夏热冬暖地区的围护结构保温隔热

董涛

摘 要：结合我国夏热冬暖地区的气候和环境特点，对建筑维护结构的保温隔热优化设计进行了分析和探讨。

关键词：夏热冬暖地区；围护结构；窗体；屋面构造

中图分类号：TU111.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0069-02

近几年，我国经济的快速发展推动了各行各业的发展和进步，也使得社会对能源的需求不断增大，节约能源已经成为我国的一项基本国策。在社会能耗中，建筑的运行能耗占据了整体总能耗的30%以上，因此，做好建筑节能工作是非常重要的。在夏热冬暖地区，建筑能耗的一项重要指标是建筑全年累计冷热负荷。对围护结构的优化设计可以提升建筑的保温隔热性能，从而实现降低建筑能耗的目的。

1 夏热冬暖地区的气候和环境特点

夏热冬暖地区主要是指我国北纬25°以南，东经105°～120°之间的范围，包括广东省、台湾省、海南省、广西壮族自治区和福建省的大部分地区。夏热冬暖地区多数情况下属于亚热带季风气候，气候特点为：最冷月平均气温高于10 ℃，最热月平均温度在25～29 ℃之间，日照时间长，太阳辐射强度大，夏热时间长，高温高湿气候持久（从每年的5月上旬一直到10月中旬，温度都会超过25 ℃）。根据我国《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》的相关规定，在该地区，建筑的节能率应该达到50%以上，而由于建筑能耗中用于保暖和降温的空调占据了55%以上的比例，因此，建筑节能的重点应该放在降低空调系统的能耗方面。通常来讲，当建筑的围护结构表面温度低于人体皮肤平均温度时，建筑内部的温度相对合理；当高于此值时，则会感到明显的热辐射；如果围护结构的表面温度在36 ℃以上，则人们会产生很大的热感。因此，在夏热冬暖地区，要想实现建筑的节能降耗，就应从围护结构入手，加强优化设计，提升围护结构的保温隔热性能。

2 围护结构的保温隔热优化设计

以某建筑工程为例，对夏热冬暖地区围护结构的保温隔热优化设计进行分析和讨论。

2.1 工程概况

某商业建筑总占地面积6.7×104 m2，建筑面积2.2×105 m2，分为地上30层和地下3层，内部包含有超市、百货、餐饮、室内步行街等业态。结合设计图纸对建筑整体进行分析，发现该建筑具有业态功能复杂、建筑内部空间大、空调能耗高、节能潜力大等特点。因此，如何做好建筑的节能设计，减少建筑运行过程中的能耗，是建筑设计需要重点研究的课题。

2.2 围护结构的优化设计

该建筑工程所在地属于夏热冬暖地区，夏季炎热，冬季温暖，且相对湿度较高。在对围护结构进行优化设计时，需要考虑两个方面的内容：①保温性能。冬季供暖对建筑自身围护结构的保温性能有着相对严格的要求，但是由于该地区冬季的平均气温在10 ℃以上，并无供暖需求，因此暂不做重点分析。②隔热性能。围护结构的隔热性能对建筑的室内舒适度和空调系统的能耗有着直接的影响，是围护结构优化设计的重点和关键。

2.2.1 屋面的优化设计

在夏热冬暖地区，建筑的屋面构造形式多种多样，包括铺设保温隔热材料屋面、架空通风屋面、蓄水屋面、种植屋面等。在该建筑工程中，充分考虑各方面的因素，对铺设保温隔热材料屋面和架空通风屋面进行对比分析，择优选用屋面方案。对于铺设保温隔热材料屋面，建筑屋面构造从内到外分别设计为：20 mm厚的水泥砂浆、100 mm厚的钢筋混凝土、XPS挤塑聚苯乙烯泡沫塑料保温层、20 mm厚的水泥砂浆。根据相关的计算分析，该种方案增加了保温层的厚度，虽然可以提升其保温隔热性能，但是会导致建筑负荷的增大和成本的增加，而如果减少保温层的厚度，建筑的全年累计冷负荷指标就会有所降低。由于该地区并无供暖需求，因此，从节能方面考虑，可以取消保温层。屋面隔热性能的提高主要可通过设置架空通风隔热屋面和涂刷热反射涂料实现。相比之下，前者的节能效果更加明显，而后者对建筑负荷的影响较小。因此，在满足建筑使用需求的情况下，建议选择架空通风隔热屋面。

2.2.2 外墙的优化设计

由于该建筑属于高层建筑，墙体为填充墙，因此，可以选择导热系数较小的加气混凝土砌块，以降低外墙的传热系数，降低保温成本和空调系统的能耗。建筑外立面以铝板幕墙为主，设置有广告牌的附件，可以在幕墙与外墙主体之间留出宽约250 mm的通风空隙，并保证空隙上下贯通。这样不仅可以有效阻挡夏季太阳辐射对外墙的直接照射，也可以在通风空隙中形成热压通风，将热量带走，取得良好的隔热效果。

2.2.3 窗体的优化设计

建筑窗体包括天窗和外墙窗，需要分别进行分析。虽然天窗可以为建筑带来良好的自然采光，但是同时也会带来一部分热辐射，如果设计不当，就会造成不必要的能源消耗，因此，需要对其进行合理设计。窗体的优化设计可从以下几个方面入手：①合理选择天窗使用的玻璃类型。在充分考虑其热反射性能和价格因素后，最终决定采用中空双层Low-E玻璃（CED13-40S/TS）。②合理选择窗框。经过对比分析，在满足建筑隔热需求的前提下，决定选择性价比较高的普通铝合金窗框。③天窗遮阳方式。天窗遮阳方式可分为内遮阳和外遮阳两种。通过对比发现，外遮阳措施可以有效减少步行街区域全年累计冷负荷指标，每年可节约空调电耗6.3×104 kW·h，因此，应该选择外遮阳方式。④外墙窗的设计。保温隔热设计可以说是围护结构节能设计中最为复杂的环节，需要结合建筑的实际情况，对窗墙面积比、建筑外遮阳措施、通风开口面积、外窗平均综合遮阳系数等进行合理设计，在保证能够自然采光的同时，提升其保温隔热性能。

3 结束语

总而言之，在夏热冬暖地区，做好建筑围护结构的保温隔热设计对建筑的节能降耗工作有着非常重要的意义。在对建筑进行节能优化设计时，应该充分重视围护结构的保温隔热设计，从实际情况出发，适当取消建筑的保温结构，强化通风和遮阳设计；适当降低围护结构的热工性能，确保节能工作的有效开展，进而推动我国建筑行业的持续、健康发展。