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谈西南地区居住建筑的节能——以重庆为例

发布:2009年8月14日 浏览:

作者:尹书菊

摘要: 随着社会经济的发展和人们对环境要求的提高,减轻大气污染,改善建筑热环境以及发展建筑业,都需要我们进行建筑节能。本文分析了建筑节能的涵义和西南地区城市的气候特点,并以重庆为例提出了西南地区建筑节能现状的节能措施。

关键字:西南地区;气候;建筑节能;重庆

我国的建筑节能工作开始于二十世纪八十年代初期,从宣传介绍发达国家的建筑节能状况、制定采暖居住建筑节能设计标准起步,继而不断颁布了一系列的法规与标准,表明中国正不断提高对建筑节能的重视程度。在实际工程方面,建筑节能工程从点到面正逐步扩展,已从少数北方城市建造单栋节能试点住宅发展为几十个南北方城市成批建造建筑节能示范小区。但目前,我国依然是建筑能耗大国,建筑节能工作还处于初步发展阶段,加强对建筑节能的研究、应用及推广,其意义甚为重大。

1建筑节能的概念及意义

建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中,合理地使用,有效地利用能源,提高能源利用效率,以便在满足同等需要或达到相同目的条件下,尽可能地降低能耗,以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标;具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗,是一项涉及到设计、构造和利用太阳能、地热(水)能源的综合技术工程[1]。

建筑节能是人类可持续发展计划中重要的组成部分,实施建筑节能对于缓解资源、环境矛盾,实现经济增长方式的根本转变,实现经济社会的可持续发展具有重要的现实意义。主要表现在以下几方面:

(1) 建筑节能有利于社会经济的发展。

(2) 建筑节能有利于改善热环境。。

(3) 筑节能有利于促进建筑业的发展。

2西南地区城市的气候特点与建筑节能现状

2.1 西南地区城市的气候特点

夏热冬冷处于我国寒冷地区和炎热地区之间,属于过渡地带。其大致范围为秦岭,淮河以南,南岭以北,四川盆地以东。包含建筑气候区划的Ⅲ区的全部,即上海,重庆二直辖市;浙江,江西,湖北,安徽,湖南五省全境;江苏,河南二省南半部;四川,贵州的东部;陕西,甘肃二省南端;广东,广西北端。涉及到16个省,市,自治区。

夏热冬冷地区的气候显著特点是夏天热,冬天冷,而且常年湿度很高。这个地区气候不佳,是世界上同纬度地区气候条件较差的地区。最热月的平均气温为25一30℃,而且以28一30℃居多;其地区7月份的平均气温,比世界上同纬度其它地区一般高2℃,是地球上这个纬度范围内除了沙漠干旱地区以外最炎热的地区。由于纬度较低,又多连续的晴天,夏天太阳辐射相当强烈,太平洋副热带高压盘据长江中下游地区,笼罩时间达1个多月。从太平洋吹来的凉风,又受到东南丘陵的阻挡,使夏天这个地区主要背风面,因而往往是静风天气。多数地方高于35℃的酷热天气有半个月到1个月之多,最热月14时的平均气温达到了32~33℃,最高气温高于40℃,最低气温也超过28℃,全天无凉爽时刻。白天热浪滚滚,夜间静风率高,白天积蓄的热量难以散发,气温仍然居高不下。这个地区的大城市还普遍存在一个“热岛”问题。根据风速,风向,地形及建筑密度和高度的不同,城市中心地带气温一般比周边地区要高1~3℃不等。长沙,武汉,重庆,南京,南昌等城市都往往被人们称为“火炉”[2] 。

2.2 以重庆为例——建筑节能设计中出现的典型问题

2.2.1窗户材料的不当选择

目前,本地区的居住建筑外窗几乎全部是单层玻璃窗,铝合金窗框居多,钢窗也有很少一部分,传热系数大于6.4W/(m2·K),且气密性不佳,是导致室内小气候不良的最重要因素[3]。

2.2.2 窗洞尺寸的增加导致开启面积的减少

从上世纪90年代末开始,重庆地区新建的住宅建筑逐渐加大了开窗面积,很多开发商把大尺度的景观窗作为楼盘的卖点,过度加大住宅的窗洞尺寸,使

得房屋围护结构的整体保温隔热性能下降,建筑的节能问题也更加突出。随着窗户尺度的加大,与之相反的是窗户可开启的面积却在减小。在夏季气候湿热的成都地区,小面积开窗不利于室内的通风,大大降低了室内空气环境质量。洞口面积和开启面积在背道而驰,失去窗户的本意。在非典等传染性疾病面前,住宅的通风换气显得尤为重要,这种大窗户小开启的做法显然是不利的。

2.2.3缺乏遮阳设计

重庆地区夏季室内过热(空调房间制冷能耗较大)的主要原因是从窗户进入室内的大量太阳热辐射,所以有效的遮阳是注重生态的设计必不可少的一个方面。但是近年来,外窗遮阳在重庆的居住建筑设计中几乎是空白,而居住者自发安装的遮阳棚由于缺乏良好的设计,往往存在遮阳效果和形式感差以及质量低劣的缺陷。

3 以重庆为例——建筑节能应注意的几点

根据目前重庆市的节能现状,笔者认为重庆市城市住宅节能设计是应该注意以下几个方面:

3.1窗框材料和墙体材料的选择

3.1.1 窗框材料的选择

框料的导热系数越小,其传热阻越大。木、塑、钢、铝是常用的基本框料。从材料的导热系数指标可知,在重庆市住宅窗框材料的选择上,木、塑料框料的导热系数较小,应首选。但木材的耐燃和耐潮湿能力很差,所以窗框料以塑料为更佳。钢、铝材料的导热系数大,为满足节能要求,在重庆市住宅中,不能单独作为住宅窗户框料,应积极开发生产、推广应用木塑、铝塑复合窗及钢塑复合共挤节能保温窗等新型节能窗。

3.1.2 复合墙体材料的选择

就墙体节能而言,传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求,而复合墙体越来越成为墙体的主流。复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构,与保温隔热材料复合,或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。目前建筑用保温、隔热材料主要有岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨胀珍珠岩、膨胀蛙石、加气混凝土及胶粉聚苯颗粒浆料等[3]。这些材料的生产、制作都需要采用特殊的工艺、特殊的设备,而不是传统技术所能及的(孙氰萍,2001)。值得一提的是胶粉聚苯颗粒浆料,它是将胶粉料和聚苯颗粒轻骨料加水搅拌成浆料,抹于墙体外表面,形成无空腔保温层。聚苯颗粒骨料是采用回收的废聚苯板经粉碎制成,而胶粉料掺有大量的粉煤灰,这是一种废物利用、节能环保的材料。

3.2建筑聚落形态与群体布局

聚落形态与气候关系密切。宽敞的建筑布局有利于湿热气候的通风降温,紧密的布局形式既利于冬季防风又可以利用建筑遮挡夏季烈日,这在炎热气候区的传统聚落形态中可以得到清楚地印证。干热气候条件下,建筑彼此紧靠在一起,便于相互遮挡,使街道和户外空间有更多的阴影空间。在湿热气候条件下,由于湿度很高,为了尽可能获得自然通风,建筑的间距很大,体形较小,室外空间开敞,形成散落、稀疏的聚落形态。

建筑群体布局和街道走向,需要根据当地气候的主要因素,平衡考虑冬季争取太阳得热和夏季控制太阳辐射以及自然通风的影响。建筑群沿着较宽的东西走向的街道布置时,可以在冬季争取到更多的太阳辐射,而狭窄的南北向有利于建筑之间的相互遮挡。根据重庆市的气候特点,建筑群朝向可与正南向夹角在30度范围内,与夏季主导风向夹角在30度范围内,东西向街道稍宽,争取太阳辐射,延长建筑的东西轴向。

我国绝大部分地区冬季都有寒冷的气候待点,建筑设计需要考虑采暖。争取太阳能采暖是获得舒适和建筑节能的重要措施之一。同时,一定的日照时间也是保持房间卫生的需要。因此,建筑群体布局需要考虑恰当的日照间距,保证房间有足够的日照时数。

3.3建筑的平面设计

印度建筑大师柯里亚强调“形式服从气候”的生态建筑观。他所独创的管式住宅,是在狭窄的住宅内围绕一个几乎露天的院落布局,采用全坡屋面,剖面又构成奇妙的通风口。这种内向的形态,能挡住烈日的暴晒,同时又将住宅作为横向的通风口,起到通风的作用。空气通过管式住宅被发散加热,然后沿着两个搭在一起的坡屋面之间断开的屋脊上散发出去。柯里亚立足本土,为创造既是印度的又是现代的建筑不懈努力,得到国际上的广泛认可。在自然采光,创造良好室内光环境的同时,与太阳能利用相反,在炎热地区隔热降

保温隔热屋面的设计方式主要有平屋面、坡屋面两种。

平屋面节能改变过去无机多孔材料(憎水珍珠岩块等)密封在屋面防水层与结构层之间的不利做法,并尽量采用高效保温材料作屋面保温层,如发泡聚苯板(EPS板)或挤塑型聚苯板(XPS板)等。在构造上尽量采用目前发达国家留下的倒置保温做法,把保温层置于屋面防水层之上,从而简化屋面构造,减薄屋面厚度,并有效保护防水层。

坡屋面又包括瓦材粘铺型和瓦材钉挂型两种。对瓦材粘铺型坡屋面可采用EPS聚苯板、EPS聚苯板、防潮矿棉板、膨胀珍珠岩芯板以及屋面绝热板作保温层材料,上做防水层(二道防水)后再用水泥砂浆(内夹钢丝网)粘铺瓦材;对瓦材钉挂型坡屋面可采用EPS聚苯板、XPS聚苯板、防潮矿棉板、玻璃棉板、屋面保温料等材料作保温层,设置在顺水条下面的横格木之间。由于瓦材下面有挂瓦条与顺水条构成的空气间层,故也可采用有铝箔层覆面的聚苯板或玻璃棉板,或采用高反射建筑保温复合材料。

3.4 控制窗墙面积比

    窗墙面积比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑物高与开间定位线围成的面积)的比值[4]。通常,窗户的传热系数大于同朝向墙体的传热系数,因此,建筑物的冷、热耗量随窗墙面积比的增加而增加。单纯从节约能耗来讲,窗墙面积比越小越好,但其值太小,又会影响窗户的正常采光、通风,并存在利用太阳能问题。因此,应根据夏热冬冷地区的气候条件,在满足采光和通风条件下,考虑节能需要,确定适宜的窗墙比。一般而言,不同气候带,不同朝向的太阳辐射强度和日照率不同,窗户所获得的太阳辐射热也不相同。根据气候特点,北、东、西向窗墙比应小些,南向可大些。

4 结束语

建立正确的节能观念、培养良好的节能习惯,亦是建筑节能工作必不可少的一环。建筑节能是执行国家节约能源、保护环境基本国策、实现可持续发展战略的重要组成部分,是世界建筑发展的大趋势,是改善人居环境的需要,也是今后建筑技术发展和产业升级的重点

参考文献:

[1]民用建筑热工设计规范,北京,中国计划出版社,1993

[2]王立雄.建筑节能[M],中国建筑工业出版社,2004:35一37

[3]李湘洲,外国建筑节能的状与趋势。建筑产品与应用,2003

[4]涂逢祥.《建筑节能》(43),北京:中国建筑工业出版社,2005

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