冬冷夏热地区节能建筑设计思考分析

摘要：探究了冬冷夏热地区在相应的气候条件下以及用能方式等也北方单纯采暖地区的特殊性不一样，本文对两地区的建筑节能方式进行阐述，在此基础上针对目前冬冷夏热地区的建筑节能所存在的问题进行分析，同时提出了适合本地区的建筑节能的设计方法，为冬冷夏热地区的节能建筑设计提供了研究方向。

关键词：冬冷夏热；节能；建筑；设计

从二十世纪八十年代开始，虽然国家在不断加大建筑节能工作的力度，相继出台了大量的相关法规和兴建了大量的节能建筑，也取得了令人瞩目的成绩，但就住宅建筑节能整体的发展水平而言，我国仍然处于十分落后的地位，所建的节能住宅，不论在数量上，还是在质量上，远远没有达到节能50%的要求。特别是夏热冬冷地区，因为其特殊的地理环境，在节能减排方面更是不甚理想、夏热冬冷地区建筑节能的热工设计有其自身的特点，与北方寒冷地区和热带地区不同，建筑的热过程涉及夏季隔热、冬季保温及过渡季节的除湿和自然通风等四个阶段因素。在夏热冬冷地区在进行围护结构热工设计应根据这一地区的气候特点同时考虑冬夏两季不同的热量传递以及在自然通风条件下建筑热湿的双向传递过程。

1气候特点与用能方式

1.1气候特点决定技术要求

夏热冬冷地区气候显著特点为：夏季炎热，冬季湿冷，台风影响严重，长年湿度很高。于是在建筑节能上要求围护结构既要考虑冬季采暖，更要兼顾夏季隔热，同时还要求能够具备防潮防水的功能。相比而言，北方采暖地区建筑节能则只需要解决围护结构冬季保温问题，而南方夏热冬暖地区则只需解决围护结构夏季隔热问题。因此，对于夏热冬冷地区而言急需研发兼保温和隔热双重功能及良好的防潮性能的材料与技术体系。

1.2用能方式决定能耗模式

夏热冬冷地区居住建筑用能特点为：以空调为主；集中于夏季制冷；间歇式用能；分室使用。因此这一地区在建筑用能方面与北方采暖地区建筑有着截然不同的方式。前者建筑用能以夏季制冷为主，在用能方式上具有间歇式、分室用能的特点，无论夏季制冷还是冬季采暖，冷热源均以空调器为主；而后者建筑用能以冬季采暖为主，用能方式上实行统一供暖制，且采暖期室内几乎所有空间24小时不间断供暖。用能方式的不同将导致两地区建筑（尤其是居住建筑）能量耗散模式的本质差异。从而也决定了节能设计方法的不同。然而夏热冬冷地区的相关的节能基础理论研究几乎是空白。

2 夏热冬冷地区模式的能耗模式

夏热冬冷地区建筑由于间歇式、分室用能的特点，其能量耗散的模式与北方模式不同。根据课题组针对本地区居住建筑的调研：在用能时间上，这一地区冬季采暖期间空调运行时间平均每天不超过4小时，夏季制冷期间，平均每天空调运行时间8到12小时； 同时在用能空间上，即使是严酷的夏季，同一时段内建筑室内最多 1/3-1/2的空间使用空调。这样的一个用能特点下，导致这一地区建筑内部热环境相对复杂且恶劣，室内非用能房间与室外的温度环境相差无几。所以，此时建筑物内部不再是恒温体，能量耗散的方式不再是单一的向外，用能房间的能量除了向室外空间传递外，还会向室内非用能房间传递。

由此可见，夏热冬冷地区目前的节能模式事实上是平移了北方采暖地区的模式。而对于本地区居住建筑而言，其正确的节能模式应是： 用能方式上间歇式、分室制冷，室内用能空间与用能时间均不及北方地区的1/2（ 即用能频率不及北方建筑的25%）； 能耗模式上室内热环境相对复杂，不再是恒温体，能量耗散的途径不再是单一的向外，用能房间的能量向室外及室内非用能房间同时耗散；设计方法上应引入以户（ 室） 为单元、内外兼顾的节能设计计算模式；控能关键上应内、护结构并重，均衡控能。

3 夏热冬冷地区建筑节能研究方向的思考

3.1 能耗模式的研究

基于夏热冬冷地区气候条件，以及间歇式、分室用能的特点，开展本地区建筑能量耗散模式的研究，通过提炼能耗模式建立适合于本地区能耗计算分析方法，从而对于散失到并不需要用能空间的能量进行设计计算和有效控制，实现能耗设计模型与实际能耗方式一致，并为本地区建筑节能设计方法的进一步研究提供理论基础。

例如，夏热冬冷地区节能建筑，尤其是空调建筑，在钢筋砼墙上做外墙外保温系统时，单纯考虑围护结构的传热系数是不够的，应分析内部结露，并验算湿度的增量，注意材料层次的分布；必要时采取防结露的构造措施，避免保温层内湿度过大影响保温效果甚至因此对保温层造成破坏。夏热冬冷地区夏季除了空调建筑外，其他普通住宅和办公楼虽然保温层内部也有结露的现象，但供冷期的湿度总量不会超过材料的允许湿度增量，在供冷间歇期会逐步的蒸发，对隔热效果的影响不大；冬季由于室外比较干燥，相对湿度不高，对于外墙外保温可以不考虑结露的影响。

3.2 节能设计方法的研究

基于本地区的能耗模式，在设计方法上引入均衡设计、内外兼顾的思想，开展内、护结构热工性能的平衡控制研究，创立内、护结构与楼面，门窗与围护结构的热工平衡方式，合理设定内护结构的热工性能指标，实现均衡节能。从而形成基于夏热冬冷地区能耗特点的以户（ 室） 为单元的建筑节能设计模式，摆脱目前不符合地区实际的以整栋建筑为单元进行设计的北方模式，从根本上解决本地区建筑节能理论节能率与实际率的一致性

问题，实现节能与节约同步。

例如，外窗辐射影响室内节能效果的解决措施。夏热冬冷地区和夏热冬暖地区均属于夏季炎热地区，在这些地区，建筑防热是避免室内过热，窗户是围护结构传热的薄弱部位，窗户防热是建筑防热的重要内容，降低空调能耗的主要措施。夏热地区窗户节能的重点：尽量减少通过窗户进入室内的热量，由以上的分析，可知夏热冬冷地区夏季窗户由太阳辐射进入到室内的热量比基于室内外温差的热量大，尤其是西向窗户的辐射热量比温差得热大的多，占热流的绝对主导地位。因此减少辐射得热是夏热地区建筑物外窗节能的首要任务。对辐射得热的控制首先是对太阳直射的控制，其次是对天空散射及环境反射辐射的控制。在夏热冬冷地区，南向窗户一般对应于主要使用房间，在满足采光和景观的需求的基础上，有必要采取遮阳措施对辐射得热进行控制。北向窗户部分时段也可以接受到太阳辐射，天空散射与环境辐射占辐射得热的主要部分，和南向窗户类似，有必要采取遮阳措施。东西向窗户长时间接受太阳低角度直接辐射，采取遮阳措施，减少由窗户进入室内的辐射能，对维持室内良好的热环境，降低空调能耗具有很大的意义。采用活动式遮阳减少夏季空调能耗，又不增减冬季采暖能耗，对建筑节能有很大意义。

3.3 节能应用体系的研究

基于防火、安全与耐久等方面的需求，开展夏热冬冷地区适用节能应用技术体系的研究。以内护结构的自保温化、无机化等为技术手段，研发具有良好保温隔热性能的墙体材料及其成套应用技术。

4 结语

建筑节能是世界性的大潮流和大趋势，是二十一世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点，对于我国夏热冬冷地区而言，在国家大力推进循环经济发展，促进节能减排的大背景下，大力推广民用建筑节能对于我国国民经济的良好运行具有显著的意义。

参考文献：

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[2]李晓润，李文，王燕.首都经济贸易大学体育馆钢结构网架滑移施工安装技术[J].钢结构，2011（5）：52-55