譚國(guó)輝+譚曉明
摘 要:夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體保溫節(jié)能措施是官方熱,民間冷。專家過(guò)分夸大其節(jié)能的效果。南方地區(qū)建筑節(jié)能和北方地區(qū)大不相同,南方地區(qū)節(jié)能受北方地區(qū)的影響效大。認(rèn)真研究嶺南建筑特點(diǎn),揚(yáng)長(zhǎng)避短,提出傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代技術(shù)融合的節(jié)能措施,才可以扭轉(zhuǎn)目前的局面。
關(guān)鍵詞:住宅建筑;墻體節(jié)能設(shè)計(jì);技術(shù)措施
夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)指的是現(xiàn)在廣東、海南兩省和廣西的大部分地區(qū)。根據(jù)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75-2012的劃分,夏熱冬暖地區(qū)分為北區(qū)和南區(qū)。夏熱冬暖(南區(qū))包括廣州、廈門、梧州、百色等以南的地區(qū)。
1.夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)的氣候條件
夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)屬于我國(guó)的亞熱帶地區(qū),該地區(qū)位于我國(guó)南部,北回歸線橫貫其中,屬地理學(xué)中南亞熱帶至熱帶氣候。該區(qū)長(zhǎng)夏無(wú)冬,溫高溫重,氣溫年較差和日較差均小,該區(qū)最冷月(1月)平均氣溫高于10℃,最熱月(7月)平均氣溫25~29℃,極端最高氣溫一般低于40℃,年日平均氣溫≥25℃的日數(shù)為100~200d,年平均相對(duì)濕度為80%。該地區(qū)雨量充沛,是我國(guó)降水最多的地區(qū),多熱帶風(fēng)暴和臺(tái)風(fēng)襲擊,易有大風(fēng)暴雨天氣;太陽(yáng)高度角大,日照較少,太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈。
該地區(qū)基本上是人口稠密,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的南方和沿海地區(qū)。生活熱水、空調(diào)、照明等是該地區(qū)建筑的主要能耗。
廣州地區(qū)是典型的夏熱冬暖(南區(qū))氣候,夏季時(shí)間長(zhǎng),高溫高濕氣候持久,濕負(fù)荷大,最熱月14時(shí)的平均氣溫迏32-330C,而室內(nèi)溫度一般又高于室外1-20C,再加上這些地區(qū)水網(wǎng)地帶多,十分潮濕,濕度常保持在80%左右,由于人體汗難以揮發(fā),普遍感到悶熱難受,人體熱反應(yīng)認(rèn)為,圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的最高值如不超過(guò)人體皮膚平均溫度,約33-350C較為合理,高于此值,人們感到明顯的熱輻射,尢其在360C以上,身體的熱感極其明顯。
夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)主要城市的夏季氣象參數(shù)
夏熱冬暖(南區(qū))的氣候區(qū)要求建筑物要充分滿足夏季防熱、通風(fēng)和防雨,冬季則可不考慮防寒和保溫。
氣候區(qū)劃是按應(yīng)用性質(zhì)而定,目前我國(guó)之建筑氣候分區(qū)是根據(jù)建筑熱工設(shè)計(jì)的原則,也間接提供了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)一些最基本的指引,并且反映在有關(guān)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)上?;跉v史和發(fā)展原因,對(duì)夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)建筑節(jié)能的處理手法比較單薄、仍不夠健全。夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)建筑節(jié)能需要考慮的因素,有些是跟其它氣候區(qū)無(wú)多大分別,但也有一些不太相同的地方,應(yīng)該細(xì)心研究與比較,才能發(fā)揮本身地域特性和建筑設(shè)計(jì)的特色。
2.目前夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體節(jié)能設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題
(1)南方地區(qū)節(jié)能存在的誤區(qū)
《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》),提出了“建筑和建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)”的指標(biāo),居住建筑屋頂和外墻傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合表4.0.7的規(guī)定。當(dāng)設(shè)計(jì)建筑的南、外墻不符合表4.0.7的規(guī)定時(shí),其空調(diào)采暖年耗電指數(shù)(或耗電量)不應(yīng)超過(guò)參照建筑的空調(diào)采暖年耗電指數(shù)(或耗電量)。
即建筑師所設(shè)計(jì)的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的窗、墻、屋頂應(yīng)具有的熱工性能節(jié)能控制參數(shù)值,必須達(dá)到表中所規(guī)定的最低規(guī)定性熱工性能控制指標(biāo)要求。這是人為地孤立地給定的。因建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)(屋頂、窗、墻)是分隔大氣熱環(huán)境為室外熱環(huán)境與室內(nèi)熱環(huán)境的熱工性能……
居住建筑空調(diào)采暖年耗電指數(shù)(或耗電量)的計(jì)算存在著很大的主觀性?!稑?biāo)準(zhǔn)》中沒(méi)有考慮居住建筑實(shí)際使用空調(diào)的時(shí)間因素,主觀地給定長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟空調(diào)的假定。
南方地區(qū)建筑節(jié)能和北方地區(qū)大不相同,但是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中,南方地區(qū)節(jié)能受北方地區(qū)的影響效大,北方的一套節(jié)能概念被套用到南方來(lái),適用于北方的墻體保溫技術(shù)被搬到南方來(lái)。近幾年南方的建筑節(jié)能工作收效甚微,不能不說(shuō)是這種指導(dǎo)方針的后果。其實(shí)夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)根本不存在墻體保溫問(wèn)題,這里的氣候特點(diǎn)多年來(lái)早已形成了一套獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn),問(wèn)題是現(xiàn)在被丟失了,千篇一律的現(xiàn)代建筑把適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻膫鹘y(tǒng)方法扼殺了,又被北方的技術(shù)誤導(dǎo)了。今天要想把夏季空調(diào)用電降下來(lái),恐怕要更換概念,認(rèn)真研究嶺南建筑特點(diǎn),揚(yáng)長(zhǎng)避短,提出傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代技術(shù)融合的節(jié)能措施,才可以扭轉(zhuǎn)目前的局面。
三十年前出版的華南工學(xué)院亞熱帶建筑研究室的研究成果《建筑防熱設(shè)計(jì)》就把防熱概念定位于:隔熱、通風(fēng)、遮陽(yáng)、綠化四方面,15年后制定的《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也寫(xiě)道:“建筑物的夏季防熱應(yīng)采取自然通風(fēng)、窗戶遮陽(yáng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱和環(huán)境綠化等措施”,兩者可謂“所見(jiàn)略同”。應(yīng)該說(shuō),這要比《夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》滿頁(yè)規(guī)定的各種系數(shù)簡(jiǎn)單明白,易于操作得多了。
(2)應(yīng)該客觀、科學(xué)地評(píng)價(jià)夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體保溫節(jié)能的效果
目前夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)住宅墻體保溫節(jié)能措施是官方熱,民間冷。政府輿論一邊倒,專家過(guò)分夸大其節(jié)能的效果,但老百姓并不買帳,結(jié)果是政府不得不采用強(qiáng)制性措施來(lái)維持其政策的實(shí)施。但在我們?cè)O(shè)計(jì)的過(guò)程中,業(yè)主往往向設(shè)計(jì)者提出這樣問(wèn)題:我化了這么多錢做節(jié)能設(shè)計(jì),我們能從節(jié)省的能源中收回成本嗎?
大家可以簡(jiǎn)單計(jì)算一下,夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居民一般在每年4月下旬-10月上旬使用空調(diào),共5個(gè)半月165天左右,以一套100m2的住宅為例,住著3-5口人,除節(jié)假日外白天上班,一般在晚上使用空調(diào)8小時(shí)左右,最多兩個(gè)房間使用空調(diào),每個(gè)房間使用一匹空調(diào)。那么通過(guò)外墻傳出去的冷氣有多少呢?多消耗了多少電能?
墻體保溫材料在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中消耗大量的能源,并且目前的保溫材料壽命短,維護(hù)困難,使用年限一般在10-15年之間,在其使用年限內(nèi)能否收回其所消耗的能源成本?
在夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)使用墻體保溫材料,所造成的負(fù)面影響應(yīng)該引起重視,小至墻體容易開(kāi)裂、剝離、墻面不結(jié)實(shí),大至發(fā)生火災(zāi)危害。以及由于該地區(qū)多雨潮濕,風(fēng)大雨大的日子里,墻體外保溫材料由于受到風(fēng)吹雨刷,容易剝離塌落,造成不少的安全問(wèn)題。如發(fā)生這些問(wèn)題,其維修和保養(yǎng)階段不需要消耗能源嗎?
不要把精力過(guò)多地化在墻體上,忽略了窗戶的重要性。大家都知道,窗戶的傳熱系數(shù)大約是墻體的3~4倍,比如單框單玻塑料窗的傳熱系數(shù)為4.7W/(m2·K),單玻鋼窗的傳熱系數(shù)更高達(dá)6.4W/(m2·K)。沒(méi)有遮陽(yáng)隔熱的話,窗戶拉了節(jié)能的后腿,使建筑物難以達(dá)到規(guī)范要求,怪不得有人講,窗戶設(shè)計(jì)得越大,從窗戶往外扔的空調(diào)費(fèi)就越多。不嚴(yán)格限制外窗的面積和窗戶的傳熱系數(shù),尤其是留戀于早被國(guó)外拋棄的玻璃幕墻建筑,空調(diào)耗電量是降不下來(lái)的。
3.夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體節(jié)能設(shè)計(jì)的措施
(1)規(guī)劃,目前有許多住宅小區(qū)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),往往只考慮的是容積率、日照間距、空間形態(tài)、建筑物的外觀及造型上的獨(dú)特和別具一格,重視綠化景觀設(shè)計(jì)和相關(guān)配套工程的建設(shè)。過(guò)于重視圖案化,忽視規(guī)劃給住區(qū)小環(huán)境、小氣候帶來(lái)影響變化。往往把建筑的單體設(shè)計(jì)的節(jié)能措施墻體保溫、屋頂保溫隔熱、采用密閉性好的門窗等作為節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。很少?gòu)墓?jié)能的角度來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。節(jié)能設(shè)計(jì)只有在單體設(shè)計(jì)時(shí)才得到重視,從而產(chǎn)生了許多單體在施工圖設(shè)計(jì)階段難以解決的問(wèn)題。節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該從規(guī)劃入手,以節(jié)能作為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要原則,充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系,從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā),將設(shè)計(jì)與建筑技術(shù)和能源利用有效地結(jié)合,使建筑在冬季最大限度地利用自然能采暖,多獲熱量,減少熱損失,夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件降溫和冷卻。在總體規(guī)劃上為建筑節(jié)能創(chuàng)造良好的先決條件。
(2)朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關(guān)系將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。建筑的主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向,我國(guó)大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜,一般以正南偏東、南偏西10°以內(nèi)為好。同時(shí),南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽(yáng)輻射也相對(duì)東西朝向建筑要少很多,可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量;而在冬季時(shí),建筑受到太陽(yáng)輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗。選擇夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閷?dǎo)風(fēng)口,使住區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢,從而使建筑物與空氣的熱交換增加,有效降低建筑物的溫度。
(3)遮陽(yáng)。這是隔熱的第一關(guān),就是避免太陽(yáng)的輻射。傳統(tǒng)的方法是利用外廊、陽(yáng)臺(tái)、挑檐、百葉窗來(lái)?yè)踝√?yáng)直曬。嶺南傳統(tǒng)建筑和東南亞低層建筑都有挑出很遠(yuǎn)的檐口,將半個(gè)墻面的陽(yáng)光遮住,上海金陵?yáng)|路、廣州老街和東南亞地區(qū)廣泛流傳的懸挑騎樓都為臨街底層擋去了太陽(yáng)直曬,使得屋里清涼多了。傳統(tǒng)建筑窗戶的遮陽(yáng)本可以給建筑師提供很大的創(chuàng)作空間。各種材料、各種圖案、不同方向的花格、漏花和百葉,擋住了夏日熾烈的陽(yáng)光,特別是可以活動(dòng)的百葉窗,減少輻射而不擋光。還有可以上下卷起的竹簾(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到塑料簾了),都是遮陽(yáng)的好辦法。現(xiàn)代建筑不設(shè)計(jì)那些挑檐、外廊,對(duì)于窗戶的面積和玻璃越開(kāi)越大,以求立面“簡(jiǎn)潔”、“透亮”。于是光滑平整的墻面和無(wú)遮無(wú)掩的窗戶100%接受了太陽(yáng)的輻射,被熏烤的人們不得不借助冷氣來(lái)降溫,空調(diào)電耗終于逐年增高?!断臒岫貐^(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》雖然注意了這個(gè)問(wèn)題,引入了一個(gè)外窗的綜合遮陽(yáng)系數(shù),開(kāi)列了一系列數(shù)字和公式,卻把本來(lái)普通工匠都明白的傳統(tǒng)遮陽(yáng)方法搞得很玄妙,實(shí)際上淪為空談。
(4)通風(fēng)。這可是現(xiàn)代建筑物的“軟肋”。城市規(guī)劃日益提高的容積率,建筑物朝向的被動(dòng)性,高層建筑的多向布局,無(wú)不限制了家家戶戶都可以享受自然通風(fēng)帶來(lái)的舒適。再說(shuō)現(xiàn)代建筑壓低的層高,也限制了通風(fēng)的效果??磥?lái)除了人工通風(fēng),難以解決節(jié)約空調(diào)的難題。但是傳統(tǒng)建筑利用天井造成空氣流動(dòng)的原理或許也可供高層建筑設(shè)計(jì)參考。高層建筑平面上總有凹進(jìn)部分,可惜現(xiàn)在認(rèn)為這里難見(jiàn)陽(yáng)光,常集中布置上下水管。其實(shí)這也是一個(gè)天井,處理得好,難道不可以成為涼風(fēng)的源頭嗎?
(5)隔熱。這里先介紹南方地區(qū)特有的屋面隔熱。北方屋面常在防水層下面做一層絕熱層,防止頂層房間受屋面導(dǎo)熱升高溫度。在從前,南方屋面除了傳統(tǒng)建筑物中的坡屋頂外,像北方一樣的平屋頂主要做成架空屋頂,利用十幾厘米高的架空通道通風(fēng)散熱,是很好的隔熱方法??上н@種技術(shù)在現(xiàn)代的的節(jié)能計(jì)算中被采消了。
可以利用特殊的反射性涂料,將照射到墻面的能量反射出去,減少墻面因吸收太陽(yáng)輻射導(dǎo)致溫度升高。傳統(tǒng)建筑窗洞不大,上設(shè)窗楣,可以遮陽(yáng),窗戶分上下兩部分,上部可以上翻,相當(dāng)于氣窗,幫助通風(fēng)換氣,下部平推窗扇,可以依風(fēng)向而導(dǎo)入自然風(fēng)。最重要的是嶺南傳統(tǒng)建筑常用百葉窗,起到遮陽(yáng)、防曬、隔熱、導(dǎo)風(fēng)的作用??上н@些民間的方法,在現(xiàn)代建筑中全被忽視了。
中東地區(qū)有一種通風(fēng)式幕墻系統(tǒng),該系統(tǒng)在墻體外有一層作為飾面層的金屬板,距離保溫材料表面幾厘米,成為空氣間隙,上下與外界空氣連通,造成對(duì)流,以此降低太陽(yáng)直曬對(duì)墻面的熱沖擊。
現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中,不注意當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn),照搬簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)手法,使得光滑無(wú)遮的墻面“照單全收”了熾烈的陽(yáng)光照射;被地塊位置限制的朝向和“見(jiàn)縫插針”建造的高樓犧牲了自然通風(fēng)的可能;盲目抄襲的玻璃幕墻和落地大玻璃窗更是故意在那里耗能。面對(duì)非理性的建筑設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,不去認(rèn)真研究傳統(tǒng)建筑中前人的經(jīng)驗(yàn),一廂情愿地要求老百姓節(jié)能節(jié)電。
(6)綠化、這是一項(xiàng)非常廉價(jià),一舉多得的節(jié)能措施。在屋頂、外墻、構(gòu)筑物的表面進(jìn)行綠化,夏天可以節(jié)省30%的空調(diào)用能。還可以減少城市的熱島效應(yīng),降低M2.5值,美化環(huán)境。夏天的時(shí)候,因建筑物大量使用空調(diào)排出熱量,城市中心區(qū)的熱島效應(yīng)就更明顯,通過(guò)建筑表面和建筑屋頂?shù)木G化,通過(guò)水蒸汽的蒸發(fā)可以大大降低熱島效應(yīng),再結(jié)合綠色交通,城市的主要用能可以持續(xù)下降,城市的人居環(huán)境可以得到明顯改善。
綜上所說(shuō),夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)的居住建筑墻體節(jié)能其實(shí)不完全是技術(shù)問(wèn)題,更多的是設(shè)計(jì)觀念問(wèn)題,我們要認(rèn)識(shí)到北方地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫并不適用于南方地區(qū),有必要借鑒傳統(tǒng),提出新的觀念。當(dāng)前,現(xiàn)代化常常被當(dāng)成是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志,趨同化的現(xiàn)代建筑模式已經(jīng)沖淡了優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化,包括建筑文化。南方的建筑師要學(xué)習(xí)嶺南建筑的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合南方地區(qū)地理氣候和居民生活的特點(diǎn),更新利用大窗戶造成立面“玲瓏剔透”的創(chuàng)作觀念,把新材料和新技術(shù)用于南方地區(qū)建筑節(jié)能,創(chuàng)造當(dāng)?shù)靥赜械墓?jié)能技術(shù),也為今后節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善奠定基礎(chǔ)。
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不要把精力過(guò)多地化在墻體上,忽略了窗戶的重要性。大家都知道,窗戶的傳熱系數(shù)大約是墻體的3~4倍,比如單框單玻塑料窗的傳熱系數(shù)為4.7W/(m2·K),單玻鋼窗的傳熱系數(shù)更高達(dá)6.4W/(m2·K)。沒(méi)有遮陽(yáng)隔熱的話,窗戶拉了節(jié)能的后腿,使建筑物難以達(dá)到規(guī)范要求,怪不得有人講,窗戶設(shè)計(jì)得越大,從窗戶往外扔的空調(diào)費(fèi)就越多。不嚴(yán)格限制外窗的面積和窗戶的傳熱系數(shù),尤其是留戀于早被國(guó)外拋棄的玻璃幕墻建筑,空調(diào)耗電量是降不下來(lái)的。
3.夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體節(jié)能設(shè)計(jì)的措施
(1)規(guī)劃,目前有許多住宅小區(qū)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),往往只考慮的是容積率、日照間距、空間形態(tài)、建筑物的外觀及造型上的獨(dú)特和別具一格,重視綠化景觀設(shè)計(jì)和相關(guān)配套工程的建設(shè)。過(guò)于重視圖案化,忽視規(guī)劃給住區(qū)小環(huán)境、小氣候帶來(lái)影響變化。往往把建筑的單體設(shè)計(jì)的節(jié)能措施墻體保溫、屋頂保溫隔熱、采用密閉性好的門窗等作為節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。很少?gòu)墓?jié)能的角度來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。節(jié)能設(shè)計(jì)只有在單體設(shè)計(jì)時(shí)才得到重視,從而產(chǎn)生了許多單體在施工圖設(shè)計(jì)階段難以解決的問(wèn)題。節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該從規(guī)劃入手,以節(jié)能作為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要原則,充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系,從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā),將設(shè)計(jì)與建筑技術(shù)和能源利用有效地結(jié)合,使建筑在冬季最大限度地利用自然能采暖,多獲熱量,減少熱損失,夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件降溫和冷卻。在總體規(guī)劃上為建筑節(jié)能創(chuàng)造良好的先決條件。
(2)朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關(guān)系將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。建筑的主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向,我國(guó)大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜,一般以正南偏東、南偏西10°以內(nèi)為好。同時(shí),南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽(yáng)輻射也相對(duì)東西朝向建筑要少很多,可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量;而在冬季時(shí),建筑受到太陽(yáng)輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗。選擇夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閷?dǎo)風(fēng)口,使住區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢,從而使建筑物與空氣的熱交換增加,有效降低建筑物的溫度。
(3)遮陽(yáng)。這是隔熱的第一關(guān),就是避免太陽(yáng)的輻射。傳統(tǒng)的方法是利用外廊、陽(yáng)臺(tái)、挑檐、百葉窗來(lái)?yè)踝√?yáng)直曬。嶺南傳統(tǒng)建筑和東南亞低層建筑都有挑出很遠(yuǎn)的檐口,將半個(gè)墻面的陽(yáng)光遮住,上海金陵?yáng)|路、廣州老街和東南亞地區(qū)廣泛流傳的懸挑騎樓都為臨街底層擋去了太陽(yáng)直曬,使得屋里清涼多了。傳統(tǒng)建筑窗戶的遮陽(yáng)本可以給建筑師提供很大的創(chuàng)作空間。各種材料、各種圖案、不同方向的花格、漏花和百葉,擋住了夏日熾烈的陽(yáng)光,特別是可以活動(dòng)的百葉窗,減少輻射而不擋光。還有可以上下卷起的竹簾(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到塑料簾了),都是遮陽(yáng)的好辦法?,F(xiàn)代建筑不設(shè)計(jì)那些挑檐、外廊,對(duì)于窗戶的面積和玻璃越開(kāi)越大,以求立面“簡(jiǎn)潔”、“透亮”。于是光滑平整的墻面和無(wú)遮無(wú)掩的窗戶100%接受了太陽(yáng)的輻射,被熏烤的人們不得不借助冷氣來(lái)降溫,空調(diào)電耗終于逐年增高?!断臒岫貐^(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》雖然注意了這個(gè)問(wèn)題,引入了一個(gè)外窗的綜合遮陽(yáng)系數(shù),開(kāi)列了一系列數(shù)字和公式,卻把本來(lái)普通工匠都明白的傳統(tǒng)遮陽(yáng)方法搞得很玄妙,實(shí)際上淪為空談。
(4)通風(fēng)。這可是現(xiàn)代建筑物的“軟肋”。城市規(guī)劃日益提高的容積率,建筑物朝向的被動(dòng)性,高層建筑的多向布局,無(wú)不限制了家家戶戶都可以享受自然通風(fēng)帶來(lái)的舒適。再說(shuō)現(xiàn)代建筑壓低的層高,也限制了通風(fēng)的效果??磥?lái)除了人工通風(fēng),難以解決節(jié)約空調(diào)的難題。但是傳統(tǒng)建筑利用天井造成空氣流動(dòng)的原理或許也可供高層建筑設(shè)計(jì)參考。高層建筑平面上總有凹進(jìn)部分,可惜現(xiàn)在認(rèn)為這里難見(jiàn)陽(yáng)光,常集中布置上下水管。其實(shí)這也是一個(gè)天井,處理得好,難道不可以成為涼風(fēng)的源頭嗎?
(5)隔熱。這里先介紹南方地區(qū)特有的屋面隔熱。北方屋面常在防水層下面做一層絕熱層,防止頂層房間受屋面導(dǎo)熱升高溫度。在從前,南方屋面除了傳統(tǒng)建筑物中的坡屋頂外,像北方一樣的平屋頂主要做成架空屋頂,利用十幾厘米高的架空通道通風(fēng)散熱,是很好的隔熱方法??上н@種技術(shù)在現(xiàn)代的的節(jié)能計(jì)算中被采消了。
可以利用特殊的反射性涂料,將照射到墻面的能量反射出去,減少墻面因吸收太陽(yáng)輻射導(dǎo)致溫度升高。傳統(tǒng)建筑窗洞不大,上設(shè)窗楣,可以遮陽(yáng),窗戶分上下兩部分,上部可以上翻,相當(dāng)于氣窗,幫助通風(fēng)換氣,下部平推窗扇,可以依風(fēng)向而導(dǎo)入自然風(fēng)。最重要的是嶺南傳統(tǒng)建筑常用百葉窗,起到遮陽(yáng)、防曬、隔熱、導(dǎo)風(fēng)的作用??上н@些民間的方法,在現(xiàn)代建筑中全被忽視了。
中東地區(qū)有一種通風(fēng)式幕墻系統(tǒng),該系統(tǒng)在墻體外有一層作為飾面層的金屬板,距離保溫材料表面幾厘米,成為空氣間隙,上下與外界空氣連通,造成對(duì)流,以此降低太陽(yáng)直曬對(duì)墻面的熱沖擊。
現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中,不注意當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn),照搬簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)手法,使得光滑無(wú)遮的墻面“照單全收”了熾烈的陽(yáng)光照射;被地塊位置限制的朝向和“見(jiàn)縫插針”建造的高樓犧牲了自然通風(fēng)的可能;盲目抄襲的玻璃幕墻和落地大玻璃窗更是故意在那里耗能。面對(duì)非理性的建筑設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,不去認(rèn)真研究傳統(tǒng)建筑中前人的經(jīng)驗(yàn),一廂情愿地要求老百姓節(jié)能節(jié)電。
(6)綠化、這是一項(xiàng)非常廉價(jià),一舉多得的節(jié)能措施。在屋頂、外墻、構(gòu)筑物的表面進(jìn)行綠化,夏天可以節(jié)省30%的空調(diào)用能。還可以減少城市的熱島效應(yīng),降低M2.5值,美化環(huán)境。夏天的時(shí)候,因建筑物大量使用空調(diào)排出熱量,城市中心區(qū)的熱島效應(yīng)就更明顯,通過(guò)建筑表面和建筑屋頂?shù)木G化,通過(guò)水蒸汽的蒸發(fā)可以大大降低熱島效應(yīng),再結(jié)合綠色交通,城市的主要用能可以持續(xù)下降,城市的人居環(huán)境可以得到明顯改善。
綜上所說(shuō),夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)的居住建筑墻體節(jié)能其實(shí)不完全是技術(shù)問(wèn)題,更多的是設(shè)計(jì)觀念問(wèn)題,我們要認(rèn)識(shí)到北方地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫并不適用于南方地區(qū),有必要借鑒傳統(tǒng),提出新的觀念。當(dāng)前,現(xiàn)代化常常被當(dāng)成是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志,趨同化的現(xiàn)代建筑模式已經(jīng)沖淡了優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化,包括建筑文化。南方的建筑師要學(xué)習(xí)嶺南建筑的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合南方地區(qū)地理氣候和居民生活的特點(diǎn),更新利用大窗戶造成立面“玲瓏剔透”的創(chuàng)作觀念,把新材料和新技術(shù)用于南方地區(qū)建筑節(jié)能,創(chuàng)造當(dāng)?shù)靥赜械墓?jié)能技術(shù),也為今后節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善奠定基礎(chǔ)。
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不要把精力過(guò)多地化在墻體上,忽略了窗戶的重要性。大家都知道,窗戶的傳熱系數(shù)大約是墻體的3~4倍,比如單框單玻塑料窗的傳熱系數(shù)為4.7W/(m2·K),單玻鋼窗的傳熱系數(shù)更高達(dá)6.4W/(m2·K)。沒(méi)有遮陽(yáng)隔熱的話,窗戶拉了節(jié)能的后腿,使建筑物難以達(dá)到規(guī)范要求,怪不得有人講,窗戶設(shè)計(jì)得越大,從窗戶往外扔的空調(diào)費(fèi)就越多。不嚴(yán)格限制外窗的面積和窗戶的傳熱系數(shù),尤其是留戀于早被國(guó)外拋棄的玻璃幕墻建筑,空調(diào)耗電量是降不下來(lái)的。
3.夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)居住建筑墻體節(jié)能設(shè)計(jì)的措施
(1)規(guī)劃,目前有許多住宅小區(qū)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),往往只考慮的是容積率、日照間距、空間形態(tài)、建筑物的外觀及造型上的獨(dú)特和別具一格,重視綠化景觀設(shè)計(jì)和相關(guān)配套工程的建設(shè)。過(guò)于重視圖案化,忽視規(guī)劃給住區(qū)小環(huán)境、小氣候帶來(lái)影響變化。往往把建筑的單體設(shè)計(jì)的節(jié)能措施墻體保溫、屋頂保溫隔熱、采用密閉性好的門窗等作為節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。很少?gòu)墓?jié)能的角度來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。節(jié)能設(shè)計(jì)只有在單體設(shè)計(jì)時(shí)才得到重視,從而產(chǎn)生了許多單體在施工圖設(shè)計(jì)階段難以解決的問(wèn)題。節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該從規(guī)劃入手,以節(jié)能作為指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要原則,充分考慮建筑與外部環(huán)境的關(guān)系,從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā),將設(shè)計(jì)與建筑技術(shù)和能源利用有效地結(jié)合,使建筑在冬季最大限度地利用自然能采暖,多獲熱量,減少熱損失,夏季最大限度地減少得熱和利用自然條件降溫和冷卻。在總體規(guī)劃上為建筑節(jié)能創(chuàng)造良好的先決條件。
(2)朝向、建筑間距以及建筑的相互組合關(guān)系將是規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。建筑的主要朝向應(yīng)迎合當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向,我國(guó)大部分地區(qū)以南北向或接近南北向布局為宜,一般以正南偏東、南偏西10°以內(nèi)為好。同時(shí),南北朝向的建筑物在夏季所受到的太陽(yáng)輻射也相對(duì)東西朝向建筑要少很多,可以節(jié)省夏季空調(diào)的用量;而在冬季時(shí),建筑受到太陽(yáng)輻射的情況剛好與夏季相反,從而節(jié)約了建筑保溫所需的能耗。選擇夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閷?dǎo)風(fēng)口,使住區(qū)內(nèi)風(fēng)速流暢,從而使建筑物與空氣的熱交換增加,有效降低建筑物的溫度。
(3)遮陽(yáng)。這是隔熱的第一關(guān),就是避免太陽(yáng)的輻射。傳統(tǒng)的方法是利用外廊、陽(yáng)臺(tái)、挑檐、百葉窗來(lái)?yè)踝√?yáng)直曬。嶺南傳統(tǒng)建筑和東南亞低層建筑都有挑出很遠(yuǎn)的檐口,將半個(gè)墻面的陽(yáng)光遮住,上海金陵?yáng)|路、廣州老街和東南亞地區(qū)廣泛流傳的懸挑騎樓都為臨街底層擋去了太陽(yáng)直曬,使得屋里清涼多了。傳統(tǒng)建筑窗戶的遮陽(yáng)本可以給建筑師提供很大的創(chuàng)作空間。各種材料、各種圖案、不同方向的花格、漏花和百葉,擋住了夏日熾烈的陽(yáng)光,特別是可以活動(dòng)的百葉窗,減少輻射而不擋光。還有可以上下卷起的竹簾(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到塑料簾了),都是遮陽(yáng)的好辦法?,F(xiàn)代建筑不設(shè)計(jì)那些挑檐、外廊,對(duì)于窗戶的面積和玻璃越開(kāi)越大,以求立面“簡(jiǎn)潔”、“透亮”。于是光滑平整的墻面和無(wú)遮無(wú)掩的窗戶100%接受了太陽(yáng)的輻射,被熏烤的人們不得不借助冷氣來(lái)降溫,空調(diào)電耗終于逐年增高?!断臒岫貐^(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》雖然注意了這個(gè)問(wèn)題,引入了一個(gè)外窗的綜合遮陽(yáng)系數(shù),開(kāi)列了一系列數(shù)字和公式,卻把本來(lái)普通工匠都明白的傳統(tǒng)遮陽(yáng)方法搞得很玄妙,實(shí)際上淪為空談。
(4)通風(fēng)。這可是現(xiàn)代建筑物的“軟肋”。城市規(guī)劃日益提高的容積率,建筑物朝向的被動(dòng)性,高層建筑的多向布局,無(wú)不限制了家家戶戶都可以享受自然通風(fēng)帶來(lái)的舒適。再說(shuō)現(xiàn)代建筑壓低的層高,也限制了通風(fēng)的效果。看來(lái)除了人工通風(fēng),難以解決節(jié)約空調(diào)的難題。但是傳統(tǒng)建筑利用天井造成空氣流動(dòng)的原理或許也可供高層建筑設(shè)計(jì)參考。高層建筑平面上總有凹進(jìn)部分,可惜現(xiàn)在認(rèn)為這里難見(jiàn)陽(yáng)光,常集中布置上下水管。其實(shí)這也是一個(gè)天井,處理得好,難道不可以成為涼風(fēng)的源頭嗎?
(5)隔熱。這里先介紹南方地區(qū)特有的屋面隔熱。北方屋面常在防水層下面做一層絕熱層,防止頂層房間受屋面導(dǎo)熱升高溫度。在從前,南方屋面除了傳統(tǒng)建筑物中的坡屋頂外,像北方一樣的平屋頂主要做成架空屋頂,利用十幾厘米高的架空通道通風(fēng)散熱,是很好的隔熱方法??上н@種技術(shù)在現(xiàn)代的的節(jié)能計(jì)算中被采消了。
可以利用特殊的反射性涂料,將照射到墻面的能量反射出去,減少墻面因吸收太陽(yáng)輻射導(dǎo)致溫度升高。傳統(tǒng)建筑窗洞不大,上設(shè)窗楣,可以遮陽(yáng),窗戶分上下兩部分,上部可以上翻,相當(dāng)于氣窗,幫助通風(fēng)換氣,下部平推窗扇,可以依風(fēng)向而導(dǎo)入自然風(fēng)。最重要的是嶺南傳統(tǒng)建筑常用百葉窗,起到遮陽(yáng)、防曬、隔熱、導(dǎo)風(fēng)的作用??上н@些民間的方法,在現(xiàn)代建筑中全被忽視了。
中東地區(qū)有一種通風(fēng)式幕墻系統(tǒng),該系統(tǒng)在墻體外有一層作為飾面層的金屬板,距離保溫材料表面幾厘米,成為空氣間隙,上下與外界空氣連通,造成對(duì)流,以此降低太陽(yáng)直曬對(duì)墻面的熱沖擊。
現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中,不注意當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn),照搬簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)手法,使得光滑無(wú)遮的墻面“照單全收”了熾烈的陽(yáng)光照射;被地塊位置限制的朝向和“見(jiàn)縫插針”建造的高樓犧牲了自然通風(fēng)的可能;盲目抄襲的玻璃幕墻和落地大玻璃窗更是故意在那里耗能。面對(duì)非理性的建筑設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤,不去認(rèn)真研究傳統(tǒng)建筑中前人的經(jīng)驗(yàn),一廂情愿地要求老百姓節(jié)能節(jié)電。
(6)綠化、這是一項(xiàng)非常廉價(jià),一舉多得的節(jié)能措施。在屋頂、外墻、構(gòu)筑物的表面進(jìn)行綠化,夏天可以節(jié)省30%的空調(diào)用能。還可以減少城市的熱島效應(yīng),降低M2.5值,美化環(huán)境。夏天的時(shí)候,因建筑物大量使用空調(diào)排出熱量,城市中心區(qū)的熱島效應(yīng)就更明顯,通過(guò)建筑表面和建筑屋頂?shù)木G化,通過(guò)水蒸汽的蒸發(fā)可以大大降低熱島效應(yīng),再結(jié)合綠色交通,城市的主要用能可以持續(xù)下降,城市的人居環(huán)境可以得到明顯改善。
綜上所說(shuō),夏熱冬暖(南區(qū))地區(qū)的居住建筑墻體節(jié)能其實(shí)不完全是技術(shù)問(wèn)題,更多的是設(shè)計(jì)觀念問(wèn)題,我們要認(rèn)識(shí)到北方地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫并不適用于南方地區(qū),有必要借鑒傳統(tǒng),提出新的觀念。當(dāng)前,現(xiàn)代化常常被當(dāng)成是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志,趨同化的現(xiàn)代建筑模式已經(jīng)沖淡了優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化,包括建筑文化。南方的建筑師要學(xué)習(xí)嶺南建筑的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合南方地區(qū)地理氣候和居民生活的特點(diǎn),更新利用大窗戶造成立面“玲瓏剔透”的創(chuàng)作觀念,把新材料和新技術(shù)用于南方地區(qū)建筑節(jié)能,創(chuàng)造當(dāng)?shù)靥赜械墓?jié)能技術(shù),也為今后節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的完善奠定基礎(chǔ)。
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