固化而成的一种轻质、多孔的新型墙体材料。具有容重轻，保温隔音、机械强度高和可加工性等特点。技术要求符合国家标准《蒸压加气混凝土砌块》（GB11968-89）的要求。该产品广泛用于工业与民用建筑，作为承重或非承重的结构材料和保温围护材料，具有显著的建筑节能效果。

金都•汉宫的实施方案：地下室填充墙均采用MU5的加气混凝土砌块及M5混合砂浆砌筑，墙厚根据建筑需要确定；±0.000以上填充墙均采用MU5的加气混凝土砌块，外墙及分户墙厚200，内墙厚150或100，采用M5混合砂浆砌筑；加气混凝土砌块干容重不大于6.0kN/m3，吸水率不大于40%。

2.3 断桥中空LOW-E玻璃彩铝窗

中空玻璃密封的中间空气层导致导热系数较普通玻璃低得多，单片6mm玻璃的K值为5.75kcal/mhºC，一般中空玻璃K值为1.4-2.9kcal/mhºC，与单片玻璃相比，中空玻璃的隔热性能可提高两倍，对装有空调的建筑物可大幅度降低其耗电。夏天可以隔热70%以上，冬天室内暖气不易流失，减少热量损失可达40%，起到保温的作用，从而将夏凉冬暖变为现实。

中空玻璃由于中间层空气的作用，一般能够降低噪音30至40db。

由于中空玻璃采用双层玻璃结构，抗风力及外击力较好，可以抵抗高强度的正负压气流，在长江边百米高层采用中空玻璃最为适宜。

中空玻璃的湿气渗透率很低。单片玻璃因室内外温差关系，玻璃表面易造成结露，遮挡视线，污损窗框、窗帘和墙壁。而中空玻璃的热阻较大，室内一侧的玻璃不易结露，而且其内部密封，空气的水分燥剂吸收，不会在隔层出现露水，玻璃表面能始终保持平整、清晰。此外，中空玻璃采用丁基胶或多合一胶条式的中空玻璃边缘密封系统，一次成形，没有驳接处，能有效加强中空玻璃的密封性，从而提高中空玻璃的使用寿命。

采用Low―E玻璃，能减少室外阳光中的有害紫外线对人体的伤害，减少反射光对其它建筑和人群的伤害。

根据65%节能要求，使得门窗综合导热系数k≤2.5w/(m².k)，即保温性能达到8级以上，金都•汉宫采用中空LOW-E（5+9A+5）玻璃，窗框采用材质厚度为δ≥1.6mm铝合金框，其表面采用静电粉末喷涂工艺；窗的开启方式为内开内倒的平开模式；该工程作为濒临长江的高层住宅，要求抗风压性能、空气渗透性能、雨水渗漏性能、保温隔热性能及隔声性能达到或超过国家标准。

2.4 屋顶隔热节能技术

几十年来，我国建筑相当普遍地采用了平屋顶。这种屋顶不仅容易漏雨，而且保温隔热效能差，能源浪费严重，住在顶层房间的居民深受冬寒夏热之苦。近年来，参照国外经验，用挤塑聚苯乙烯（XPS）板做倒置屋面保温层，对屋面结构进行革新，效果良好，已在不少工程中得到应用。XPS板具有连续的表层和闭孔式蜂窝状结构、组织均匀、连接紧密、强度高、隔湿性和耐气候性能好、不易老化等优点。用这种XPS板做屋面保温覆盖在防水层之上，使保温层起到保护防水层的作用，既可使防水层免受日光的暴晒，又大大缓解了防水层受外界温度的影响，还可避免防水层受到磨损、冲击、穿刺等破坏，使防水层寿命大大延长。倒置屋面构造并不复杂，用挤塑聚苯板排铺（不是粘贴）在防水层上，再用石块或混凝土块压住即可。考虑到XPS板价格较高，也可改用EPS与水泥砂浆或薄层混凝土复合成板，但要注意所用EPS板密度应大大提高，以延长其使用寿命。在屋顶上架设凉棚，种植攀藤植物，可以使屋面接受到的太阳辐射大为减少，对夏季屋顶隔热十分有利，还改善了环境。在屋顶上种植花草或蓄水降温，也有良好的隔热效果，但要做好屋面防水，避免产生渗漏。在屋面上设热反射层或热反射涂层，也能起到隔热作用。近来斜屋顶用得越来越多，由于有屋面瓦做防水保护，斜屋面可灵活采用不同高效材料作保温隔热层（如EPS板、玻璃棉板、岩棉板等）。这些板材根据不同情况可铺在斜屋面下或顶棚上。

金都•汉宫物面采用50mm厚挤塑聚苯板+60mm膨胀玻化微珠混凝土+120mm钢筋混凝土的构造形式；该构造形式K≤0.50W/(m².K)；D≥3.0，满足夏热冬冷地区65%节能的要求。

2.5 户式中央空调系统

金都•汉宫设置日本大金VRV家用中央空调系统，其内、外机容量配比可达130%，采用与VRVII同样形式的冷媒接头连接方式，一套配管最多可连多达9台的室内机。大金RMX160C主机C.O.P值（能效比）：制冷：3.00；制热：3.52；制冷量15.5KW。家用VRV是变频系列，具有精确的温度控制和省电、节能的优点。空调机会自动根据房间的负荷变化，调节整个系统的运行状况，使房间温度尽可能保在恒定的范围内。

2.6 户式新风系统

金都•汉宫按3A住宅性能指标A59子项设置户式单向流新风系统。以满足每人每小时不低于30m³的要求。考虑建筑节能的要求，其无级变速风机可保证冬夏使用空调时既保证必要的新风，又可减少能量损失；春秋季或室内污染严重时则可加大排风量，以更多享受新鲜空气带来的清新。本项目采用法空EVKD 20型主机。

2.7 可再生能源利用

2.7.1生态小区室外光环境：

金都•汉宫室外光环境按以下要求设置：道路照明：15－20LX；住宅日照按《城市居住区规划设计规范》50180－93执行；室外公共照明宜采用绿色照明；小区内采用反光指标牌，反光道钉，反光门牌等，建立区内道路识别系统；通过高、中、低、远、近、虚、实等不同照明形式，在不同地区按不同的要求合理配置路灯、庭院灯、草坪灯、地灯等，形成丰富多彩，温馨宜人的室外立体照明系统。此外，小区采用飞利浦LED照明系统，为城市亮化提供更为绚丽的风景。

2.7.2光-电技术应用：光-电技术是把太阳光的能量通过半导体材料转化成直流电的“光-伏技术”，又称光伏电池或太阳能电池。当光子进入半导体中，电子被释放，产生直流电。金都•汉宫利用光-电技术应用于住宅轮廓线照明、草坪灯、景观灯和护栏灯等。

2.7.3光-热技术应用：是当今利用太阳能最普及的技术。按太阳能加热的温度可分为低、中、高三等；按集热器的类型可分为抛物面槽式系统、中央集热器、抛物面碟式系统三类；按集热方式可分为水加热、空间加热、过程加热三种。金都•汉宫利用光-热技术应用于游泳池水体加热。

3 结语

目前，我国建筑用能浪费极其严重，而且建筑能耗增长的速度远远超过我国能源生产可能增长的速度，如果听任这种高耗能建筑持续发展下去，国家的能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求，从而不得不被迫组织大规模的旧房节能改造，这将要耗费更多的人力物力。在建筑中积极提高能源使用效率，就能够大大缓解国家能源紧缺状况，促进我国国民经济建设的发展。建设部节能试点示范工程---武汉金都•汉宫在建筑节能上的做法，对夏热冬冷地区如何实现65%节能，提出具体的解决方案，为夏热冬冷地区如何实现65%节能提供了参考案例。