夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑適用技術(shù)研究

朱明靜 張?zhí)m亭 趙玉豪 周毅

近年來(lái)，建筑污染越漸嚴(yán)重，大力推廣綠色建筑成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，夏熱冬冷地區(qū)的綠色建筑規(guī)模也不斷擴(kuò)大。本論文通過(guò)調(diào)研夏熱冬冷地區(qū)的綠色建筑技術(shù)，研究其適應(yīng)性，旨在提高技術(shù)節(jié)能效率，推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。

一.課題背景

（一）課題的提出

中國(guó)強(qiáng)國(guó)的同時(shí)，環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重，建筑污染占環(huán)境總污染近1/3，節(jié)能減排，發(fā)展綠色建筑日漸成為社會(huì)主流。從2004年初探綠色建筑到現(xiàn)今的深入研究，中國(guó)關(guān)于綠色建筑技術(shù)和綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)也越發(fā)艱巨。

夏熱冬冷地區(qū)是一個(gè)人口數(shù)量龐大、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且在我國(guó)占有很大比重的地區(qū)。夏熱冬冷地區(qū)的綠色建筑規(guī)模的規(guī)模壯大，但建筑節(jié)能效率低于預(yù)期。本論文對(duì)夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑適應(yīng)技術(shù)研究不僅提高了綠色建筑節(jié)能效率，還提高了居住舒適性，推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。

（二）概念界定

1.2.1綠色建筑。綠色建筑是指在項(xiàng)目的全壽命周期內(nèi)采用高效且對(duì)環(huán)境友好的建筑材材，運(yùn)用合理布局、設(shè)計(jì)或技術(shù)達(dá)到節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材等目的。簡(jiǎn)而言之，就是四節(jié)一環(huán)保。

1.2.2夏熱冬冷地區(qū)。我國(guó)夏熱冬暖地_區(qū)大概為南嶺以北，隴海線以南，四川盆地以東。夏熱冬冷地區(qū)夏季溫度高，極端高氣溫達(dá)到40℃以上；冬季陰冷，極端低氣溫達(dá)到-10℃以下。

二.建筑外環(huán)境系統(tǒng)

（一）建筑布局規(guī)劃設(shè)計(jì)

建筑的朝向與日照、通風(fēng)有關(guān)。建筑坐北朝南，在冬季能提高太陽(yáng)輻射率。通過(guò)減少位于東西方向的房間，能減少夏季太陽(yáng)輻射率。若考慮風(fēng)向，建筑布局應(yīng)迎夏季主導(dǎo)風(fēng)向，與地形、綠化等形成風(fēng)道，引導(dǎo)自然風(fēng)流動(dòng)。夏季主導(dǎo)風(fēng)向與建筑長(zhǎng)邊的角度應(yīng)在30°-60°。正式設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)日照和入射角度確定建筑朝向，然后再根據(jù)季風(fēng)的主方向與建筑群通風(fēng)效果與采光需求進(jìn)而優(yōu)化，來(lái)達(dá)到各建筑都能保證良好通風(fēng)的目的。

建筑的間距與通風(fēng)、日照等有關(guān)。橫向布局，單個(gè)建筑應(yīng)坐北朝南，南面留足夠空間，使得在冬季獲得充分陽(yáng)光；多個(gè)建筑中建筑之間的間距應(yīng)合理布局，充分利用斜向日照與山墻日照。緊向布局，多個(gè)建筑中的前面建筑應(yīng)采用斜屋面，且低建筑在高建筑的南面，減小間距。

（二）體形系數(shù)設(shè)計(jì)

建筑物與室外接觸面面積太大，使得體形系數(shù)過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失增大，所以應(yīng)把建筑的體形系數(shù)保持在較低的數(shù)值。

建筑的設(shè)計(jì)尺寸影響建筑的體形系數(shù)。各體形和朝向的外墻接收輻射的比值如表2-1所示。同時(shí)，體形系數(shù)S與層高h(yuǎn)為線性負(fù)相關(guān)，并且層數(shù)越多，層高對(duì)體形系數(shù)的影響越小，體形系數(shù)對(duì)建筑能耗的影響也就越小。對(duì)于低層與多層建筑來(lái)說(shuō)，建筑總高度H對(duì)體形系數(shù)s的影響較大，其他建筑中，層高對(duì)體形系數(shù)的影響較小。因此合理的長(zhǎng)寬比對(duì)建筑節(jié)能很重要。

三.節(jié)水技術(shù)研究

（一）雨水回收利用

屋面雨水的積蓄利用系統(tǒng)，水泥混凝土等屋頂材料較合適，對(duì)屋面雨水的處理使用物化方法更合適。初期過(guò)濾設(shè)備主要由截污掛籃裝置和棄流過(guò)濾裝置，后期過(guò)濾消毒設(shè)備由雨水過(guò)濾器和紫外線消毒器等組成。

路面雨水與綠地雨水也可有效的改蕾熱環(huán)境和用于路面降溫，而屋面雨水積蓄回收利用在節(jié)水方面有著更顯著的效果。這種系統(tǒng)其只需對(duì)沖水廁所進(jìn)行簡(jiǎn)單的改裝，然后與屋面蓄水系統(tǒng)相連接，造價(jià)低但實(shí)用性高，節(jié)水節(jié)能，值得推廣。

（二）中水工程

中水回收利用是將生活廢水收集處理，達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后用于綠化等非飲用水。生活廢水的水質(zhì)要求低于飲用水但高于污水排放標(biāo)準(zhǔn)。各類(lèi)建筑物的各種排水污染物濃度如下表3-1所示。

中水的水源大致有優(yōu)、砸、全污水之分。中水回收根據(jù)不同的水源有不同的處理方法。水質(zhì)越差，所需的處理流程越復(fù)雜，同時(shí)設(shè)備的占地面積和投資越高，因此根據(jù)不同建筑選用不同水質(zhì)的處理方式很重要?？梢?jiàn)，中水工程的前景很好，值得推廣。

四.圍護(hù)結(jié)構(gòu)

（一）墻體保溫方式

墻體保溫方式有：外墻內(nèi)保溫、外墻外保溫、外墻夾芯保溫。外墻內(nèi)保溫的弊端是發(fā)生冷凝現(xiàn)象后影響保溫效果受影響，材料的壽命減少，且會(huì)影響居民健康。因此，外墻外保溫、外墻夾芯保溫在夏熱冬冷地區(qū)更適用。夏熱冬冷地區(qū)的能耗模式是“間歇式”與“分隔式”的，夏季制冷的時(shí)間不超過(guò)12小時(shí)，冬季采暖的時(shí)間不超過(guò)4小時(shí)。同時(shí)，采暖制冷時(shí)，室內(nèi)只有小部分房間是用采暖制冷設(shè)備。因時(shí)間段和人數(shù)的不同，公其建筑和住宅類(lèi)建筑運(yùn)行采暖制冷設(shè)備時(shí)間段和時(shí)長(zhǎng)不同。所以，室內(nèi)的熱環(huán)境不再是單一的恒溫體而相對(duì)復(fù)雜。綜上所述，在夏熱冬冷地區(qū)，住宅類(lèi)建筑適合用外墻內(nèi)保溫，而公共建筑適合用外墻外保溫。

（二）門(mén)窗節(jié)能

建筑門(mén)窗占建筑能耗約3/10；為增大采光、通風(fēng)面積或是更具有現(xiàn)代性，現(xiàn)代建筑的門(mén)窗也越來(lái)越大。在夏季，太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)單玻窗進(jìn)入室內(nèi)過(guò)程中消耗掉的空調(diào)冷量約為空調(diào)負(fù)荷的1/4；在冬季供暖時(shí)，單玻窗戶損失的熱量約供熱負(fù)荷的1/3。

由上表4-1四種玻璃材料的綜合性能比較可以看出，低輻射玻璃和中空玻璃這兩種材料適用于夏熱冬冷地區(qū)。但在實(shí)際應(yīng)用中，可結(jié)合多種材料，生產(chǎn)滿足使用者特殊需求的玻璃。

（三）屋面構(gòu)造研究

蓄水屋面是指在屋面的防水層內(nèi)放入適量的水，通過(guò)水的性能從而達(dá)到隔熱降溫的目的。相同的氣候下，蓄水層為100mm的蓄水屋面相比普通屋面的外表面溫度低15℃左右，內(nèi)表面低8℃左右，能夠節(jié)約制冷采暖設(shè)備最大負(fù)荷近2/3[3]。水不僅能夠反射太陽(yáng)光和在蒸發(fā)作用中消耗熱能，還可以在冬季時(shí)起保溫作用。因此，蓄水屋面在夏熱冬冷應(yīng)用的也較廣泛。

綠化屋面即在屋頂上種植樹(shù)木、花草來(lái)發(fā)揮植物的光合作用、蒸騰作用，實(shí)現(xiàn)生化能與熱能的轉(zhuǎn)變。1萬(wàn)平方米的綠化種植屋頂能夠吸收0.75-0.8萬(wàn)千克的二氧化碳，釋放出0.6萬(wàn)千克的氧氣，1000萬(wàn)平方米的綠化種植屋面更加可以使城市溫度降低20℃到3℃。綠化屋頂能夠積蓄雨水，減少雨水流失量。綠化屋頂?shù)牧魇氏啾绕胀ㄎ菝?0%的雨水流失率僅為30%，同時(shí)，若是把這部分的雨水收集起來(lái)，就能夠作為簡(jiǎn)易的生活用水。能夠利用植物的蒸騰作用，在夏季能降低建筑物溫度這是綠化屋面最重要的優(yōu)點(diǎn)。

隨著“綠色建筑”和可持續(xù)發(fā)展這兩個(gè)概念近些年的飛速傳播和深入民心，市場(chǎng)上越來(lái)越多的綠色節(jié)能技術(shù)讓人應(yīng)接不暇的同時(shí)也存在著魚(yú)龍混雜的現(xiàn)象。本論文通過(guò)研究夏熱冬冷地區(qū)建筑外環(huán)境、節(jié)水、圍護(hù)結(jié)構(gòu)三方面的節(jié)能技術(shù)，因地制宜分析其技術(shù)適應(yīng)性，根據(jù)不同的氣候環(huán)境和人文特征因地制宜的應(yīng)用不同的節(jié)能技術(shù)，提高節(jié)能效率，促進(jìn)綠色建筑發(fā)展。